La présente invention concerne le Forage de puits de
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�j nel. Plus spécialement même, la présente invention se rapporte à l'utilisation d'un protecteur de tubage en combinaison, par exem- ple, avec un turboforet classique dans lequel, conformément à l'invention, le protecteur de tubage est mobile depuis une première position où le turbo foret est en substance aligné axialement sur le train de tiges jusqu'à une deuxième position ou posi- tion "coudée", de sorte qu'une déviation d'un degré désiré est
créée entre le train de tiges et le turboforet.
Bien que l'on projette normalement de forer verticalement les trous des puits, de nombreux cas se présentent au cours desquels il est nécessaire ou avantageux de forer selon un angle s'écartant de la verticale. Le forage directionnel contrôlé, tel
qu'il est dénommé dans la présente technique, permet d'atteindre
des points se situant au-dessous de la surface et éloignés laté- ralement du point où le trépan de forage pénètre dans la terre. Certains exemples d'utilisation du forage directionnel sont des emplacements inaccessibles (tels que ceux au-dessous des rivières
ou de pièces d'eau semblables lorsque le forage commence à terre),
le contrôle de calottes de sel, le contrôle de puits de dégagement,
le contrôle de puits marginaux, le contrôle de plans de défaut
et le contrôle de lignes de propriété. Additionnellement, le forage
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totalité du forage doit avoir lieu nécessairement à partir d'une plate-forme fixe se trouvant dans un endroit situé dans les eaux
du large. Une autre application du forage directionnel est considérée lorsque des obstructions empêchent une direction de puits
en substance verticale.
Un procédé de forage directionnel de puits est le procédé dit à manche de fouet. Un autre procédé est un procédé d'usage très courant où on emploie un turboforet en combinaison avec un ensemble protecteur coudé. Le turboforet est un dispositif classique utilisant un fluide qui est pompé sous pression par le centre du moteur dirigé vers le bas, à travers des zones de vide comprises entre un "rotor" et la voie de passage en spirale doublée de caoutchouc d'un "stator" extérieur. Afin que l'écoulement se produise, le rotor est déplacé et mis en rotation dans le stator par la pression de la colonne de fluide, ce qui entraîne ainsi la barre de liaison, un arbre de commande creux et finalement un protecteur de trépan classique à l'extrémité de l'outil.
Un. turboforet manufacturé de ce type est le "Dyna-Drill" qui est apparu en 1964 ou aux environs de cette année. Le fonctionnement et l'utilisation du "Dyna-Drill" pour le forage directionnel sont donnés dans le "Dyna-Drill Handbook" (deuxième édition) distribué par Dyna-Drill, Division of Smith International, Inc.
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protecteur est une courte pièce filetée de tube de forage utilisée pour adapter ensemble en général les parties du train de tiges de forage qui ne peuvent pas d'ailleurs être vissées ensemble à cause de la différence de conception ou des dimensions de filet. Dans le cas du forage directionnel, le protecteur est coudé pour produire l'angle désiré entre la partie inférieure du train de tiges (un collier de contrôle non magnétique étant normalement la partie la plus inférieure du train de tiges de forage qui s'at-
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qui s'attache à l'extrémité opposée du protecteur (cet arrange-
ment général est représenté à la figure 1 de la demande de brevet américain n[deg.] 825.589 du Demandeur, où un protecteur classique coudé en permanence de la technique antérieure est reproduit).
L'emploi d'un protecteur coudé fixe ou non déplaçable
exige que le train de tiges de forage soit abaissé dans le puits à partir de la surface, le protecteur coudé créant un noeud dans
la partie la plus inférieure du train de tiges de forage, noeud f
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pie, une longueur de 9,14 m), même un petit degré de coudage du protecteur peut créer une excentricité relativement grande du
train de tiges de forage.
On a octroyé de nombreux brevets qui concernent le problème du forage directionnel. La plupart de ces brevets fournissent des systèmes qui permettent de résoudre le problème consistant à produire la direction du forage lui-même, mais qui ne résolvent pas complètement et d'une manière satisfaisante le problème de l'abaissement du turboforet et du protecteur coudé dans la
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Une liste de certains brevets antérieurs, qui peuvent être adéquats, est donnée dans le tableau ci-après.
Brevets antérieurs
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attaché (premier exemple de réalisation) ou d'un signal électrique engendré à la surface (deuxième exemple de réalisation) en effectuant un changement de l'orientation du protecteur depuis une première position où le train de tiges de forage et le turboforet
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me position où le train de tiges de forage et le turboforet sont déviés l'un par rapport à l'autre (voir figures 2 et 9), en for-
mant un angle sélectionné d'un nombre possible d'angles désirés
pour le forage directionnel.
Dans son premier exemple de réalisation, l'appareil de
la présente invention comprend en général un corps comportant
un dispositif de fixation à l'une de ses parties finales, lequel prévoit, par exemple, un raccord fileté qui peut s'attacher à un train de tiges de forage classique ou à un collier de contr8le
non magnétique ou "Monel" ou analogue. La partie interne du corps
est garnie d'un manchon coulissant, le manchon étant doté, à sa partie finale la plus externe, d'un élément fileté ou élément de raccordement similaire pour une fixation au turboforet. Cet élément de raccordement (auquel un turboforet peut être attaché) et
le manchon auquel il est attaché, sont mobiles par rapport au
corps, tous deux d'une manière coulissante et rotative dans cer- taines limites. Cet élément de raccordement mobile peut ainsi
être allongé et se rétracter par rapport au corps ou être mis en. rotation relativement à celui-ci.
L'élément de raccordement mobile le plus proche du turbo- foret est muni également, dans le premier exemple de réalisation, d'ergots de blocage qui coopèrent avec les éléments correspondants du corps. Lorsque l'élément de raccordement mobile glisse, y com-
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<EMI ID=15.1> <EMI ID=16.1> que désiré, ce qui provoque le "déplacement" d'une première posi-
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Dans cette position allongée, les ergots sont écartés des évide- ments correspondants du corps. Pareillement, lorsque le manchon
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ter dans le corps, les ergots forment un raccord de blocage fixe et non rotatif avec le corps (voir figures 2 et 3).
La rotation de l'élément de raccordement mobile (auquel le turboforet est raccordé) entraîne un changement de l'orientation axiale du raccord de rotation et de son turboforet attaché par rapport au train de tiges de forage. Ainsi, une rotation à
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axialement alignée sur le train de tiges de forage à une position
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deuxième position ou position "coudée" qui est désirable pour le forage directionnel contr8lé.
Les exemples de réalisation de la présente invention permettent une variation sélectionnée de l'angle de déviation dans l'outil lui-même, de sorte que cet outil peut être utilisé pour un nombre d'angles différents. Le premier exemple de réali-
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sélectionné, manuellement réglé à la surface, tandis que le deu-
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poré qui permet la variation de l'angle de déviation, l'outil
étant mis en place ou descendu "dans le trou".
Afin de mieux comprendre la nature et les buts de la présente invention, il convient de se référer à la description détaillée ci-après, établie en liaison avec les dessins ci-annexés où les pièces semblables sont désignées par les mêmes réfé- rences numériques et dans lesquels :
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trou; la figure 2 est une vue latérale du premier exemple de réalisation préféré de l'appareil de la présente invention dans sa position "coudée" comme désiré pour le forage directionnel; la figure 3 est une vue latérale en coupe transversale du premier exemple de réalisation de la disposition "coudée" de la figure 2;
la figure 4 est une vue latérale, partiellement en coupe transversale du premier exemple de réalisation de la disposition alignée de la figure 1; la figure 5 est une vue latérale partielle du premier exemple de réalisation et montre en particulier la partie ergot- évidement de l'outil dans une position intermédiaire des éléments mobiles entre la position alignée extrême des figures 1 et 4 et la position bloquée "coudée" des figures 2 et 3; la figure 6 est une vue en coupe latérale transversale établie le long de la ligne 6-6 de la figure 3; et la figure 7 est une vue partielle rapprochée en coupe transversale établie le long de la ligne 7-7 de la figure 3 du premier exemple de réalisation et montre les détails structuraux du mécanisme de blocage de broche; tandis que
les figures 8 et 9 sont des vues latérales en coupe
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pareil de la présente invention et le montrent dans sa position alignée (figure 8) et ensuite dans sa position "coudée" (figure
9); et
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la géométrie impliquée dans le fonctionnement structural des exem- ples de réalisation préférés, la figure 10 reproduisant l'outil dans sa position alignée et la figure 11 représentant l'outil dans sa position "coudée".
Un premier exemple de réalisation préféré de l'outil de la présente invention est désigné en général par la référence numérique 10 aux figures 1 à 4. L'outil 10 comprend en général un corps extérieur 12 muni d'un raccord final fixe supérieur 30 et d'un raccord mobile inférieur 40. Tel que ceci est bien visible en examinant les figures 1 à 4, la rotation du raccord mobile 40
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alignée (voir figures 1 et 4) à une deuxième position sélectionnée, non axiale ou "coudée" (voir figures 2 et 3).
La figure 1 de la demande de brevet américain connexe du Demandeur (n[deg.] 825.589, dont la divulgation complète est citée ici à titre de référence) représente le fonctionnement d'un protecteur classique qui est normalement fixé en permanence dans la position non axialement alignée ou "coudée" représentée. Ce protecteur classique est fabriqué ordinairement en désaxant le raccord de fond pour former la configuration angulaire désirée. En ce qui concerne les exemples de réalisation préférés de la présente invention, le protecteur 10 de la présente invention remplace le protecteur "coudé" de la figure 1 du brevet connexe.
Ainsi', le protecteur de déplacement 10 de la présente invention peut être attaché, pour des buts de forage directionnel, à l'extrémité inférieure d'un train de tiges de forage qui est normalement un collier de contrôle non métallique 100, un turboforet 102 <EMI ID=29.1>
gement de forage est général et visible, de même que le protecteur de la technique antérieure, à la figure 1 du brevet connexe.
En plus de la rotation et du changement d'orientation du raccord 40, un mouvement coulissant est pareillement observé dans l'appareil 10 de la présente invention, mouvement coulissant qui est relatif entre le raccord mobile 40 et le corps 12. Ce mouvement coulissant permet à la rotation d'avoir lieu lorsque
le raccord mobile est dans une position allongée, éloignée du
corps 12, comme on peut le voir aux figures 1 et 4. Lorsque le raccord mobile 40 est déplacé, il assume une configuration, bloquée, non rotative et non mobile, comme le montrent les figures
2 et 3. Dans cette position, on peut voir que le dispositif a
une orientation "coudée", comme on l'observe dans les protecteurs de déviation classiques, coudés en permanence, qui est
leur configuration structurale permanente. A la figure 4, on
note que l'axe longitudinal central 12a du corps 12 et l'axe central 40a du raccord mobile 40 sont au moins en substance alignés, tandis qu'à la figure 3, les axes 12a et 40a du corps 12 et du raccord mobile 40 respectivement forment un angle l'un par rapport à l'autre, la déviation de l'angle étant désignée par la lettre "A" à la figure 3.
L'orientation visible aux figures 1 et 4, qui constitue
une orientation en substance en ligne pour le protecteur 10, est utilisée normalement pour abaisser ou éliminer le train de tiges
de forage et les outils de forage directionnel appropriés et attachés dans le trou ou à partir de celui-ci. Le raccord fixe supérieur 30 est relié à un collier de contrôle non magnétique
100 (dénommé fréquemment "collier Monel"). Le raccord inférieur
ou le raccord d'extrémité tournant 40 est attaché, par exemple,
à un turboforet 102 "Dyna-Drill" ou autre (voir cette configura- tion représentée avec un protecteur classique coudé en permanence à la figure 1 du brevet). Le collier 100 et le turboforet 102 sont partiellement reproduits par des lignes en traits interrompus aux figures 1 à 4.
La figure 2 montre l'orientation du protecteur 10 de la présente invention après que le "Dyna-Drill" 102 a été mis en action, actionnement qui produit une torsion dans le train de tiges de forage, laquelle contraint les éléments du protecteur
10 à se déplacer, le raccord mobile 40 tournant par rapport au corps 12 et sa rotation provoquant l'excentricité de la tige de train de forage, comme mentionné ci-dessus. Ensuite, lorsque le "Dyna-Drill" est abaissé et commence à forer, le raccord mobile
40 "s'arrête", les ergots 50 du raccord 40 s'emboîtant dans les évidements 52 du corps 12 pour former un protecteur coudé et bloqué 10, non mobile et en substance hermétique (comme on peut le voir aux figures 2 et 3). Il est bien évident que la torsion
(indiquée par une flèche courbe 106 aux figures 1 et 2) produite dans le train de tiges de forage par la rotation du turboforet "Dyna-Drill" ou analogue, contraint toujours le protecteur 10 à conserver la forme "coudée" montrée aux figures 2 et 3. Pareillement, aussi longtemps qu'une force axiale (voir flèche 104 à la <EMI ID=30.1>
ceci est normalement le cas), le raccord mobile 40 occupe toujours une position accouplée et arrêtée par rapport au corps 12, les ergots 50 se bloquant dans les évidements 52, en même temps que d'autres sections d'accouplement correspondantes prévues le long des périphéries opposées du raccord 40 et du corps 12.
Les figures 5 et 6 de la demande de brevet connexe mon- trent en détail la disposition des ergots de blocage du premier exemple de réalisation de l'appareil de la présente invention et on se réfère à celle-ci pour mieux comprendre les détails de cette structure. Bien que la première position, la position in- termédiaire et la dernière position du protecteur 10 peuvent être mieux observées aux figures 1, 5 et 2 du présent mémoire, respectivement, lorsque le dispositif se déplace d'une position en ligne à une position coudée, la configuration réelle des évidements d'accouplement et des ergots de blocage peut être mieux observée aux figures 5 et 6 du cas connexe. Un examen des figures 5 et 6 du cas connexe révèle que plusieurs surfaces similaires opposées, mais inversées sont prévues sur le corps 12 et sur le raccord mobile 40.
Un examen révèle aussi que les saillies ou ergots du raccord 40 ont des évidements correspondants dans le
corps 12. Comme mentionné ci-avant, les ergots du raccord mobile
40 sont en relation mutuelle avec les évidements correspondants
52 du corps 12. Il faut noter que tant le corps 12 que le raccord d'extrémité mobile 40 sont pourvus de surfaces d'accouplement et de glissement, allongées et planes, qui s'aboutent et glissent par friction l'une sur l'autre lorsque le dispositif
est dans un stade intermédiaire (voir figure 5), c'est-à-dire lorsqu'il est déplacé de sa position alignée à sa position
[deg.][deg.]coudée'[deg.], comme le montrent les figures.
Un examen de la figure 5 du présent mémoire révèle que les surfaces des ergots 55, la surface coulissante 53 et la partie supérieure interne de l'évidement 52 du corps 12 sont toutes parallèles et se trouvent à trois hauteurs différentes 55', 53' et 52' respectivement, l'une par rapport à l'autre. Pareillement,
les surfaces inférieures de l'évidement 56, la surface coulissante
54 et la partie supérieure des ergots 50 sont toutes parallèles
et se trouvent à trois hauteurs différentes respectives 56', 54'
et 50', respectivement, du raccord mobile 40. Ceci est une carac- téristique importante car elle procure une position intermédiaire,
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tourner librement que sur une certaine distance arquée en vue de se déplacer d'une.position axialement alignée à une position
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des ergots 55 du corps 12 glissent et restent sur les surfaces
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étant les surfaces coulissantes 54. Ce glissement ne peut se pro- duire que sur une distance arquée d'un degré désiré (ce degré de rotation étant un élément de conception), puisque les ergots 55 aboutent les ergots 50 à chaque extrémité du parcours de rotation arqué. Dans l'exemple de réalisation préféré des figures 2 à 6 du cas connexe, ainsi que dans le premier exemple de réalisation préféré du. présent cas, le protecteur est conçu pour tourner sur un angle d'environ 60 degrés (ceci étant simplement une distance de parcours arqué, donnée à titre d'exemple).
Lorsque le protecteur tourne dans sa position complètement déviée, comme le montrent les figures 2 et 3, les ergots 55
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mobile 40 s'emboîtent dans les évidements 52 du corps 12.
Comme on peut mieux l'observer aux figures 3 et 4, une ouverture centrale 60 est prévue sur la partie centrale du protecteur 10, cette ouverture 60 déterminant un espace par lequel la boue de forage ou un fluide semblable peut être pompé en vue de mettre en action le turboforet "Dyna-Drill" ou un appareil de forage directionnel semblable 102.
Le corps 12 renferme un manchon coulissant interne 20 qui s'adapte à l'état coulissant à l'intérieur du corps 12 et qui aboute d'une manière coulissante sa paroi interne 14. Le montage coulissant en conservant la dimension "A" (figure 3) du manchon
20 dans le corps 12 est indiqué par les flèches directionnel.-Les
110 et 111 des figures 3 et 4 respectivement.
Tel que ceci est visible à la figure 3, la partie finale, interne et supérieure 22 du manchon 20 procure une section annulaire agrandie 22, un épaulement 24 étant prévu entre la section agrandie 22 et la partie restante du manchon 20. Un changement coopérant du diamètre interne est visible à ce point du corps 12, qui détermine un arrêt 16 pour limiter le mouvement coulissant descendant du manchon 20 à l'intérieur du corps 12. Normalement, le manchon 20 peut être éliminé du corps 10 par un mouvement coulissant s'éloignant de l'arrêt 16. Toutefois, pour l'assemblage, le raccord inférieur 40 est fixé par un filet sur le manchon 20 et empêche donc l'élimination du manchon 20 du corps 12. Le mouvement coulissant du manchon 20 et de son raccord tournant attaché 40 est fixé dans deux directions. Le mou- <EMI ID=35.1>
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coulissant dans une position "interne" ou"évidée" (figure 3) est arrêté lorsque le raccord mobile 40 aboute le corps 12.
L'assemblage du protecteur 10 est achevé lorsqu'un raccord final fixe 30 est attaché à l'extrémité supérieure du corps
12 de l'outil 10 opposée à celle du raccord mobile 40. Dans l'exemple de réalisation préféré, comme le montrent les figures 3 et 4, ce raccord est un raccord fileté 32.
Le raccord final fixe 30 a de préférence un diamètre externe en substance identique à celui du corps 12. La partie finale du raccord fixe 30 (qui est libre et peut être raccordée normalement au train de tiges de forage ou à un collier de contr8le non magnétique 100 suivant le cas) est de préférence pourvue de filets 36 qui sont classiques et qui permettent aisément une fixation sur un train de tiges de forage classique ou un collier de contrôle non magnétique 100.
La figure 3 montre mieux le manchon 20 du protecteur 10 de la présente invention. Ce manchon 20 peut être muni de tout filet classique 23 pour une fixation sur le raccord mobile 40. Ce . raccordement est réglé et maintenu au moyen d'une vis de réglage 'il ou peut erre rendu permanent , au besoin, par soudage ou analogue après l'assemblage.
La partie finale opposée du manchon 20 partant du filet
23 présente une section annulaire agrandie 22, comme mentionné ci-dessus. Le manchon 20 est doté de plusieurs rainures dans lesquelles des bagues d'étanchéité toriques 26 sont disposées. Ceci
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du trou interne 60.
L'exemple de réalisation préféré du protecteur 10 de
la présente invention est représenté à la figure 3 dans son état déplacé et "coudé"-. Comme on peut mieux l'observer, cette orien-
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rotation puisque la paroi interne 14 et l'axe central de rotation qu'il définit, du corps 12 forment un angle par rapport à
sa surface externe 13. Pareillement, le raccord mobile 40 est monté d'une manière filetée sur le manchon 20, ce qui laisse subsister une même orientation angulaire désirée entre leur axe central. Grâce à cette conception, le dispositif tourne dans une position qui aligne l'axe central 40a du raccord mobile 40 sur l'axe du raccord final fixe 30 et sur l'axe 12a du corps 12, tel que ceci est désirable en abaissant ou en relevant le protecteur
10 et son turboforet attaché 102 et son train de tiges de forage
100 dans le trou ou hors de celui-ci. Une rotation sur le parcours arqué désigné approprié produit une excentricité entre les axes
40a et 12a du raccord mobile 40 et du corps 12. La relation géomé-
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expliquée en détail ci-après.
Les exemples de réalisation préférés 10 et 210 de la présente invention procurent, contrairement au cas connexe, une large gamme d'angles de déviation ou de déformation différents dans le même outil. Dans le premier exemple de réalisation 10
(figures 1 à 7), ceci est obtenu en construisant le corps 12 en deux sections 70 et 71 réglables d'une manière rotative, lesquelles sont ajustées et réglées l'une par rapport à l'autre à la surface au moyen de la broche de blocage mâle 73 qui s'engage dans l'ouverture femelle sélectionnée de l'ensemble des ouvertures 74 (voir figures 5 à 7). La broche de blocage 73 est forcée dans le sens ascendant dans l'un des trous correspondants 74 au moyen du ressort 75. Une vue rapprochée interne de ce mécanisme est donnée aux figures 6 et 7.
La broche interne 73 est mobile longitudinalement à partir de l'extérieur de l'outil 10 au moyen de la barre de glissement 76 attachée à la broche73 à l'aide de la vis 77. Une bague torique additionnelle 78 est incluse pour <EMI ID=41.1>
Comme représenté, les éléments 70 et 71 du corps sont munis chacun d'une série correspondante de marquages d'angle de déviation (à titre d'exemple, une série de stades semi-angulaires d'un degré à quatre degrés étant représentée aux figures 1 et 2), les trous correspondants 74 de l'élément 70 étant espacés en conformité avec chacun des marquages d'angle représentés.
A la surface, après que l'angle désiré particulier est sélectionné (quatre degrés étant sélectionnés pour des buts d'illustration aux figures 1 et 2), la barre 76 est déplacée vers le bas, si bien que la broche 73 se dégage du trou quelconque dans lequel elle était engagée. Après le dégagement de la broche 73 à partir du trou 74, les éléments 70 et 71 du corps sont libres de se déplacer d'une manière rotative l'un par rapport à l'autre sur les surfaces d'accouplement planes, allongées et opposées, comprises entre eux et ces éléments sont ainsi déplacés jusqu'à ce que les marquages angulaires pour l'angle sélectionné (par exemple, quatre degrés comme représenté) s'alignent l'un sur l'autre.
La barre coulissante 76 est ensuite libérée et la broche 73 est poussée, par l'action du ressort comprimé, 7 5, dans le trou 74 sélectionné "automatiquement" ou intrinsèquement et qui correspond à l'angle de déviation sélectionné, ce qui bloque ainsi de nouveau les éléments 70 et 71 du corps pour une utilisation. L'outil 10 détermine ensuite un protecteur "coudé" avec l'angle de déviation particulier sélectionné. Ensuite, au besoin, l'angle de déviation de l'outil 10 peut être modifié en déplaçant de nouveau la barre 76 vers le bas (dans la direction de la flèche de la figure 5), en faisant tourner les éléments 70 et 71 du corps l'un par rapport à l'autre jusqu'à ce que les marquages indiquant l'angle sélectionné s'alignent extérieurement et en libérant finalement la barre 76 bloquant ensemble les éléments 70 et 71.
L'outil 10 est ensuite prêt à produire l'angle de déviation nouvelle-ment sélectionné.
Le changement de degrés de la déviation coudée est une question de choix, dans la mesure où un homme de métier spécialisé dans la présente technique applique les enseignements de la présente invention. Ainsi, le protecteur 10 peut être aisément usiné pour prévoir, comme représenté, un degré (1[deg.]), un degré et demi (1 1/2[deg.]), deux degrés (2[deg.]), deux degrés et demi (2 1/2[deg.]), trois degrés (3[deg.]), trois degrés et demi (3 1/2[deg.]) et quatre degrés
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ci étant des déviations typiques de degrés de protecteur dans la présente technique. La sélection de l'angle du protecteur est normalement prédéterminée par la grandeur de l'angle et/ou le changement directionnel requis pour maintenir un développement proposé lors d'un cas de forage donné. Normalement, un concepteurprojeteur prend en considération plusieurs facteurs en sélectionnant l'angle propre pour le protecteur 10. Certains faits qui doivent être considérés, sont :
1. la dimension du trou;
2. la commande directionnelle requise;
3. le changement d'angle par mètre de trou foré désiré; et
4. la grandeur du forage qui peut être effectué avec
des trépans donnés pour un turboforet donné.
Le fonctionnement de l'appareil 10 de la présente invention peut être mieux observé en examinant les figures 1 à 7.
.Dans le procédé de l'exemple de réalisation préféré de la présente invention, le protecteur 10 est raccordé à la partie inférieure 100 du train de tiges de forage. Un organe de forage approprié 102, tel qu'un turboforet "Dyna-Drill" ou analogue est attaché au protecteur 10 par le raccord mobile 40. Les axes du corps 12 et du raccord mobile 40 sont ensuite alignés axialement de façon que l'appareil de forage entier aligné axialement puisse être abaissé dans le trou du puits. A la figure 1, le dispositif est représenté dans sa position axialement alignée. Dans cette position, le raccord mobile 40 est dans une position alignée, le manchon 20 se déplaçant jusqu'à l'épaulement 24 aboutant et s'arrêtant sur l'arrêt 16.
Dans cette position, les ergots 50 font saillie au-dessous de l'évidement 52 du corps 12, en dégageant ainsi ces ergots 50 des arrêts de rotation provoqués par les parois latérales de l'évidement 52.
Lorsque le foret 102 atteint la position désirée dans
le trou de puits et que le turboforet ou l'organe de forage analogue est positionné comme désiré, l'organe de forage est mis en action pour produire une torsion dans le protecteur 10 en vue d'effectuer un déplacement de ce protecteur 10 dans une deuxième position axialement déviée. Cette position déviée du protecteur
10 produit un angle de déviation correspondant "A" (voir figure
4) entre les axes du train de tiges de forage et de l'organe de forage. Ensuite, le forage directionnel peut commencer comme ceci est désirable. Bien entendu, il est souhaitable de connaître où
et dans quelle direction à partir de la verticale la déviation a lieu, laquelle varie en fonction de la grandeur selon laquelle
la rotation angulaire se produit à partir du zéro, de la position alignée par rapport à la position réglée particulière, désignée
et bloquée. Pour faciliter ceci, un autre jeu de marquages angulaires est prévu sur la partie principale supérieure du corps 12
(voir figures 1 et 2), lequel indique où, le long de la périphérie latérale du raccord supérieur 30, la déviation angulaire indiquée se produit lorsqu'elle est sélectionnée dans la série inférieure de marquages angulaires accordés.
Dès que les opérations de forage sont achevées, le train de tiges de forage peut être extrait du trou du puits. Lors de l'extraction, le protecteur 10 s'étend de telle sorte que le manchon 20 soit coulissant et que la tête mobile 22 se prolonge j jusqu'à une position la plus allongée, de sorte que son aptitude à tourner par rapport au corps 12 est rétablie. Comme le turboforet ou l'outil de Forage semblable n'est plus mis en action,
la torsion latérale est absente tant du train de tiges de forage que du protecteur 10. Ainsi, la force de contrainte nécessaire pour le maintien du protecteur 10 dans une position coudée est absente et le protecteur 10 (le raccord 40 pouvant à présent tourner librement par rapport au corps 12) occupe de nouveau graduellement une position alignée lorsque le train de tiges de forage est extrait du trou du puits. La position axialement alignée est graduellement réoccupée, puisqu'elle constitue la position où
la voie est de moindre résistance et aucune force n'est présente pour maintenir le protecteur 10 dans la position "coudée".
Dans l'exemple de réalisation préféré décrit ci-avant, on a envisagé l'emploi d'un turboforet "Dyna-Drill" ou d'un outil de forage directionnel similaire qui produit une torsion dans le protecteur 10 lors de sa mise en rotation. Toutefois, il est bien évident que d'autres outils de forage peuvent être utilisés en combinaison avec le premier exemple de réalisation préféré de la présente invention s'ils créent, dans le protecteur 10, une torsion qui produit un déplacement de ce protecteur 10 d'une position "axialement alignée" à une position coudée. Pareillement, la présente invention peut être adoptée lorsque le corps et le raccord mobile peuvent être déplacés relativement l'un l'autre pour une déviation angulaire par des organes mécaniques directs ou d'autres organes actionnés, par exemple, à partir de la surface ou d'une autre façon.
Un deuxième exemple de réalisation préféré 210 du protecteur à angle variable de la présente invention est reproduit aux figures 8 et 9 dont les différents éléments, les diverses pièces et le fonctionnement sont semblables à de nombreux égards
à ceux décrits en détail en liaison avec le premier exemple de réalisation des figures 1 à 7. Dès lors, pour gagner du temps, les aspects similaires ou identiques ne sont pas répétés ici et
il faut noter que les éléments et les pièces analogues du second exemple de réalisation sont désignés par les mêmes références numériques que celles du premier exemple de réalisation avec, en plus, le préfixe 2. Toutefois, plutôt que d'être doté du système variable 72-77 manuellement réglé du premier exemple de réalisation 10, ce deuxième exemple de réalisation 210 fait usage d'un système motorisé interne 272 permettant une modification du degré zéro au degré désigné maximal, alors que l'outil 210 se trouve
dans le trou.
La disposition alignée de l'outil 210 est représentée à la figure 8, tandis que la disposition sélectionnée, désignée ou "coudée" est indiquée à la figure 9.
Le système motorisé à angle variable 272 comprend un moteur synchronisé "asservi" électrique et interne 273 mis en action par des lignes de commande électriques "ombilicales" 274 parvenant au moteur synchrone "principal" (non représenté) à la surface. Le moteur interne 273 est attaché à l'élément supérieur
270 du corps et entraîne un système de commande associé se composant d'un jeu de dents d'engrenage 275 fixé sur l'élément inférieur 220 du corps par l'intermédiaire d'un système d'engrenage approprié 276. Alternativement, le moteur interne 273 peut bien entendu être monté sur l'élément inférieur 220 et entraîner d'une manière rotative l'élément supérieur 270 du corps.
En commandant le moteur synchrone "principal" à la surface, le moteur "asservi" interne 273 est sollicité jusqu'à ce
que l'angle de déviation désiré soit atteint alors que l'outil
210 se trouve "dans le trou". Lorsque le retirement du train de
tiges de forage, etc. est désiré, le moteur synchrone "principal"
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interne 272 sont ramenés en arrière jusqu'à ce que la position
zéro degré soit atteinte ou, au besoin, la rotation est poursuivie plus avant, 'jusqu'à ce qu'une rotation totale de 3600 ait eu
lieu, ce qui ramène l'outil 210 dans sa position zéro ou alignée.
Les relations géométriques qui sont à la base du fonc- tionnement de l'outil, en permettant tant une position alignée
non déviée et, si désiré, une position déviée ou décalée, sont schématiquement représentées aux figures 10 et 11 respectivement.
Comme indiqué, l'outil 300 (analogue à 10 et 210) comprend trois sections de raccordement fondamentales : une première section de raccordement supérieure 301 (analogue à 30 et 230)
pour raccorder l'outil, par exemple, au train de tiges de forage, une deuxième section de raccordement inférieure 302 (analogue à
40 et 240) pour raccorder l'outil à un dispositif actif, par exemple, un turboforet doté d'un trépan de forage, et une troisième section de raccordement centrale 303 (analogue à 12 et 212) pour raccorder l'une à l'autre les deux premières sections, cnacune
des trois sections de raccordement présentant un axe longitudinal central 301a, 302a et 303a respectivement. L'axe 303a définit également un axe de rotation décalé à partir des autres axes longitudinaux 301 a et 302a selon un certain angle B sélectionné de
2[deg.], par exemple. La section de raccordement centrale 303 permet aux deux premières sections de raccordement 301 et 302 de tourner
<EMI ID=44.1>
vement de rotation étant guidé par les surfaces d'accouplement planes et allongées 305 (analogues à 53-54 et 250) tournant latéralement l'une par rapport à l'autre, surfaces qui se situent dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation 303a.
Comme on peut l'observer à la figure 10 où l'outil 300 est dans sa position alignée, les axes longitudinaux centraux
301a et 302a des parties supérieures et inférieures de l'outil
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l'axe de rotation central 303a de la partie centrale. Toutefois, .à mesure que les sections supérieure et inférieure 301 et 302 i <EMI ID=46.1>
carte de l'axe longitudinal supérieur 301a selon un degré de déviation angulaire de plus en plus croissant jusqu'à ce que soit atteinte une déviation maximale correspondant à 180[deg.] de rotation, moment auquel, comme on peut l'observer à la figure 11,
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l'exemple donné, à un total de 4[deg.]. Si la rotation est poursuivie au-delà de 180[deg.] ou se produit vers l'arrière, c'est-à-dire est inversée, l'angle de déviation entre les sections supérieures
et inférieures 301 et 302 diminue jusqu'à ce que la position de démarrage ou position zéro soit atteinte, ce qui entraîne la disposition alignée de la figure 10.
Naturellement, en démarrant avec un angle de déviation "B" plus grand, par exemple, excédant 2[deg.], soit 3 1/2[deg.] par exemple, un angle de déviation désiré de 4[deg.] est atteint en faisant tourner relativement les sections supérieures et inférieures 301 et 302 selon une rotation inférieure à 180[deg.]. Cette situation est ce qui est montré dans le premier exemple de réalisation 10 qui n'est mis en rotation approximativement que sur 60[deg.] pour produire une déviation de 4[deg.]. Pareillement, en faisant varier les limites de la grandeur maximale de la rotation entre les sections supérieure et inférieure 301 et 302 sur l'axe de rotation 303a et en maintenant ou bloquant les deux sections 301 et 302 ensemble
à cette limite réglée au cours de l'utilisation du dispositif actif, le même outil 300 peut être rendu variable et utilisé pour produire.divers angles du groupe d'angles de déviation sélectionnés différents. Cette dernière possibilité est obtenue grâce aux exemples de réalisation 10 et 210 de la présente demande. Ainsi, par exemple, dans le premier exemple de réalisation 10, en réglant de nouveau les positions relatives latéralement réglées entre les éléments 70 et 71 par un déplacement latéral des surfaces d'accouplement allongées 79 l'une par rapport à l'autre, <EMI ID=48.1>
rotation central du manchon 20, on modifie la grandeur maximale de la rotation permise après avoir quitté la disposition alignée, avant que l'ergot 50 heurte la paroi d'arrêt de l'évidement 52, la moindre grandeur de rotation permise avant le blocage ou l'arrêt produisant une grandeur plus petite de déviation angulaire. Alternativement, les ergots 50 peuvent bien entendu être euxmêmes rendus mobiles pour modifier le point d'arrêt de rotation ou un système d'arrêt variable pour limiter sélectivement la grandeur de la rotation du manchon 20 dans le corps 12,peut être prévu. Ou encore, en tant qu'autre arrangement possible, la structure interne de l'outil peut être recréée pour permettre
la variation de l'angle que l'axe de rotation désaxé 303a forme avec les autres axes longitudinaux 301a et 302a.
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déviation est réglée en actionnant le moteur et en le maintenant simplement au point de rotation sélectionné particulier produisant le degré de déviation désiré.
Il faut noter également que tant les surfaces d'accou- plement latérales 305 (53-54 et 250) que les surfaces cylindriques d'accouplement emboîtées entre le corps 12 ou 212 et le manchon 20 ou 220 de l'outil 10 ou 210 effectuent conjointement
la même fonction consistant à guider la rotation relative entre
les sections analogues supérieure et inférieure 301 et 302 des outils. Dès lors, bien qu'il soit désirable d'avoir ces deux types de surfaces au point de vue de la résistance, il est possible de récréer l'outil pour éliminer ou modifier l'un ou l'autre
des systèmes de guidage des surfaces d'accouplement.
Pareillement, il faut noter qu'il est désirable que
les surfaces extérieures des sections supérieure et inférieure
301 et 302 forment des surfaces cylindriques d'un même diamètre
<EMI ID=50.1>
<EMI ID=51.1>
cylindriques, mesurées à partir de l'axe de rotation 303a, soient plus petits pour la compacité de l'outil.
Il est bien évident qu'en utilisant le terme "protecteur" ou "outil" dans le présent mémoire, ce terme comprend le cas dans lequel l'invention est utilisée dans un outil séparé comme représenté ou est une partie ou un élément secondaire d'un autre dispositif ou outil, par exemple, est une partie du turboforet ou du "collier Monel" lui-même.
Comme autre exemple modifié possible, un outil "hybride" utilisant des parties des exemples de réalisation 10 et 210 peut être conçu en appliquant la conception fondamentale de l'outil 10, mais en prévoyant un moteur interne contr8lant des surfaces (semblable à celui de l'exemple de réalisation 210) pour
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70 et 71 tout en se trouvant "dans le trou". Cette conception inclut le moteur et son travail de commande associé entre les éléments secondaires 70 et 71 et ne subit pas la lourde charge sur le système de commande du moteur auquel est soumis l'exemple de réalisation 210 en travaillant entre l'élément 212 du corps et le manchon 220.
Naturellement, pour des déviations plus grandes que
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ou de plusieurs outils alignés peut être utilisée pour produire un angle de déviation total combiné de la somme de chacun des outils..
Il faut entendre que de nombreux exemples de réalisation variés et différents peuvent être réalisés en restant dans les limites de l'idée de l'invention divulguée dans le présent mémoire et que de nombreuses modifications peuvent être apportées aux exemples de réalisation précités, détaillés conformément
aux exigences de description de la loi et ce, dans un sens non limitatif.