CA1310753C

CA1310753C - Methode de determination de l'usure d'organes de decoupe d'un outil en cours de forage d'une formation rocheuse

Info

Publication number: CA1310753C
Application number: CA000577576A
Authority: CA
Inventors: Hubert Fay
Original assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Current assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 1987-09-17
Filing date: 1988-09-16
Publication date: 1992-11-24
Anticipated expiration: 2009-11-24
Also published as: FR2620819B1; DK509388D0; US4926686A; NO884098L; DK509388A; FR2620819A1; EP0308327B1; EP0308327A1; DE3870374D1; NO884098D0

Abstract

Méthode et dispositif pour la détermination de l'usure d'organes de découpe d'un outil en cours de forage d'une formation rocheuse. Le dispositif comporte des moyens de mesures au fond du puits du poids W sur l'outil et du couple T nécessaire à la rotation dudit outil, et des moyens d'application d'un poids sur l'outil pendant une période de test. Le dispositif comporte en outre des moyens de transmission des mesures de poids et du couple à une unité de traitement qui convertit les mesures en une courbe représentative des variations du couple en fonction des variations du poids, des moyens de mise en mémoire de la courbe représentative pour une période de test donnée, des moyens de comparaison de différentes courbes représentatives liées à des périodes de test successives, et des moyens de calcul du degré d'usure à partir de la variation d'une grandeur liée auxdites courbes représentatives.

Description

1310~53 La présente invention concerne une méthode de determination de l'usure d'organes de découpe d'un outil en cours de forage d'une formation rocheuse.

Les techn;ques de forage des puits pétroliers se sont considerablement développés durant ces dernieres decennies et ont donc entraîne une evolution des outils de forage qui servent à découper les roches.

Les out;ls de forage les plus utilises dans ce domaine sont les trepans, notamment ceux du type à molettes qui cisaillent, fragmentent et broient la roche quand on fait tourner le train de tiges.
Cependant, ces outils ont des durees de vie relativement courtes de 15 a 20 heures et il est nécessaire de contrôler leur usure pour prévoir leur remplacement. Des problemes d'usure se présentent également dans le cas des out;ls P.DrC. (Polycrystalline Diamond Compact), mais de facon moins critique.

On connait deja par le brevet US-4.627.276 une méthode dans laquelle on determine des valeurs moyennes de la vitesse d'avancement d'un outil de forage, de la vitesse de rotation et du poids sur l'outil, pour .

- 2 - 1310753 en deduire l'efficacite du forage, ainsi que la resistance au cisaillement de la roche dans laquelle sleffectue le forage.

Le brevet EP-A-0.168.996 présente quant à lui un dispositif de détection d'évènements en cours de forage tels que notamment des ruptures sur les outils de forage.

Cependant, aucun de ces documents ne présente une méthode de determination de l'usure progressive des organes de decoupe, tels que notamment les dents d'un trepan à molettes. La methode de la présente invention, simple et commode, utilise la mesure de deux paramètres de fond, le poids sur l'outil W et le couple sur l'outil T ; le degre d'usure peut etre obtenu à tout moment par l'opérateur quand il le désire.
La presente invention a donc pour objet une methode de détermination de l'usure d'organes de découpe d'un outil en cours de forage d'une formation rocheuse, par laquelle on mesure le poids W applique sur l'outil et le couple T necessaire à la rotation dudit outil, le poids sur l'outil W et le couple T étant lies par une relation du type T = uW + vW~ dans laquelle u et v sont des parametres et ~ast un coefficient dependant entre autre de la formation, caractérisée en ce que - on applique une succession de valeurs de poids l'outil en cours de forage pendant sur une première periode de test, - on effectue une première série de mesures, au niveau de l'outil, sur le couple et le poids pendant la première période de test, 3û
- on établit à partir de ladite première série de mesures une portion de courbe représentative des variations du couple en fonction des variations du poids, ,-. ~

: - . . : :: . - : -~ - - , ~ , :~ . ., ~ , . ..

_ 3 _ 1310753 - on garde en memo;re ladite port;on de courbe etabl;e pendant la prem;ère per;ode de test, - on réal;se au cours de l'avance du forage une sucress;on de per;odes de test, pour chacune desquelles on etablit ladite portion de courbe représentat;ve correspondante, - on compare la port;on de courbe obtenue pour une per;ode de test donnée avec au moins une port;on de courbe précedemment obtenue, - on en dedu;t le degré d'usure des organes de découpe en fonct;on de ;
la variation d'au moins une grandeur liée auxdites port;ons de courbe.

Selon un mode de reaL;sation préfére de la présente invention, lad;te première sér;e de mesures à part;r de laquelle on obt;ent la prem;ère -portion de courbe, est réal;sée sur un out;l neuf prat;quement sans usure.
2û
Avantageusement, la grandeur dépendante des portions de courbes représentatives dont on déduit l'usure sur les organes de découpe, est l;ée a la concav;té desdites courbes.

De maniere à s'affranshir des imprecisions des mesures se répercutant sur la concavité, la grandeur l;ée auxdites portions de courbes dépend ~
de la valeur du rayon de courbure moyen de ladite portion de courbe. ~ ;
En ut;l;sant un rayon de courbure moyen, la portion de courbe obtenue peut être considerée comme plus représentative de l'usure reelle. ~ ~
-Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, on determine pour une période de test donnée au mo;ns une fonction du parametre v à
part;r, d'une part desdites portions de courbes liées aux périodes de _ 4 _ 13~0753 tests précedents et d'autre part de la relation T = uW ~ vW~ , et l'on déduit le degre d'usure des organes de decoupe de l'outil par la diminution de ladite fonction du paramètre v.

Avantageusement, on effectue un balayage par paliers de la valeur du poids sur l'outil au vo;sinage de sa valeur de consigne et on détermine les valeurs correspondantes de W et T au cours de ce balayage.

L'objet de la présente invention englobe également un dispositif pour la détermination de l'usure d'organes de decoupe d'un outil en cours de forage d'une formation rocheuse, comportant des moyens de mesures au fond du puits du poids W sur l'outil et du couple T necessaire à la rotation dudit outil, des moyens d'application d'un poids sur l'outil pendant une période de test, caractérise en ce qu'il comporte des moyens de transmission des mesures de poids et du couple à une unité
de traitement qui convertit lesdites mesures en une courbe représentative des variations du couple en fonction des variations du poids, des moyens de mise en memoire de ladite courbe représentative pour une période de test donnée, des moyens de comparaison de d;fférentes courbes representatives liees à des periodes de test ~;
successives, des moyens de calcul du degré d'usure a partir de la variation d'une grandeùr liée auxdites courbes representatives.

Avantageusement, l'unité de traitement est intégré à un calculateur situé en surface.

L';nvention sera bien comprise en se reférant à la description correspondant aux figures annexées, parmi lesquelles :
- la figure 1 illustre schématiquement une méthode d'obtention du critère d'usure du trepan en fonction des parametres poids exerce sur l'outil W et couple de rotation exercé sur l'outil T, . :-, ., - -: : -.

. ~: ,.; ~ . . . .
-: . ~ - : . ..
., ~ .

-_ 5 _ 1310753 - la f;gure 2 est une representation schematique d'enregistrements effectues en fonction des mesures des parametres T et W, et - les figures 3 et 4 montrent des courbes représentatives du couple (T) de rotation en fonction du poids exerce sur l'outil (W).

L'invention permet d'obtenir une determination de l'usure d'organes de découpe tels que, notamment, les dents d'un outil. Elle s'applique donc parfaitement aux sutils a molettes à dents fraisées et a picots, ou à des outils de forage présentant une relation de meme type du couple appliqué (T) en fonction du poids (W), ce qui est le cas, par exemple, des outils P.D.C. (Polycrystalline Diamond Compact).

La présente invention permet de determiner l'usure d'un outil a partir de la mesure du couple sur l'outil et du poids sur l'outil.
~ . ~
; On a déja utilisé dans plusieurs méthodes de détermination d'ev~nements, comme par exemple des défauts au niveau des roulements, la variation du couple sur l'outil Ceci est notamment le cas dans le brevet EP-A-0.168.996 ou l'on ind;que que ces deux paramètres peuvent dépendre l'un de l'autre suivant la relation :
:.
T = uW + vW2 De manière plus génerale, cette equation peut s'écrire sous la forme :

T = uW ~ v~

avec ~ coefficient dependant entre autre paramètre ,de la formation rocheuse et dont la valeur peut être prise egale à 2.

Cependant, les developpements de cette méthode dans Le document considere s'intéresse à un calcul sur un ensemble limite des valeurs enregistrées.

La présente invention s'interesse, quant a elle, à la détermination des paramètres u et v.

Af;n de mener à bien cette démarche, on considère tout d'abord une approche théorique.
On se refèrera aux publications suivantes :
- H.W.R. Wardlaw - Optimizat;on of Rotary Drilling Parameters Dissertation - University of Texas, 1971.

- T.M. Warren - Factors Affecting Torque for a Tricone Bit - S.P.E. 11 994 - 1983.

- P.F. Gnirk and J.B. Cheatham - A Theoretical bescription of Rotary Drilling for Idealized Down-Hole Bit-Rock Conditions - S.P.E.
2û Journal, Dec. 1969.

On définit tout d~abord un certain nombre de notations utilisees ci-apres :

C1 : Demi-largeur des dents de l'outil de forage (à l'enfoncement) D : Diamètre de l'outil E : Module d'Young de la formation m : Constante sans dimension (fonction du type de formation) N : Vitesse de rotation de l'outil n : Meplat des dents usées P : Pression différen-ielle sur le front de taille Q : Débit de boue r : Distance d'un éclat de roche par rapport à l'axe de l'outil R : Rayon d'une molette : .: .: :::.

, :-S : Contra;nte de cisail~ement de la roche à la ruptureT : Couple sur l'outil V : Vitesse de la boue au niveau du front de taille VA : Vitesse ;nstantanee d'avancement de l'outil W : Poids sur l'outil Z : Masse spéc;fique de la boue : Exposant du poids dans la relation T=uW + vW~
: Fraction de la surface du front de taille enlevee par les dents de l'outil : Penétration des dents dans la formation : Facteur d'efficacite de la boue au niveau du front de taille : Fraction de la surface du front de taille supportant le poids W

: Viscosite dynamique de la boue ~ : Angle définissant la geometrie d'un copeau En utilisant les hypotheses de Wardlaw et en intégrant l2 couple élementaire le long du rayon r, l'expression du couple global T
s'écrit :

.
T S~ D - t2) Cos~ Sin~ 8 :~ :
. -Par ailleurs, en appelant 2~ la fraction de surface du front detaille correspondant a des éclats de roche se liberant de la pression differentielle P et en appelant de même celle correspondant a c!es éclats broyes sous equipression, soit ~ dans le cas où :
l'influence du dQbit de la boue Q et son efficacite de la boue ~ au :....... : . . ... .. : ~ ~ :

13tû75~

niveau du front de taille sont prepondérants, soit , la penétration moyenne des dents ~ est donnee par : ~
I

2~C VA (3) 1 + ; N

avec i = 2,3 suivant le mode d~ fonctionnement considéré, d'où :

2 ~ 1 SD V
T = - _ A (4) et en remplaçant VA par son expression en fonction du mode de forage consideré par Wardlaw, les expressions du couple s'écrivent :

T1 - 1 _ sin2 ~t2sin~ (5) ~ D ~1+~ DP ~1+128 1 _in ~/2 sir~ W J
\ ~2 ~2 tg J

.

rz 1 ~ c1 4~l~5~ in I _ 8 C1 ~l Sjn2 ~/2 sin~ 1 / w2

3 ~ D ~1+~ ~ N~ 28 ~1 sin2 ~/2 sin~
~ tg~ END
~.......... , - :, ~

_ 9 _ dans l'équation 7, m est une constante sans dimension, dependant de la nature de la formation.

En prenant l'exemple du prem;er mode de fonctionnement (équat;on 5), il est possible de montrer que le rayon de courbure de la courbe représentative augmente lorsque l'outil s'use, et donc que le terme v de l'équation 1 diminue.

En effet l'équation 5 peut s'ecrire :
! ~

T = I W (8) 1 + J w2 et s; l'on se place sur cette courbe en dessous du point d'inflexion, c'est-à-dire pour WC 1 , le rayon de courbure est donné
~ par 20 ` ( T2 ) 3/2 ~ W (9) r#

Sachant que la valeur du rapport T est en genéral bien ;nfér;eure à 1, la variation de p lorsque l'outil s'use dépend principalement de celle de I. Or 8 C1 ~1 1 I = ~2 - ~ ~ sin ~/2 sin~ - t10) .
.

... . . ... :.; - : : : :, ~:
, . - . . ....

-- 10 -- .

Au fur et ~ mesure de l'usure des dents ~ decroît ~équation 14), donc C1 décro;t aussi puisque :

.

t1 = ~tg ~/2 ~11) ;

par ailleurs la valeur de ~ augmentant, I ne peut que décro1tre, p croître et donc v diminuer corrélativement. ;

De même Warren propose comme équation du couple sur l'outil :

~- zuJ (K ~)sdx ~lZ) K1 étant une constante, pour un outil donné, fonction du décentrement de l'axe des molettes par rapport à l'axe de l'outil, R le rayon courant d'une molette et ~ l'angle complementaire du demi-angle au sommet de la même molette.
L'int~grat;on de l'équation ( 12 ) conduit a l'equation (13) :
:: ~

T = D 5in~ ) U 1~3~

sachant que la penetration est liee au poids sur l'outil d'après .

I 3 1 U~53 Cheatham et Gnirk par la relation :

~ Kz n~ - (14) ~C J K3 avec :

K2 et K3, paramètres fonct;on des caractér;st;ques géométr;ques des dents, de l'angle de frottement ;nterne de la format;on et, dans une faible mesure, de ~a vitesse de rota~;on N.

¢ , contrainte de compress;on a la pression différentielle P.
~ i qn~ , largeur du méplat des dents usees.

L'equation (14) s'ecrit :

T = D sin~ ( 1 W I - ~ ~ ) Donc pour un out;l, une formation, des condit;ons hydrauliques et de forage donnés, lorsque l'out;l s'use n augmente et, l'equat;on (15) montrant que la concavite de la courbe representative diminue dans ce cas, la valeur du paramètre v de l'equation :

T = uW + vW~

d;m;nue elle auss;.

,: , : -. : : .:

:: ::: . . .,. ,: : : . . , "

Ainsi, selon la methode de la presente invention, le degre d'usure d'un outil est estime à l'aide d'un critère ou d'une grandeur liée a la concavité moyenne dependant de la valeur du parametre v defini par la relation :
T = uW + vW~
..

relation dans laquelle u et v sont deux paramètres fonction du type d'outil, de la formation, des conditions hydrauliques, de la vitesse de rotation de l'outil, et où ~ est un coefficient de valeur numerique en général voisine de 2.

Afin d'appuyer cette conclusion theorique, des études experimentales 15 sur banc d'essais ont permis de confirmer et même de quantifier -~
l'influence de l'usure des dents sur la valeur du paramètre v.

; Les conditions d'essais etaient :

- diamètre des outils : 0,152 m (6") ~~ ;
- formation : calcaire de ~uxy - v;tesse de rotation : 116 tr/min - pression de confinement : 90 bars - debit de la boue a l'eau : 400 ltmin Les resultats obtenus ont permis de tracer les courbes T = uW + vW avec ~ = 2 par regression en utilisant la méthode des moindres carrés. ~

Ces courbes sont représentées ~ la figure 3. ~-,: i : -. ~ ~ . .. .

Ainsi la figure 3 indique la diminution de la valeur de v pour un meme type d'outil (J3D), en fonction de trois degres d'usure differents (outil neuf, usure T4 et usure complète des dents T8) avec, du fait du choix des un;tés non normalisees :

* 3 u = 10 u * 7 v = 10 v La figure 3 represente les courbes expérimentales 15, 16, 17 du couple (T) en fonction du poids sur l'outil (W). La courbe 15 correspond à un outil neuf, la coùrbe 16 au même type d'outil avec un degré d'usure T4 (la dés;gnation de l'outil dans cet etat étant : J3DT4).

15 La courbe 17 correspond au meme type outil avec un degre d'usure T8 ;
(l'outil dans cet état étant désigne par J3DT8).
: ~ .
L'abscisse de la figure 3 représente le poids exerce sur l'outil exprimé en tonnes et en ordonnée, le couple T exprimée en m.daN.
Le tableau 1 donne pour chaque courbe la designation de l'outil et les vqleurs de u et v .

.:
¦ COURBE ¦ DESIGNATION ¦
¦ ¦ OUTIL ¦ U ¦ V
I
' ~ "
I 15 ¦ J3DN ¦ 5,8 ¦ 0,5 1 16 I J3DT4 ¦ 9,4 ¦ 0,3 ¦ 17 ¦ J3DT8 ¦ 6,1 ¦ 0,06 Tableau 1 ~ ~

.

Ainsi, il apparaît nettement que v decro;t lorsque l'usure de l'outil augmente. Un examen des courbes montre b;en que c'est la courbe 15 qui a la concavite la plus grande.

Il est donc verifié que, pour un forage dont les conditions hydrauliques et la vitesse de rotation du train de tige varient peu et dont la lithologie des formations traversees n'est pas radicalement d;vers;fiee, la valeur de v diminue au fur et à mesure que l'outil s'use. Il est donc possible de considerer cette valeur, ou toute autre fonct;on de v, comme représentant un cr;tère d'usure des outils.

S; par contre les condit;ons dont ;l v;ent d'etre question varient de man;~re ;mportante, ;l convient d'affecter v d'un facteur de pondérat;on fonct;on des variations précedentes dont l';nfluence peut etre determ;née par les relations 5, 6 et 7 et/ou par des essais de réference.

La presente ;nvention va maintenant etre décrite dans sa realisation prat;que sur s;te de forage et notamment dans la m;se en oeuvre de la determ;nation de l'usure des organes de découpe.
~ .
La f;gure 1 schématise l'environnement permettant l'obtention de la valeur du cr;tère d'usure v ou f(v), la fonction f représentant un tra;tement supplémentaire du paramètre v, par exemple pour presenter les résultats de man;ère simple à l'operateur.

L';nvent;on necessite princ;palement la conna;ssance des deux parametres de fond, po;ds sur l'outil (W) et couple sur l'out;l (T).

Afin d'examiner les variations du couple sur l'outil, on effectue un balayage en poids par palier sur l'outil. La plage de balayage et le nombre de paliers doivent etre suffisants. La durée de chaque palier de poids est déterm;né par l'etabl;ssement d'un régime de fonct;onnement stab;lise. - `

. :, : : `: :

Sur la figure 1 la reference 1 represente un puits foré à l'aide d'un outiL de forage du type tricane 2 fixe à l'extrémité d'un train de tiges de forage 3.

Les mesures de poids et de couple s'exerçant sur l'outil 2 peuvent etre transmises à la surface, par exemple par le canal du flu;de de forage, ou par tout autre moyen (cable electrique, etc.) et au calculateur 4 par une ligne electrique symbolisee par la fleche 5.
.

Le calculateur fourn;t a l'opérateur la valeur du critère d'usure selon l'invention. ~ ~
. ::
Chaque fois que l'operateur veut connaître la valeur du critere d'usure, il déclenche depuis la surface la procedure de test représentee sur la figure 2. Les valeurs de T et de W sont alors enregistrées, puis traitees et exploitees par le calculateur.

La figure 2 represente côte à cBte une courbe d'évolution 6 du poids ` W s'exerçant sur l'outil en fonction de la profondeur PR et une courbe 7 d'evolution du couple T s'exerçant sur l'outil en fonction de la profondeur PR. Les échelles de profondeur PR des courbes 6 et 7 sont identiques et se correspondent mutuellement.

Les mesures de poids et de couple s'exercant sur l'outil peuvent s'effectuer de maniere connue de l'homme de l'art, par exemple a l'aide de la méthode dite du M.W.D. ("Measurement While Drilling"). La variation du poids s'exerçant sur l'outil peut etre obtenue de manière classique en supportant plus ou moins le train de tiges a partir de la surface.
Les mesures des paramètres sont effectuées en fonction de la ~I
profondeur et/ou du temps. Il est rerommande de pouvoir effectuer au moins cinq paliers par test, ce qui conduit à une duree globale de test d'environ quin~e minutes.

.. ., . - .

- :. ' .' ~ .' La figure 2 représente schématiquement un test comportant cinq paliers.

Le niveau du palier 8 correspond au poids sur l'outil en cours de forage a part;r duqueL L'opérateur decide de décLencher Le test. Le test comporte une diminution du poids sur L'outiL pour arriver au paLier 9 puis une montee en quatre autres paLiers respectivement 10, 11, 12 et 13 correspondant à une augmentation du poids sur L'outiL.

Durant cette variation du poids sur l'outil on enregistre les variations du couple T s'exerçant sur l'outil (courbe 7) et a la fin du cinquième palier 13, on peut revenir au niveau du palier 14, qui est sensiblement e~al au poids sur l'outil du forage avant le déclenchement du test et qui donc correspond approximativement au palier 8. Par la suite, on peut revenir a un autre palier correspondant à des conditions optimum d'utilisatiGn de l'outil de forage compte tenu de son état d'usure qui vient d'être determiné. Le premier test doit etre realise, l'outil etant en debut de passe. Le nombre de tests suivants dépend des choix de l'operateur.
La premiere série de mesures effectuée au fond du puits, au niveau de l'outil, sur le couple et le poids correspond au debut de l'attaque de la roche par l'outil, c'est-à-dire que son usure peut etre considérée comme prat;quement nulle.
La serie de mesures effectuees pendant la première période de test est transmise en surface au calculateur qui etablit à partir de ces données une portion de courbe representative des variations du coupLe en fonction des variations du poids. Le calculateur garde ensuite en mémoire cette courbe correspondant a l~ periode de test.

Lorsqu'il le désire, l'opérateur declenche une nouvelle période de test, provoquant une variation par palier du poids applique sur l'outil, le calculateur reçoit à nouveau une nouvelle serie de mesures . , j. , .

-à partir de Laquelle il peut obtenir la courbe representative des variations de T en fonction de W ;

Le degré d'usure pourra etre déduit alors de deux manieres :
S
- par comparaison du réseau de courbes ; toute diminution de la concavité de la courbe ;ndiquera une augmentation de l'usure de l'outil. Bien entendu, ces courbes pourront être tracées geometr;quement et donc transmises à l'operateur qui en déduira le degré d'usure, ma;s on peut fac;lement env;sager que la comparaison -de la concavite des courbes soit effectuée directement par le -~
calculateur sans qu'il soit nécessaire d'avoir un trace visualisé, :: ::
- par calcul du parametre v ; les courbes obtenues expérimentalement verifiant la relation T = uW + vW , on peut calculer à partir des mesures réalisées la valeur de v. L'augmentation de l'usure de l'outil est déduite de la diminution de cette valeur de v.

Bien entendu, les mesures effectuées au fond du puits peuvent présenter quelques imprécisions, il convient donc, a partir do ces mesures, de déterminer une courbe moyenne, par exemple par la méthode des moindres carres, et d'en deduire la concav;té moyenne de cette courbe représentée par le rayon de courbure moyen, ou une grandeur liee a cette valeur moyenne. Ensu;te, la determ;nat;on de l'usure peut se fa;re, soit en contrôlant l'évolution de la concav;té moyenne en fonction de l'avancement du forage, so;t en composant la concav;té
moyenne avec des concavités moyennes etabl;es au cours d'essais de reférence.

Dans le cas où la valeur du poids sur l'out;l au fond peut être obtenue de manière précise a partir d'une mesure en surface, notamment dans le cas des puits verticaux, cette mesure de surface peut être eventuellement utilisée dans le cadre de la presente invention.

:: : : : . :~ ,-- 18 - l 31 0753 Les caracteristiques de la formation traversée, de l'outil, les valeurs des conditions hydrauliques et de N peuvent etre prises en compte pour normaliser la valeur du paramètre v et/ou celle du critere.
Les resultats obtenus sur site de forage sont présentes à la figure 4.
Ces resultats correspondent à un puits foré pour la Société Nationale Elf-Aquitaine au large des Pays-sas~ Contrairement aux essais sur banc présentés precedemment, l'outil était de gros diamètre (17"1/2).
L'usure, après une passe de forage de la cote 13D6 m à la cote 1673 m, etait égale a T2. Les trois groupes des mesures effectuées se sont i répartis respectivement sur 27 m, 3,5 m et 7,5 m.

B;en que dans ce cas l'usure de l'outil soit faible, la decroissance de la valeur de v a bien lieu.

L'abscisse de la figure 4 exprime le poids exercé sur l'outil en tonnes et l'ordonnee le couple exerce sur l'outil exprimé en m.daN.

La courbe 18 se situe entre les cotes 132û et 1347 m, la courbe 19 entre les cotes 1460 et 1463,5 m et la courbe 20 entre les cotes 1559 -~
et 1566,5 m.

Au cours de cet essai l'outil est passe de l'etat neuf à une usure T2, soit une usure fa;ble.

Le tableau suivant indique pour chaque courbe la cote de profondeur du test, la valeur de u et la valeur de v - - , - . .

¦ COURBE ¦ COTE
1 1 (m) I U I V

¦ 18 ¦ 1320 à 1347 ¦ 29 ¦ 1,37 .
¦ 19 ¦ 1460 à 1463,5 ¦ 27 ¦ 1,20 ¦ 20 ¦ 1559 a 1566,5 ¦ 26 ¦ 0,87 I

Tableau 2 Ainsi il appara;t que pour une usure faible la valeur de v * (et par consequent de v ) a varie de façon significative, ce qui indique que La méthode selon L'invention permet de conna;tre l'usure de l'outiL
avec précision.

Les points représentés aux figures 3 et 4 correspondent aux valeurs ayant servi ~ l'établissement des differentes courbes. Il n'est pas nécessaire de tracer les courbes lors des differents tests. Il suffit d'obtenir La valeur de v ou d'une fonction de v pour etre renseigne sur l'etat d'usure de l'outil. Bien entendu, il est souhaitable que l'opérateur ait a sa disposition une représentation graph;que des points representatifs et des courbes correspondantes.
Les differentes courbes ainsi que les valeurs c'e u ont été données pour faciliter au lecteur la comprehension de la presente demande.

~ ., , . - .

:: : .

La methode selon la presente invention permet d'eviter de forer avec cles outils uses ou de remonter trop tot des outils. La connaissance du degre d'usure des outils qu'elle perme~ intervient directem~n~ c.ans la reduction du cout des forages.

" .

- ~ .

~. : ~ - : . :

Claims

1. - Méthode de détermination de l'usure d'organes de découpe d'un outil en cours de forage d'une formation rocheuse, par laquelle on mesure le poids W applique sur l'outil et le couple T necessaire b La rotation dudit outil, le poids sur l'outil W et le couple T etant liés par une relation du type T = uW + vW~ dans laquelle u et v sont des parametres et ~ est un coefficient dependant entre autre de la formation, caracterisee en ce que - on applique une succession de valeurs de poids sur l'outil en cours de forage pendant une premiere periode de test, - on effectue une première s~rie de mesures, au niveau de l'outil, sur le couple et le poids pendant la premiere periode de test, - on etablit a partir de ~adite premi~re serie de mesures une portion de courbe representative des variations du couple en fonction des variations du poids, - on garde en memoire ladite portion de courbe etablie pendant la premiere periode de test, - on realise au cours de l'avance du forage une succession de periodes de test, pour chacune desquelles on etablit ladite portion de courbe representative correspondante, - on compare la portion de courbe obtenue pour une periode de test donnée avec au moins une portion de courbe precedemment obtenue, - on en deduit le degre d'usure des organes de decoupe en fonction de la variation d'au moins une grandeur li~e auxdites portions de courbe.

2. - Méthode de détermination de l'usure selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite première série de mesures à partir de laquelle on obtient la première portion de courbe, est réalisée sur un outil neuf pratiquement sans usure.

3. - Méthode de détermination de l'usure selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la grandeur dépendante des portions de courbes représentatives dont on déduit l'usure sur les organes de découpe, est liée à la concavité desdites courbes.

4. - Méthode de détermination de l'usure selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la grandeur liée auxdites portions de courbes dépend de la valeur du rayon de courbure moyen de ladite portion de courbe.

5. - Méthode de détermination de l'usure selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'on détermine pour une période de test donnée au moins une fonction du paramètre v à partir, d'une part desdites portions de courbes liées aux périodes de tests précédents et d'autre part de la relation T = uW + vW.alpha. et que l'on déduit le degré d'usure des organes de découpe de l'outil par la diminution de ladite fonction du paramètre V.

6. - Méthode de détermination de l'usure selon la revendica-tion 1, 2 ou 5, caractérisée en ce que l'on effectue un balayage par paliers de la valeur du poids sur l'outil au voisinage de sa valeur de consigne et on détermine les valeurs correspondantes de W et T au cours de ce balayage.

7. - Dispositif pour la détermination de l'usure d'organes de découpe d'un outil en cours de forage d'une formation rocheuse, comportant des moyens de mesures au fond du puits du poids W sur l'outil et du couple T nécessaire 3 la rotation dudit outil, des moyens d'application d'un poids sur l'outil pendant une période de test, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de transmission des mesures de poids et du couple à une unité de traitement qui convertit lesdites mesures en une courbe représentative des variations du couple en fonction des variations du poids, des moyens de mise en mémoire de ladite courbe représentative pour une période de test donnée, des moyens de comparaison de différentes courbes représentatives liées à des périodes de test successives, des moyens de calcul du degré d'usure à partir de la variation d'une grandeur liée auxdites courbes représentatives.

8. - Dispositif de détermination d'usure selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'unité de traitement est intégré à un calculateur situé en surface.