CA2190658C - Outil articule de forage - Google Patents
Outil articule de forageInfo
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
- E21B17/02—Couplings; joints
- E21B17/04—Couplings; joints between rod or the like and bit or between rod and rod or the like
- E21B17/05—Swivel joints
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- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
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Abstract
L'invention se rapporte à un outil pour le forage de puits pétroliers, gaziers ou géothermiques, l'outil comporte deux organes principaux, un arbre creux (1) et un corps d'outil borgne (2) plus élancé que celui des corps d'outils traditionnels, les deux organes principaux sont mis en liaison sphérique l'un avec l'autre par une rotule (4, 5). Cette rotule se trouve locatisée tout au fond de la partie borgne du corps d'outil qui porte un stabilisateur (19) à son autre extrémité. L'outil contient en outre, entre l'arbre creux et le corps d'outil, un système de transmission approprié (6, 7, 8, 9, 11), séparé de la rotule et situé entre elle et le stabilisateur. L'avantage essentiel de cet outil réside dans la position relative de la rotule et du stabilisateur, qui lui confère un comportement dynamique favorable, sans risque d'arc-boutement. Domaine d'utilisation: forages pétroliers, gaziers et géothermiques.
Description
2~ 9Q658 . . ~
OITTIL ARTIC~IE POUR LE FORAGE DE P~7ITS pE9~ T~R~, G~ZIER8 OU
~ISU ~ OUE8 L'invention est relative ~ un outil de ~orage de puits pétroliers, gaziers ou géothermiques, animé en rotation, soit depuis la surface par un systeme rotatif de tiges et de masses-tiges, soit par un moteur de fond.
L'outil comporte deux organes principaux. Le premier est un arbre creux qui s'assemble par l'une de ses extrémités soit à la dernière tige du train, soit à l'arbre du moteur par lequel doit alors etre amenée la boue de f orage . Par souci d'unité de langage, nous appellerons "organe d'entra~nement"
15 dans les deux cas, la tige ou l ' arbre du moteur auquel s'assemble l'arbre creux appartenant à l'outil. C'est aussi par cet organe d'entrl~n ~ que l'effort d'avance est transmis à l'outil. Le deuxième organe principal de l'outil est un corps t~lh~ ;re borgne, appelé ci-après "corps 20 d'outil", dont l'extrémité fermée porte extérieurement les`
tranchants, et dont l'extrémité ouverte permet le passage de l ' arbre creux.
Les organes pr;nciral~Y sont en liaison spherique et cette liaison est matérialisée par une rotule; nous appelons "centre 25 de la rotule" le centre commun aux deux surfaces sphériques qu'elle met en contact. L'existQnce de cette liaison sphérique impoSQ de recourir ~ une deuxième liaison permettant la ~r;sncm;ccion du couple de forage de l'arbre creux au corps de l'outil en respectant les libertés relatives de ces deux 30 organes, découlant de leur liaison sphérique.
Un outil articulé répondant à cette déf inition appartiennent ~ tat de la technique (brevet GB-A-2.190.411). L'outil décrit par ce brevet est conçu en vue de son utilisation en forage dévie; de ce fait, le corps d'outil 35 est aussi court que po5sible, la rotule est située au-dessus du corps d'outil (GB-A-2.190.411), l'arbre creux est presqu'entièrement en dehors du corps d'outil et le _ystème de transmission est intégré ~ la rotule, au détriment de l'étendue des surfaces sphériques en contact.
~--UILLE MODIFIEE
IPEA/EP ~
L'outil objet de la présente invention est préférentiP~ t destiné aux forages en ligne droite. Cet outil présente un corps relativement élancé, la rotule est située tout au fond de l'extrémité borgne du corps d'outil qui porte ~ son autre extrémité un stabilisateur, et le système de trAn~m; ~ion, séparé de la rotule, est localisé du meme côté
de cette rotule que le stabilisateur. La distance entre le centre de la rotule et le stabilisateur, d'une maniare précise entre ce centre et le plan perpPn~i;c~ ;re à l'axe de l'outil situé à mi-hauteur de ce stabilisateur, doit être au minimum de l'ordre de 2,5 fois le ~ r~Lt: du corps d'outil, et d'autant plus grande que l'agressivité latérale des tranchants de l'outil est plus grande.
Les systèmes de transmission utilisés dans l'outil objet de l' invention se distinguent de ceux qui sont utilisés dans les outils articulés connus par le fait qu' ils sont extérieurs à la rotule dont on évite ainsi d'entamer les surfaces portantes, et par le fait qu'ils comportent, entre l'arbre creux et le corps de l'outil, un element intP ~-; I;re entourant l'arb~e creux. Cet element est mis en liaison avec chacun des organes principaux par des dentures particulières quand cet element est rigide, ou par assemblage quand il est déformable (co~ue flexible). Dans tous les cas, nous dirons qu'il s'agit d'une transmission "à configuration variable".
Toute comparaison entre le comportement de l'outil objet de l'invention et les outils articulés cités dans l'état de la technique est difficile, puisque leurs ~1l ;nPc d'utilisation preferentiels sont differents.
Par rapport aux outils monolithiques connus, les avantages presentes par l'outil objet de l'invention se situent dans le comportement dynamique de celui-ci. Ce comportement est rendu largement ; n~9~5rPn~l~nt des mouvements parasites de l'organe d'entraInement, sans que cette ;n~rPn~ nce empeche l~outil de reagir de lui-même aux vibrations les plus ge~antes excitees par le mouvement de coupe et sans que ses deux organes principaux puissent se mettre en configuration d'arc-boutement. Ces avantages resultent de la position relative de la rotule et du s~;~hili~ateur appartenant au corps d'outil.
e -~1ILLE MODIFIEE
~ A r~: D _~
OITTIL ARTIC~IE POUR LE FORAGE DE P~7ITS pE9~ T~R~, G~ZIER8 OU
~ISU ~ OUE8 L'invention est relative ~ un outil de ~orage de puits pétroliers, gaziers ou géothermiques, animé en rotation, soit depuis la surface par un systeme rotatif de tiges et de masses-tiges, soit par un moteur de fond.
L'outil comporte deux organes principaux. Le premier est un arbre creux qui s'assemble par l'une de ses extrémités soit à la dernière tige du train, soit à l'arbre du moteur par lequel doit alors etre amenée la boue de f orage . Par souci d'unité de langage, nous appellerons "organe d'entra~nement"
15 dans les deux cas, la tige ou l ' arbre du moteur auquel s'assemble l'arbre creux appartenant à l'outil. C'est aussi par cet organe d'entrl~n ~ que l'effort d'avance est transmis à l'outil. Le deuxième organe principal de l'outil est un corps t~lh~ ;re borgne, appelé ci-après "corps 20 d'outil", dont l'extrémité fermée porte extérieurement les`
tranchants, et dont l'extrémité ouverte permet le passage de l ' arbre creux.
Les organes pr;nciral~Y sont en liaison spherique et cette liaison est matérialisée par une rotule; nous appelons "centre 25 de la rotule" le centre commun aux deux surfaces sphériques qu'elle met en contact. L'existQnce de cette liaison sphérique impoSQ de recourir ~ une deuxième liaison permettant la ~r;sncm;ccion du couple de forage de l'arbre creux au corps de l'outil en respectant les libertés relatives de ces deux 30 organes, découlant de leur liaison sphérique.
Un outil articulé répondant à cette déf inition appartiennent ~ tat de la technique (brevet GB-A-2.190.411). L'outil décrit par ce brevet est conçu en vue de son utilisation en forage dévie; de ce fait, le corps d'outil 35 est aussi court que po5sible, la rotule est située au-dessus du corps d'outil (GB-A-2.190.411), l'arbre creux est presqu'entièrement en dehors du corps d'outil et le _ystème de transmission est intégré ~ la rotule, au détriment de l'étendue des surfaces sphériques en contact.
~--UILLE MODIFIEE
IPEA/EP ~
L'outil objet de la présente invention est préférentiP~ t destiné aux forages en ligne droite. Cet outil présente un corps relativement élancé, la rotule est située tout au fond de l'extrémité borgne du corps d'outil qui porte ~ son autre extrémité un stabilisateur, et le système de trAn~m; ~ion, séparé de la rotule, est localisé du meme côté
de cette rotule que le stabilisateur. La distance entre le centre de la rotule et le stabilisateur, d'une maniare précise entre ce centre et le plan perpPn~i;c~ ;re à l'axe de l'outil situé à mi-hauteur de ce stabilisateur, doit être au minimum de l'ordre de 2,5 fois le ~ r~Lt: du corps d'outil, et d'autant plus grande que l'agressivité latérale des tranchants de l'outil est plus grande.
Les systèmes de transmission utilisés dans l'outil objet de l' invention se distinguent de ceux qui sont utilisés dans les outils articulés connus par le fait qu' ils sont extérieurs à la rotule dont on évite ainsi d'entamer les surfaces portantes, et par le fait qu'ils comportent, entre l'arbre creux et le corps de l'outil, un element intP ~-; I;re entourant l'arb~e creux. Cet element est mis en liaison avec chacun des organes principaux par des dentures particulières quand cet element est rigide, ou par assemblage quand il est déformable (co~ue flexible). Dans tous les cas, nous dirons qu'il s'agit d'une transmission "à configuration variable".
Toute comparaison entre le comportement de l'outil objet de l'invention et les outils articulés cités dans l'état de la technique est difficile, puisque leurs ~1l ;nPc d'utilisation preferentiels sont differents.
Par rapport aux outils monolithiques connus, les avantages presentes par l'outil objet de l'invention se situent dans le comportement dynamique de celui-ci. Ce comportement est rendu largement ; n~9~5rPn~l~nt des mouvements parasites de l'organe d'entraInement, sans que cette ;n~rPn~ nce empeche l~outil de reagir de lui-même aux vibrations les plus ge~antes excitees par le mouvement de coupe et sans que ses deux organes principaux puissent se mettre en configuration d'arc-boutement. Ces avantages resultent de la position relative de la rotule et du s~;~hili~ateur appartenant au corps d'outil.
e -~1ILLE MODIFIEE
~ A r~: D _~
3 2 1 91~65~
Considérons deux cas de fonct j~^~nn^--nt possibles de l ' outi l ob j et de l ' inventi on .
Dans le premier de ces cas, l ' axe de l ' arbre crQUX
assemblé à l'organe d'entraInement est supposé maintenu par celui-ci dans l'axe du puits déjà foré et l'outil est supposé, par suite des conditions de coupe qu'il rencontre, tendre à
amorcer un mouvement de précession. La position du centre de la rotule, auquel s'identifie le sommet du cone de précession, permet au corps d' outil de réagir spontAn ~ ~ à l ' inclinaison qui en résulte pour l'effort de coupe: cet effort tend lui-meme à ramener le corps d'outil en ~^oA~;^1 ité avec l'arbre creux, avec une sensibilité d'autant plus grande que le centre de la rotule est situé plus loin des surfaces de contact de cette rotule, dans le sens du muuv~ d'avance de l'outil.
Dans ce cas, l'action du stabilisateur empêche que l'inclinaison relative de l'outil devienne suffisante pour provoquer un contact entre l'arbre creux et le corps d'outil à
l ' extrémité ouverte de celui-ci, avant que soit intervenue la réaction spontanée de l ' outil .
Dans le (~ ` cas considéré, une déformation de 1 ' organe d ' entraînement est supposée amener 1 ' axe de 1 ' arbre creux à s ' incliner par rapport à 1 ' axe du puits . L ' axe de l ' arbre creux décrit alors par rapport ~ l ' axe du puits un cone dont le sommet coïncide avec le centre de la rotule. Le corps d'outil tend A suivre l'arbre creux dans ce uv~ nt mais le stabilisateur l'en empêche, d'une manière particulièrement efficace si le st^hil i C~teur est en liaison rotoïde avec le corps d'outil: celui-ci continue donc à
progresser dans 1 ' axe du puits, ; n~rAn(l~mm~nt du -- uv, L
perturbé que l'organe d'entraInement déformé impose à l'arbre creux .
La position de la rotule tout au fond du corps d'outil permet de reporter le centre de cette rotule le plus loin possible dans le sens du muuv --~ d'avance sans affaiblir de manière excessive le pa~voir de guidage latéral de la liaison sphérique. Mais cette liaison sphérique devient unilatérale et un contact alternatif doit donc etre prévu entre les deux organes principaux de l'outil pour p~L ~L.2 de descendre et de remonter l'outil sans risquer d'en perdre le corps.
FEUILLE ~ J~ IEE
IPE^ -.-
Considérons deux cas de fonct j~^~nn^--nt possibles de l ' outi l ob j et de l ' inventi on .
Dans le premier de ces cas, l ' axe de l ' arbre crQUX
assemblé à l'organe d'entraInement est supposé maintenu par celui-ci dans l'axe du puits déjà foré et l'outil est supposé, par suite des conditions de coupe qu'il rencontre, tendre à
amorcer un mouvement de précession. La position du centre de la rotule, auquel s'identifie le sommet du cone de précession, permet au corps d' outil de réagir spontAn ~ ~ à l ' inclinaison qui en résulte pour l'effort de coupe: cet effort tend lui-meme à ramener le corps d'outil en ~^oA~;^1 ité avec l'arbre creux, avec une sensibilité d'autant plus grande que le centre de la rotule est situé plus loin des surfaces de contact de cette rotule, dans le sens du muuv~ d'avance de l'outil.
Dans ce cas, l'action du stabilisateur empêche que l'inclinaison relative de l'outil devienne suffisante pour provoquer un contact entre l'arbre creux et le corps d'outil à
l ' extrémité ouverte de celui-ci, avant que soit intervenue la réaction spontanée de l ' outil .
Dans le (~ ` cas considéré, une déformation de 1 ' organe d ' entraînement est supposée amener 1 ' axe de 1 ' arbre creux à s ' incliner par rapport à 1 ' axe du puits . L ' axe de l ' arbre creux décrit alors par rapport ~ l ' axe du puits un cone dont le sommet coïncide avec le centre de la rotule. Le corps d'outil tend A suivre l'arbre creux dans ce uv~ nt mais le stabilisateur l'en empêche, d'une manière particulièrement efficace si le st^hil i C~teur est en liaison rotoïde avec le corps d'outil: celui-ci continue donc à
progresser dans 1 ' axe du puits, ; n~rAn(l~mm~nt du -- uv, L
perturbé que l'organe d'entraInement déformé impose à l'arbre creux .
La position de la rotule tout au fond du corps d'outil permet de reporter le centre de cette rotule le plus loin possible dans le sens du muuv --~ d'avance sans affaiblir de manière excessive le pa~voir de guidage latéral de la liaison sphérique. Mais cette liaison sphérique devient unilatérale et un contact alternatif doit donc etre prévu entre les deux organes principaux de l'outil pour p~L ~L.2 de descendre et de remonter l'outil sans risquer d'en perdre le corps.
FEUILLE ~ J~ IEE
IPE^ -.-
4 2~ ~G658 En reportant ainsi le centre de la rotule aussi loin que possible dans la direction indiquée, on améliore encore le comportement dynamique de l'outil et on augmente, pour un ~lAnc- -nt donné du corps d'outil, la distance entre le centre de la rotule et le stabilisateur.
Lorsque les surfaces en contact, dans la rotule et dans le systame de transmission sont métalliques, une lubrification de ces surfaces est indispensable non seulement pour leur conservation, mais pour ~l;m;nll~r dans ces contacts les efforts de frottement, qui éloignent le comportement de l'outil de son comportement idéal. Il est donc prévu, en cas de nécessité, d'isoler entre le corps d'outil et l'arbre creux une chambre à
lubrifiant contenant la rotule et le système de transmission à
conf iguration variable . Cette chambre est limitée par un double système déformable d'étanchéité autorisant les _v, - -ts relatifs du corps d'outil et de l'arbre creux libérés par la rotule et permettant de maintenir le lubrifiant enfermé à une pression voisine de celle du flux de boue de f orage remontant vers la surf ace .
La figure unique montre à titre d'exemple non-limitatif un outil de forage conforme à l'invention.
Dans la coupe partielle que présente cette figure, on peut voir les deux organes principaux constitutifs de l'outil:
l'arbre creux 1 et le corps d'outil 2, de forme tl~hl~lA;re ~orgne portant à son extrémité fermée les plaquettes tranchantes telles que 22. L'arbre creux 1 s'assemble par l ' une de ses extrémités à l ' organe d ' entrA t n L, non représenté, par l'int~:~ ''; A ire du filet conique 3. Par son autre extrémité, l'arbre creux 1 est mis en liaison sphérique avec le corps d'outil 2 par une rotule, localisée dans l'extrémité fermée du corps d'outil et constituée de l'élément 4 portant la surface male et solidaire du corps d'outil ainsi que de l'élément 5 portant la surface femelle et solidaire de l'arbre creux. Les surfaces de contact mâle et femelle, en conformité dans la rotule, sont centrées au point A que nous avons appelé centre de la rotule. L' arbre creux 1 et le corps d'outil 2 sont une seconde fois mis en liaison par le manchon 6 qui porte une denture intérieure droite 7 et une denture extérieure bombée 8. La denture intérieure droite 7 du manchon l:EUILLE ~ EE
IPE^~'_?~
Lorsque les surfaces en contact, dans la rotule et dans le systame de transmission sont métalliques, une lubrification de ces surfaces est indispensable non seulement pour leur conservation, mais pour ~l;m;nll~r dans ces contacts les efforts de frottement, qui éloignent le comportement de l'outil de son comportement idéal. Il est donc prévu, en cas de nécessité, d'isoler entre le corps d'outil et l'arbre creux une chambre à
lubrifiant contenant la rotule et le système de transmission à
conf iguration variable . Cette chambre est limitée par un double système déformable d'étanchéité autorisant les _v, - -ts relatifs du corps d'outil et de l'arbre creux libérés par la rotule et permettant de maintenir le lubrifiant enfermé à une pression voisine de celle du flux de boue de f orage remontant vers la surf ace .
La figure unique montre à titre d'exemple non-limitatif un outil de forage conforme à l'invention.
Dans la coupe partielle que présente cette figure, on peut voir les deux organes principaux constitutifs de l'outil:
l'arbre creux 1 et le corps d'outil 2, de forme tl~hl~lA;re ~orgne portant à son extrémité fermée les plaquettes tranchantes telles que 22. L'arbre creux 1 s'assemble par l ' une de ses extrémités à l ' organe d ' entrA t n L, non représenté, par l'int~:~ ''; A ire du filet conique 3. Par son autre extrémité, l'arbre creux 1 est mis en liaison sphérique avec le corps d'outil 2 par une rotule, localisée dans l'extrémité fermée du corps d'outil et constituée de l'élément 4 portant la surface male et solidaire du corps d'outil ainsi que de l'élément 5 portant la surface femelle et solidaire de l'arbre creux. Les surfaces de contact mâle et femelle, en conformité dans la rotule, sont centrées au point A que nous avons appelé centre de la rotule. L' arbre creux 1 et le corps d'outil 2 sont une seconde fois mis en liaison par le manchon 6 qui porte une denture intérieure droite 7 et une denture extérieure bombée 8. La denture intérieure droite 7 du manchon l:EUILLE ~ EE
IPE^~'_?~
5 219~5~
~@ngrène avec la denture extérieure bombée 9, de même nombre de dents, usinee sur la pièce lo solidaire de l'arbre creux et la denture exterieure bombee 8 du manchon engrène avec la denture intérieure droite 11, de même nombre de dents, solidaire du corps d'outil. Cette deuxième liaison entre l'arbre creux et le corps d'outil se presente donc sous la forme d'un accouplement déformable, le manchon 6 ayant un contact ponctuel supplementaire par la surface 12 avec la partie 5 de la rotule, de manière à limiter vers l'avant la translation absolue du manchon.
La liaison spherique réalisée par la rotule 4, 5 étant ici unilatérale, c'est-a-dire apte à transmettre, de l'arbre creux au corps d'outil un effort dirigé dans le sens du mouvement d'avance seulement, un contact de substitution est prévu entre la surface 13 liée à l'arbre creux et la surface 14 liée au corps d ' outil, lors de la descente ou de la remontée de 1 ' outil, pour permettre, pendant ces opérations, la transmission d'un effort agissant de l'arbre creux au corps d'outil dans le sens opposé à celui que la rotule peut tr~n LLL~.
Deux systèmes d'étanchéité utilisant respectivement les membranes 15 et 16 isolent de la boue de forage, entre l'arbre creux et le corps d'outil, une chambre d'huile I7 contenant le lubrif iant indispensable à la rotule et à 1 ' accouplement .
La membrane 15 (membrane avant), dont la forme à l'etat libre est celle d'un tube portant une bride à une de ses extrémités, est engagée par sa partie de forme tubulaire dans la surface intérieure de l'arbre creux et par sa partie en forme de bride dans le corps d'outil. Cette membrane, qui sépare le flux de boue dP~cPn~nt (à haute pression) du lubrifiant contenu dans la chambre d'huile, est en conformite avec des surfaces métalliques sur la plus grande partie de son étendue, et elle est libre sur une étendue de sa surface juste suffisante pour qu'elle présente la déformabilité n~cPc~;re 3 5 aux débattements relat~if s de 1 ' arbre creux par rapport au corps d'outil pendant le fonctirlnn de l'outil, et pendant sa descente ou sa remontée, pour p~L ~Lr ~ l'entrée en contact des surfaces 13 et 14.
FEUILLE MO~
.tE
~@ngrène avec la denture extérieure bombée 9, de même nombre de dents, usinee sur la pièce lo solidaire de l'arbre creux et la denture exterieure bombee 8 du manchon engrène avec la denture intérieure droite 11, de même nombre de dents, solidaire du corps d'outil. Cette deuxième liaison entre l'arbre creux et le corps d'outil se presente donc sous la forme d'un accouplement déformable, le manchon 6 ayant un contact ponctuel supplementaire par la surface 12 avec la partie 5 de la rotule, de manière à limiter vers l'avant la translation absolue du manchon.
La liaison spherique réalisée par la rotule 4, 5 étant ici unilatérale, c'est-a-dire apte à transmettre, de l'arbre creux au corps d'outil un effort dirigé dans le sens du mouvement d'avance seulement, un contact de substitution est prévu entre la surface 13 liée à l'arbre creux et la surface 14 liée au corps d ' outil, lors de la descente ou de la remontée de 1 ' outil, pour permettre, pendant ces opérations, la transmission d'un effort agissant de l'arbre creux au corps d'outil dans le sens opposé à celui que la rotule peut tr~n LLL~.
Deux systèmes d'étanchéité utilisant respectivement les membranes 15 et 16 isolent de la boue de forage, entre l'arbre creux et le corps d'outil, une chambre d'huile I7 contenant le lubrif iant indispensable à la rotule et à 1 ' accouplement .
La membrane 15 (membrane avant), dont la forme à l'etat libre est celle d'un tube portant une bride à une de ses extrémités, est engagée par sa partie de forme tubulaire dans la surface intérieure de l'arbre creux et par sa partie en forme de bride dans le corps d'outil. Cette membrane, qui sépare le flux de boue dP~cPn~nt (à haute pression) du lubrifiant contenu dans la chambre d'huile, est en conformite avec des surfaces métalliques sur la plus grande partie de son étendue, et elle est libre sur une étendue de sa surface juste suffisante pour qu'elle présente la déformabilité n~cPc~;re 3 5 aux débattements relat~if s de 1 ' arbre creux par rapport au corps d'outil pendant le fonctirlnn de l'outil, et pendant sa descente ou sa remontée, pour p~L ~Lr ~ l'entrée en contact des surfaces 13 et 14.
FEUILLE MO~
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6 2 t qo~58 ~/ La membrane 16 (mem~brane arrière) dont la forme à l'état libre est celle d'un tronc de cône, est attachée par le périmètre de sa petite base à la surface extérieure de l'arbre creux, et par le périmètre de sa grande base à la surface 5 intérieure du corps d'outil, de manière que la petite base soit située du côté de la partie ouverte du corps d'outil. Des ouvertures latérales telles que 18 sont percées dans le corps de l'outil, à hauteur de la membrane 16, de manière à ramener à cet endroit le flux de boue remontante à l'intérieur du 10 corps d'outil, et à créer ainsi, le long de la face arrière de la membrane, un effet de balayage pmra~h~nt toute sédimentation de corps durs à proximité de cette membrane.
L'outil comporte un St~hil icateur 19 au voisinage de l'extrémité ouverte du corps d'outil. Dans la réalisation 15 illustrée ici, ce stabilisateur l9 est en liaison rotoïde avec le corps d'outil par l'int~L '~;~;re des roulements 20 et 21, lubrifiés séparément, à la graisse, lors du montage et~ des entretiens .
, FEUiLLE M~ .tE
IPEAIEP
L'outil comporte un St~hil icateur 19 au voisinage de l'extrémité ouverte du corps d'outil. Dans la réalisation 15 illustrée ici, ce stabilisateur l9 est en liaison rotoïde avec le corps d'outil par l'int~L '~;~;re des roulements 20 et 21, lubrifiés séparément, à la graisse, lors du montage et~ des entretiens .
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IPEAIEP
Claims (5)
1. Outil de forage de puits pétroliers, gaziers ou géothermiques, animé en rotation par un organe d'entraînement qui lui transmet aussi un effort d'avance, constitué de deux organes principaux, dont l'un est un arbre creux (1) assemblé
par l'une de ses extrémités (3) à l'organe d'entraînement, et l'autre un corps tubulaire borgne (2) appelé ici corps d'outil, dont l'extrémité fermée porte extérieurement les tranchants et dont l'extrémité ouverte permet le passage de l'arbre creux, dans lequel les organes principaux sont en liaison sphérique, CARACTERISE :
- en ce que l'arbre creux transmet le couple de forage au corps d'outil par un système de transmission dit à
configuration variable comprenant, entre l'arbre creux et le corps de l'outil, un élément intermédiaire (6)mis en liaison avec chacun des organes principaux, - en ce qu'une rotule (4,5) matérialisant la liaison sphérique est localisée tout au fond de la partie borgne du corps d'outil, - en ce que le corps d'outil porte un stabilisateur (19) localisé à son autre extrémité, à une distance du centre de la rotule de l'ordre de 2,5 fois au moins le diamètre extérieur du corps d'outil, - en ce que le système de transmission à configuration variable (6,7,8,9,11) est séparé de la rotule et localisé du même côté de cette rotule que le stabilisateur et - en ce que ce système utilise pour transmettre le couple de forage un élément intermédiaire (6) entourant l'arbre creux.
par l'une de ses extrémités (3) à l'organe d'entraînement, et l'autre un corps tubulaire borgne (2) appelé ici corps d'outil, dont l'extrémité fermée porte extérieurement les tranchants et dont l'extrémité ouverte permet le passage de l'arbre creux, dans lequel les organes principaux sont en liaison sphérique, CARACTERISE :
- en ce que l'arbre creux transmet le couple de forage au corps d'outil par un système de transmission dit à
configuration variable comprenant, entre l'arbre creux et le corps de l'outil, un élément intermédiaire (6)mis en liaison avec chacun des organes principaux, - en ce qu'une rotule (4,5) matérialisant la liaison sphérique est localisée tout au fond de la partie borgne du corps d'outil, - en ce que le corps d'outil porte un stabilisateur (19) localisé à son autre extrémité, à une distance du centre de la rotule de l'ordre de 2,5 fois au moins le diamètre extérieur du corps d'outil, - en ce que le système de transmission à configuration variable (6,7,8,9,11) est séparé de la rotule et localisé du même côté de cette rotule que le stabilisateur et - en ce que ce système utilise pour transmettre le couple de forage un élément intermédiaire (6) entourant l'arbre creux.
2. Outil de forage conforme à la revendication 1 caractérisé en ce que la liaison sphérique (4,5) localisée dans le fond du corps d'outil est unilatérale, de manière à ne transmettre, de l'arbre creux au corps d'outil, qu'un effort dirigé dans le sens du mouvement d'avance, le centre (A) de la rotule qui réalise la liaison sphérique unilatérale pouvant ainsi être reporté le plus loin possible dans le sens du mouvement d'avance.
3. Outil de forage conforme à la revendication 1, caractérisé:
- en ce que le système a transmission à configuration variable est constitue d'un manchon (6) contenu dans le corps d'outil (2), portant a l'une de ses extrémités une denture droite intérieure (7) et à l'autre extrémité une denture bombée extérieure (8), - en ce que la denture droite intérieure (7) de ce manchon engrène avec une denture extérieure bombée ( 9 ) de même nombre de dents, solidaire de l'arbre creux et, - en ce que la denture extérieure bombée du manchon (8) engrène avec une denture intérieure droite (11) de même nombre de dents, solidaire du corps d'outil, de manière à constituer un accouplement déformable entre l'arbre creux et le corps d'outil, un appui ponctuel supplémentaire (12) du manchon sur l'un des organes principaux de l'outil limitant unilatérale-ment la translation absolue du manchon sans en restreindre les libertés relatives.
- en ce que le système a transmission à configuration variable est constitue d'un manchon (6) contenu dans le corps d'outil (2), portant a l'une de ses extrémités une denture droite intérieure (7) et à l'autre extrémité une denture bombée extérieure (8), - en ce que la denture droite intérieure (7) de ce manchon engrène avec une denture extérieure bombée ( 9 ) de même nombre de dents, solidaire de l'arbre creux et, - en ce que la denture extérieure bombée du manchon (8) engrène avec une denture intérieure droite (11) de même nombre de dents, solidaire du corps d'outil, de manière à constituer un accouplement déformable entre l'arbre creux et le corps d'outil, un appui ponctuel supplémentaire (12) du manchon sur l'un des organes principaux de l'outil limitant unilatérale-ment la translation absolue du manchon sans en restreindre les libertés relatives.
4. Outil de forage conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que le stabilisateur (19) localisé au voisinage de l'extrémité ouverte du corps d'outil est en liaison rotoïde (20,21) avec le corps d'outil.
5. Outil de forage conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'un double système d'étanchéité déformable (15,16) isole, entre l'arbre creux et le corps d'outil, une chambre à huile (17) contenant la rotule et le joint de transmission, et en ce que ce double système d'étanchéité est constitué d'une membrane avant (15), dont la forme à l'état libre est celle d'un tube portant une bride à une de ses extrémités, la partie de forme tubulaire de cette membrane étant engagée dans la surface intérieure de l'arbre creux et la bride étant engagée dans le corps d'outil, et une membrane arrière (16), dont la forme libre est celle d'un tronc de cône, et qui se trouve attachée dans la surface extérieure de l'arbre creux (1) et dans la surface intérieure du corps d'outil (2), de manière que la petite base du tronc de cône soit située du côté de la partie ouverte du corps d'outil et, - en ce que le corps d'outil (2) présente à hauteur de la membrane arrière (16) des ouvertures (18) permettant de ramener le flux de boue remontante à l'intérieur du corps d'outil en créant le long de la membrane arrière (16) un effet de balayage empêchant la sédimentation de particules dures entre la membrane et le corps d'outil.
Applications Claiming Priority (3)
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| FR94/07551 | 1994-06-15 | ||
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| CA2190658A1 CA2190658A1 (fr) | 1995-12-21 |
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1995
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- 1995-06-14 WO PCT/FR1995/000779 patent/WO1995034741A1/fr active IP Right Grant
- 1995-06-14 CA CA002190658A patent/CA2190658C/fr not_active Expired - Fee Related
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