CA1108596A - Outil de forage a haut rendement a attaque rapide de la carotte - Google Patents
Outil de forage a haut rendement a attaque rapide de la carotteInfo
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Classifications
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
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- E21B10/02—Core bits
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Abstract
Outil de forage dont le front d'attaque extrême s'effectue hors de son axe de rotation, caractérisé en ce qu'il comporte, à l'extrémité de cet axe de rotation, un cône de forage de la carotte centrale formée à l'intérieur du front d'attaque.
Description
- ~10~596 L'invention se rapporte aux outils de forage et notamment aux outils de forage à haut rendement du type a lames serties ou moulees portant des blocs en gradins, de preference diamantes et conçus pour detruire les carottes en cours de formation et accroître le rendement.
Il existe de nombreux types d'outils comprenant des moyens destines a eliminer les carottes en formation. Un grand nombre laisse la carotte se developper sur une certaine lon-gueur afin de la detruire plus commodement.
C'est ainsi que l'on peut citer, parmi les nombreux dispositifs d'attaque d'une carotte, les dispositifs comportant au centre de l'outil un passage d'une longueur relativement importante par rapport a la hauteur totale de l'outil se ter-minant au niveau de l'evacuation des debris par un poincon conique et sans mouvement de rotation par rapport a la carotte, ayant pour but de la faire eclater a son contact.
En depit des avantages que presente un tel outil, son utilisation peut entraîner, selon les roches rencontrees, certaines difficultes dues a des cassures brusques, provoquant un risque de bourrage d'autant plus gênant que l'avancement est rapide et que les morceaux de la carotte sont de dimensions relativement grandes.
L'objet de la presente invention, telle que revendi-quee ici, est un outil de forage comportant des elements d'attaque disposes au moins exterieurement sur une couronne entourant a distance l'axe de rotation de l'outil et un cône d'attaque de la carotte formee dans l'espace interne a la cou-ronne, ce cône etant fixe a l'interieur de l'outil sur l'axe de rotation de celui-ci, avec sa pointe dirigée vers le front d'attaque extrême, et recevant sur une partie de sa base la boue de forage qui s'evacue a la peripherie de l'outil apres son passage sur le front d'attaque extrême, caracterise en ce ~ .
- 1 - ~
~ ~ ' .
` 11~8596 que ce cône est dispose dans l'espace radialement interne a ladite couronne, est entraine en rotation avec ladite couronne et comporte une surface laterale d'attaque de sorte que le cône exerce une double action de poinc,onnement et de forage sur la carotte au cours de la formation de celle-ci.
Selon un autre aspect, l'invention est revendiquée en tant qu'un outil de forage dont le front d'attaque extrême s'effectue hors de son axe de rotation, caract~risé en ce qu'il comporte à l'extrémité de cet axe de rotation, un cône de forage de la car,otte centrale formee a l'interieur du front d'attaque.
Un autre objet de l'invention est de favoriser l'~vacuation des débris avec ceux formés dans la zone d'attaque , extérieure à la zone centrale en faisant converger la boue de forage dans la zone centrale et en évacuant cette boue unique-ment en aval du cône central d'attaque.
On obtient de cette manière, un nettoyage approprié à
la dimension réduite des éléments d'attaque du cône central, quel que soit le type de cône de forage central utilisé.
Un autre objet de l'invention est l'inclusion, au som-met du cône de forage de la carotte, d'un diamant servant de pivot au cône de forage et favorisant l'éclatement en petits écalts de la roche par poinçonnement, le travail de découpe et ou d'abra-sion étant effectué par les éléments de forage du cône répartis sur sa surface.
L'expérience montre que la vitesse d'avancement obtenue est accrue sans risque de graphitisation du diamant, celui-ci ayant une vitesse aréolaire nulle et étant abondamment balayé par la ~oue.
D'autre part, l'éclatement de la carotte en petits éclats, sous l'effet du diamant pivot, est facilité par la dé-compression qui s'opère au niveau des parties périphériques de la carotte en raison de l'attaque classique de cette périphérie par la surface intérieure de l'outil.
D'autre objets et caractéristiques de l'invention res-sortiront de la description suivante faite en référence aux dessins annexés qui représentent, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation de l'outil à attaque de la carotte.
Sur les dessins:
la figure 1 est un représentation schématique en éléva-tion et en coupe axiale de l&outil de forage, la figure 2 une vue schématique en plan de la disposi-tion des lames d'attaque, et la figure 3 la vue en élévation de deux lames d'attaque -périphériques de l'outil.
Bien que l'invention puisse être réalisée sur tous types d'outils de forage dont la rotation entraîne la formation d'une carotte que l'on désire détruire pour ne remonter que des ~ 8596 débris de dimensions réduites, on a représenté figure l un type d'outil à très haut rendement 1 particulièrement adapté à l'utili-sation d'un cône de forage 2 de la carotte 3.
Le cône 2 peut être obtenu et incorporé à l'outil par toute technique connue. Il peut donc être moulé ou serti, être réalisé par simple frittage avec ou sans infiltration. Les arêtes d'attaque à la surface du cône 2 ont été schématisées par le profil 4, cette ligne n'ayant pour objet que de rappeler que le cône 2 est un cône de forage dont la nature et la structure dé-pendent de la nature des terrains que l'on doit attaquer. Ainsi,le cône 2 peut comporter une concrétion diamantée ou comporter un sertissage de diamants sur toute ou partie de sa surface, celle-ci comportant éventuellement des lames dans lesquelles sont incorporés des diamants ou une concrétion diamantée. ;
De préférence, la pointe du cône 2 porte un diamant 5 qu'il s'agisse d'un cône à lames d'attaque ou du cône à diamants sertis représenté figure 2. Les orifices de la boue provenant des passages tels que ll sont disposés au niveau de la base du cône 2, de fac,on à irriguer la totalité des surfaces du cône central 2 et -de la partie active intérieure de l'outil pour s'écouler ensuiteau-delà du front d'attaque extrême 13 et remonter en surface après passage des lames périphériques 14 et 15. Dans cet exemple, le cône 2 est limité par la section 6 d'un côté de l'axe 7 de fa,con à laisser un espace libre 8 en regard des dents d'attaque 9 de la lame opposée 10 pour faciliter l'écoulement de la boue.
Le sommet du cône avec son diamant 5 est situé dans ~ -l'axe 7 de la carotte en cours de formation. De cette manière, la base de la carotte 3, qui s'étend du fond extrême 13 au diamant 5 et qui se trouve déjà en moindre pression que le terrain sous-jacent par l'attaque latérale et frontale des arêtes des lames de forage 9, se termine par une zone 16 soumise à une décrompression intense due à l'attaque des lames internes de forage 9 et de la ~ D8596 surface d'attaque 4 du cône de forage 2. Cette décompression est d'autant plus grande que, dans cette région, le cône 2 s'appuie sur le diamant pivot S, facilitant par effet de poinçonnement sur la partie centrale de la carotte le travail des autres diamants et des arêtes des surfaces 4, 9 et 17. Il va de soit que, selon le type d'outil utilisé, le niveau du diamant pivot 5 peut varier par rapport à la configuration des niveaux des lames d'attaque, mais le diamant pivot reste toujours à un niveau suffisamment proche de la base 13 de la carotte pour que la longueur de celle-ci ne dé-passe jamais la hauteur sur laquelle s'étend l'ensemble des sur-faces d'attaque de l'outil.
On remarquera que, dans le mode de réalisation considéré, de larges zones 18 ont été prévues sans lame au voisinage du front d'attaque extrême 13, afin de fournir un important volume libre aux débris et à la boue. Ainsi, les extrémité des lames telles que 10, 19, 20 et 21, sont au niveau 13, alors que les extrémités des lames telles que 22 sont au niveau 25, lui-même supérieur à celui des extrémités 26 et 27 des lames 23 et 24. Ces décalages en-traînent, en outre, des décalages de niveau entre gradins d'attaque de lames consécutives, comme on peut le voir en considérant les gradins 28, 26 et 29 par exemple, ainsi que les lames périphéri-ques 14.
Les surfaces d'attaque 30 et 31, de niveaux différents, présentent une certain inclinaison, facilitant l'évacuation des -débris décomprimés après passage des arêtes d'attaque 32. De même, un certain angle de dégagement 36 a été prévu sur les faces avant par rapport au sens de rotation des lames. Ces particularités com-binées aux passages périphériques, tels que ceux formés entre les lames et les bords 35 de l'outil, contribuent à accroître le rende-ment total de l'outil. Le cône d'attaque 2, ainsi que toute autre partie de l'outil, peuvent comporter des diamants sertis, des con-crétions diamantées ou des pastilles de carbure de tungstène ou de n'importe quel autre métal résistant à l'abrasion.
Ainsi, non seulement on ne sortirait pas du cadre de la présente invention en utilisant un autre type d'outil pour y adapter un cône central attaquant la carotte en cours de forma-tion au voisinage du front d'attaque extreme, ce cône, disposé à ~
l'extrémité de l'axe de rotation 7, pouvant se prolonger au-delà .
de la ligne 6, mais quel que soit le mode de réalisation adopté .
on aboutit à un ensemble particulièrement efficace pour effectuer un forage rapide et sans remontée de l'outil sur une très grande :
profondeur.
-5- .
Il existe de nombreux types d'outils comprenant des moyens destines a eliminer les carottes en formation. Un grand nombre laisse la carotte se developper sur une certaine lon-gueur afin de la detruire plus commodement.
C'est ainsi que l'on peut citer, parmi les nombreux dispositifs d'attaque d'une carotte, les dispositifs comportant au centre de l'outil un passage d'une longueur relativement importante par rapport a la hauteur totale de l'outil se ter-minant au niveau de l'evacuation des debris par un poincon conique et sans mouvement de rotation par rapport a la carotte, ayant pour but de la faire eclater a son contact.
En depit des avantages que presente un tel outil, son utilisation peut entraîner, selon les roches rencontrees, certaines difficultes dues a des cassures brusques, provoquant un risque de bourrage d'autant plus gênant que l'avancement est rapide et que les morceaux de la carotte sont de dimensions relativement grandes.
L'objet de la presente invention, telle que revendi-quee ici, est un outil de forage comportant des elements d'attaque disposes au moins exterieurement sur une couronne entourant a distance l'axe de rotation de l'outil et un cône d'attaque de la carotte formee dans l'espace interne a la cou-ronne, ce cône etant fixe a l'interieur de l'outil sur l'axe de rotation de celui-ci, avec sa pointe dirigée vers le front d'attaque extrême, et recevant sur une partie de sa base la boue de forage qui s'evacue a la peripherie de l'outil apres son passage sur le front d'attaque extrême, caracterise en ce ~ .
- 1 - ~
~ ~ ' .
` 11~8596 que ce cône est dispose dans l'espace radialement interne a ladite couronne, est entraine en rotation avec ladite couronne et comporte une surface laterale d'attaque de sorte que le cône exerce une double action de poinc,onnement et de forage sur la carotte au cours de la formation de celle-ci.
Selon un autre aspect, l'invention est revendiquée en tant qu'un outil de forage dont le front d'attaque extrême s'effectue hors de son axe de rotation, caract~risé en ce qu'il comporte à l'extrémité de cet axe de rotation, un cône de forage de la car,otte centrale formee a l'interieur du front d'attaque.
Un autre objet de l'invention est de favoriser l'~vacuation des débris avec ceux formés dans la zone d'attaque , extérieure à la zone centrale en faisant converger la boue de forage dans la zone centrale et en évacuant cette boue unique-ment en aval du cône central d'attaque.
On obtient de cette manière, un nettoyage approprié à
la dimension réduite des éléments d'attaque du cône central, quel que soit le type de cône de forage central utilisé.
Un autre objet de l'invention est l'inclusion, au som-met du cône de forage de la carotte, d'un diamant servant de pivot au cône de forage et favorisant l'éclatement en petits écalts de la roche par poinçonnement, le travail de découpe et ou d'abra-sion étant effectué par les éléments de forage du cône répartis sur sa surface.
L'expérience montre que la vitesse d'avancement obtenue est accrue sans risque de graphitisation du diamant, celui-ci ayant une vitesse aréolaire nulle et étant abondamment balayé par la ~oue.
D'autre part, l'éclatement de la carotte en petits éclats, sous l'effet du diamant pivot, est facilité par la dé-compression qui s'opère au niveau des parties périphériques de la carotte en raison de l'attaque classique de cette périphérie par la surface intérieure de l'outil.
D'autre objets et caractéristiques de l'invention res-sortiront de la description suivante faite en référence aux dessins annexés qui représentent, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation de l'outil à attaque de la carotte.
Sur les dessins:
la figure 1 est un représentation schématique en éléva-tion et en coupe axiale de l&outil de forage, la figure 2 une vue schématique en plan de la disposi-tion des lames d'attaque, et la figure 3 la vue en élévation de deux lames d'attaque -périphériques de l'outil.
Bien que l'invention puisse être réalisée sur tous types d'outils de forage dont la rotation entraîne la formation d'une carotte que l'on désire détruire pour ne remonter que des ~ 8596 débris de dimensions réduites, on a représenté figure l un type d'outil à très haut rendement 1 particulièrement adapté à l'utili-sation d'un cône de forage 2 de la carotte 3.
Le cône 2 peut être obtenu et incorporé à l'outil par toute technique connue. Il peut donc être moulé ou serti, être réalisé par simple frittage avec ou sans infiltration. Les arêtes d'attaque à la surface du cône 2 ont été schématisées par le profil 4, cette ligne n'ayant pour objet que de rappeler que le cône 2 est un cône de forage dont la nature et la structure dé-pendent de la nature des terrains que l'on doit attaquer. Ainsi,le cône 2 peut comporter une concrétion diamantée ou comporter un sertissage de diamants sur toute ou partie de sa surface, celle-ci comportant éventuellement des lames dans lesquelles sont incorporés des diamants ou une concrétion diamantée. ;
De préférence, la pointe du cône 2 porte un diamant 5 qu'il s'agisse d'un cône à lames d'attaque ou du cône à diamants sertis représenté figure 2. Les orifices de la boue provenant des passages tels que ll sont disposés au niveau de la base du cône 2, de fac,on à irriguer la totalité des surfaces du cône central 2 et -de la partie active intérieure de l'outil pour s'écouler ensuiteau-delà du front d'attaque extrême 13 et remonter en surface après passage des lames périphériques 14 et 15. Dans cet exemple, le cône 2 est limité par la section 6 d'un côté de l'axe 7 de fa,con à laisser un espace libre 8 en regard des dents d'attaque 9 de la lame opposée 10 pour faciliter l'écoulement de la boue.
Le sommet du cône avec son diamant 5 est situé dans ~ -l'axe 7 de la carotte en cours de formation. De cette manière, la base de la carotte 3, qui s'étend du fond extrême 13 au diamant 5 et qui se trouve déjà en moindre pression que le terrain sous-jacent par l'attaque latérale et frontale des arêtes des lames de forage 9, se termine par une zone 16 soumise à une décrompression intense due à l'attaque des lames internes de forage 9 et de la ~ D8596 surface d'attaque 4 du cône de forage 2. Cette décompression est d'autant plus grande que, dans cette région, le cône 2 s'appuie sur le diamant pivot S, facilitant par effet de poinçonnement sur la partie centrale de la carotte le travail des autres diamants et des arêtes des surfaces 4, 9 et 17. Il va de soit que, selon le type d'outil utilisé, le niveau du diamant pivot 5 peut varier par rapport à la configuration des niveaux des lames d'attaque, mais le diamant pivot reste toujours à un niveau suffisamment proche de la base 13 de la carotte pour que la longueur de celle-ci ne dé-passe jamais la hauteur sur laquelle s'étend l'ensemble des sur-faces d'attaque de l'outil.
On remarquera que, dans le mode de réalisation considéré, de larges zones 18 ont été prévues sans lame au voisinage du front d'attaque extrême 13, afin de fournir un important volume libre aux débris et à la boue. Ainsi, les extrémité des lames telles que 10, 19, 20 et 21, sont au niveau 13, alors que les extrémités des lames telles que 22 sont au niveau 25, lui-même supérieur à celui des extrémités 26 et 27 des lames 23 et 24. Ces décalages en-traînent, en outre, des décalages de niveau entre gradins d'attaque de lames consécutives, comme on peut le voir en considérant les gradins 28, 26 et 29 par exemple, ainsi que les lames périphéri-ques 14.
Les surfaces d'attaque 30 et 31, de niveaux différents, présentent une certain inclinaison, facilitant l'évacuation des -débris décomprimés après passage des arêtes d'attaque 32. De même, un certain angle de dégagement 36 a été prévu sur les faces avant par rapport au sens de rotation des lames. Ces particularités com-binées aux passages périphériques, tels que ceux formés entre les lames et les bords 35 de l'outil, contribuent à accroître le rende-ment total de l'outil. Le cône d'attaque 2, ainsi que toute autre partie de l'outil, peuvent comporter des diamants sertis, des con-crétions diamantées ou des pastilles de carbure de tungstène ou de n'importe quel autre métal résistant à l'abrasion.
Ainsi, non seulement on ne sortirait pas du cadre de la présente invention en utilisant un autre type d'outil pour y adapter un cône central attaquant la carotte en cours de forma-tion au voisinage du front d'attaque extreme, ce cône, disposé à ~
l'extrémité de l'axe de rotation 7, pouvant se prolonger au-delà .
de la ligne 6, mais quel que soit le mode de réalisation adopté .
on aboutit à un ensemble particulièrement efficace pour effectuer un forage rapide et sans remontée de l'outil sur une très grande :
profondeur.
-5- .
Claims (11)
1. Outil de forage comportant des éléments d'attaque disposés au moins extérieurement sur une couronne entourant à
distance l'axe de roation de l'outil et un cône d'attaque de la carotte formée dans l'espace interne à la couronne, ce cône étant fixé à l'intérieur de l'outil sur l'axe de rotation de celui-ci, avec sa pointe dirigée vers le front d'attaque extrême, et recevant sur une partie de sa base la boue de forage qui s'évacue à la périphérie de l'outil après son passage sur le front d'attaque extrême, caractérisé en ce que ce cône est disposé dans l'espace radialement interne à ladite couronne, est entraîné en rotation avec ladite couronne et comporte une surface latérale d'attaque de sorte que le cône exerce une double action de poinçonnement et de forage sur la carotte au cours de la formation de celle-ci.
distance l'axe de roation de l'outil et un cône d'attaque de la carotte formée dans l'espace interne à la couronne, ce cône étant fixé à l'intérieur de l'outil sur l'axe de rotation de celui-ci, avec sa pointe dirigée vers le front d'attaque extrême, et recevant sur une partie de sa base la boue de forage qui s'évacue à la périphérie de l'outil après son passage sur le front d'attaque extrême, caractérisé en ce que ce cône est disposé dans l'espace radialement interne à ladite couronne, est entraîné en rotation avec ladite couronne et comporte une surface latérale d'attaque de sorte que le cône exerce une double action de poinçonnement et de forage sur la carotte au cours de la formation de celle-ci.
2. Outil de forage tel que revendiqué en I dont le sommet du cône de perforation de la carotte est garni d'un diamant situé dans l'axe de l'outil.
3. Outil de forage tel que revendiqué dans la revendication 1, dont le sommet du cône de perforation de la carotte se trouve au niveau de lames d'attaque périphériques de l'outil, de telle sorte que toute la carotte se trouve cons-tamment en décompression par rapport à la pression des ter-rains environnants au cours du forage.
4. Outil de forage tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 1 à 3 dont le cône de forage de la carotte présente à sa base un évidement favorisant le pas-sage de la boue de forage du centre de l'outil à sa périphérie.
5. Outil de forage obtenu par moulage tel que revendi-qué dans l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3 dont le cône de forage de la carotte faisant partie intégrante de l'outil y est incorporé par moulage.
6. Outil de forage à élément d'attaque de la carotte incorporé par sertissage métallurgique, caractérisé en ce que l'élément d'attaque est un cône de forage conforme à l'une quel-conque des revendications 1, 2 ou 3.
7. Outil de forage à élément d'attaque de la carotte serti dans l'outil dont l'élément d'attaque est un cône de forage conforme à l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3.
8. Outil de forage comportant des diamants d'attaque tels que revendiqués dans l'une quelconque des revendications 1,2 ou 3 dont les diamants du cône de forage de la carotte se répartissent autour d'un diamant central.
9. Outil de forage à élément d'attaque de la carotte formé de pastilles de carbure de tungstène ou de n'importe quel autre métal résistant à l'abrasion, caractérisé en ce que l'outil est conforme à l'une quelconque des revendications 2 ou 3, le cône d'attaque de la carotte comportant à son sommet une pastille de carbure de tungstène ou d'un métal résistant à l'abrasion.
10. Outil de forage à lames et gradins décalés avec angle de dépouille et de dégagement favorisant l'attaque des terrains et l'évacuation, caractérisé en ce qu'il comporte en son centre un cône de forage de la carotte conforme à l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, le cône étant entouré par des éléments d'attaque internes et en gradin voisins de l'axe de l'outil, de telle sorte que toute la région entourant le sommet de la carotte et comprise entre le cône d'attaque et lesdits éléments d'atta-que internes se trouven en décompression intense.
11. Outil de forage dont le front d'attaque extrême s'effectue hors de son axe de rotation, caractérisé en ce qu'il comporte à l'extrémité de cet axe de rotation, un cône de forage de la carotte centrale formée à l'intérieur du front d'attaque.
Applications Claiming Priority (2)
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Publications (1)
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| CA1108596A true CA1108596A (fr) | 1981-09-08 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA300,192A Expired CA1108596A (fr) | 1977-03-31 | 1978-03-31 | Outil de forage a haut rendement a attaque rapide de la carotte |
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