EP0125993A1 - Appareil de centrage d'un outil dans un puits tubé en particulier pour puits dévié - Google Patents

Appareil de centrage d'un outil dans un puits tubé en particulier pour puits dévié Download PDF

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EP0125993A1
EP0125993A1 EP84400947A EP84400947A EP0125993A1 EP 0125993 A1 EP0125993 A1 EP 0125993A1 EP 84400947 A EP84400947 A EP 84400947A EP 84400947 A EP84400947 A EP 84400947A EP 0125993 A1 EP0125993 A1 EP 0125993A1
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EP
European Patent Office
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roller
central bar
slides
tool
rollers
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EP84400947A
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German (de)
English (en)
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EP0125993B1 (fr
Inventor
Daniel Francis Vannier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Services Petroliers Schlumberger SA
Schlumberger NV
Schlumberger Ltd USA
Original Assignee
Societe de Prospection Electrique Schlumberger SA
Schlumberger NV
Schlumberger Ltd USA
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Publication date
Application filed by Societe de Prospection Electrique Schlumberger SA, Schlumberger NV, Schlumberger Ltd USA filed Critical Societe de Prospection Electrique Schlumberger SA
Publication of EP0125993A1 publication Critical patent/EP0125993A1/fr
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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
    • E21B17/10—Wear protectors; Centralising devices, e.g. stabilisers
    • E21B17/1014—Flexible or expansible centering means, e.g. with pistons pressing against the wall of the well
    • E21B17/1021—Flexible or expansible centering means, e.g. with pistons pressing against the wall of the well with articulated arms or arcuate springs

Definitions

  • the invention relates to devices for centering a tool in a cased well, in particular for a deviated well.
  • 3b of this document shows a centering device which comprises a central bar capable of being integrated into the chain for lowering the tool into the casing, two movable slides with limited sliding on this central bar, a series of radial structures carries -galet, of general triangular geometry, defined by arms articulated on the two slides, a series of rollers each mounted free in rotation on one of the radial structures, so that its periphery projects radially outwards, and elastic return means acting to urge the rollers radially outwards.
  • this centralizer is not without drawbacks.
  • the present invention solves the technical problems encountered with this prior art roller centering device.
  • a first object of the present invention is to provide a centering device which has an enlarged roller diameter, while respecting the same constraints of overall diameter in the retracted position.
  • Another object of the present invention is to provide a device whose radial bearing force on the casing is substantially constant over a wide range of casing diameter.
  • Yet another object of the present invention is to provide a device which has, in all circumstances, an exterior surface without roughness, thus avoiding that shocks during its descent do not quickly put it out of service.
  • each roller is mounted to rotate in a plane inclined relative to the radial plane of the roller-bearing structure which supports it, and the central bar is hollowed out, so as to partially accommodate the rollers during that said roller support structures are retracted to the maximum on the central bar.
  • each roller support structure comprises a yoke in the general shape of a U, on the branches of which the external ends of the arms are articulated, articulated moreover on the two slides, while the roller is mounted on the bottom of the U, on the internal side thereof, so that the external periphery of the roller projects slightly outside the associated roller support structure, substantially in the radial plane thereof; for their part, the bottoms of the U of the different yokes are offset at the periphery in the same direction with respect to the radial plane of each roller-bearing structure, when one rotates around the central bar.
  • the elastic return means comprise on the one hand, two compression springs, which bear between the sliders and shoulders of the central bar which are located on either side of the two sliders , respectively, in order to urge these two sliders towards one another, and, on the other hand, in parallel on the arms, between the slider and the roller carrier yoke concerned, a curved leaf spring, with concavity turned towards the inside.
  • the yokes are shaped externally to define together a substantially cylindrical periphery, when the roller-bearing structures are retracted to the maximum on the central bar.
  • the angle of inclination of the rollers relative to the radial plane concerned is of the order of 10 °.
  • the symbol T generally designates a casing, inserted in a deviated well which successively meets various formations of the subsoil. Inside the casing is placed a chain for lowering a tool, consisting of successive elements 1 and 2, pivotally connected to one another. An element 3, provided at its two ends with seals 3A and 3B, allows angular movement. The seal 3B is connected to a first centering device 4, followed by a tool 5, then a second centering device 6, and a new tool 7.
  • Tool 5 is for example the device for measuring the transverse dimensions of a hole described in the Application. French Patent No. 81 24021 already cited.
  • the tool 7 then includes a reference sensor, intended to measure the speed of propagation of the acoustic waves in the medium which fills the casing.
  • FIG. 1 the schematic representation given for the centering devices 4 and 6 corresponds to the centralizer described in the article reference SPE 6818, already cited.
  • Figure 2 schematically shows a centering device or centralizer according to the present invention.
  • a central bar 10 is provided at its two ends with threads (not shown) for fixing two parts 12 and 13 forming opposite shoulders. These parts 12 and 13 will also serve to ensure the connection of the central bar in the descent chain, on the one hand, on the side of the universal joint 3B, on the other hand, on the side of a tool, for example ( figure 1). It will also be noted in FIG. 1 that two centering devices are generally necessary.
  • This first comprises a first pair of arms 71 and 72, which are pivotally articulated on the slide 20, and a second pair of arms 73 and 74, similarly articulated on the slide 30.
  • arms 71 and 72 are pivotally articulated on one side of a roller support yoke 50.
  • the other two arms 73 and 74 are similarly pivotally articulated on the other side of the yoke 50.
  • the two pivot axes formed in the yoke are parallel. These axes appear at 67 and 68 in FIG. 8.
  • one of the sides of the yoke 50 is fixed to a curved leaf spring 41, the other end of which is guided in axial sliding in the slide 20. It is the same for the other side with curved leaf spring 42.
  • Each yoke such as 50 supports a roller, which is mounted for rotation on it.
  • the elastic return means are completed by two springs 17 and 19 bearing between the extreme stops 12 and 13 and the slides 20 and 30.
  • FIGS. 3 to 7, illustrate, in more detail, the structure of one of the sliders, supposed to be the slider 20.
  • the slider 20 is provided with three protuberances arranged at the periphery at 120 ° one from the other, and which will each serve to define the axis of. Pivoting of a pair of arms such as 71 and 72. Take, for example, the projection or protuberance 25, which is radially large enough to allow the establishment of a bore 27 serving as a pivot axis for the two bars 71 and 72.
  • an intermediate recess 26 is provided to allow the housing of the leaf springs such as 41 in the position fully retracted from the centering device.
  • the other pivot axes 27A and 27B are provided to allow the other pivot axes 27A and 27B.
  • the slide 20 is also provided at its left end with a tip 21 internally forming a stop 28 for spring 17.
  • This endpiece is provided, with the same planes of symmetry as the protrusions 25, with longitudinal recesses distributed at 120 ° from one another ( Figures 3, 4, 5 and 6).
  • the recess 22 is provided, which extends over the entire length of the end piece, thus allowing the end of the leaf spring 41 to be housed when the device is fully retracted.
  • Over part of its length from the free end, of the obvious ement 22 is provided with lateral grooves 23. These allow the transverse rod of the slide housing 43 ( Figure 9) mounted on the end of the curved leaf spring 42 concerned.
  • the end piece 21 is provided with a housing 25 designed to receive a pin capable of immobilizing the slide pivotally relative to the central bar, by cooperating with a groove homologous to the bar. central (if such immobilization is desired).
  • a pin capable of immobilizing the slide pivotally relative to the central bar, by cooperating with a groove homologous to the bar. central (if such immobilization is desired).
  • an orifice 29 which allows the passage of the fluid contained in the casing towards the inside of the slide, in order to equalize the pressures.
  • FIGS 8, 9 and 11 show in more detail the arrangement made on the side of one of the yokes, such as 50.
  • the axes 67 and 68 serve as other pivot points for the pairs of arms 71 and 72 on the one hand, 73 and 74 on the other.
  • This fixing is carried out in the two lateral parts 51 and 52 of the U-shaped clevis 50.
  • These lateral parts are extended, in the radial plane of the roller-bearing structure concerned, by two plates, one of which 61 appears well. in FIG. 8.
  • the plate 61 is provided with a protuberance 62 which serves as a fulcrum at the end of the leaf spring 42.
  • the latter is moreover rigidly fixed to the yoke 50 by solderings 64 and 63.
  • the roller carrier yoke 50 houses the roller on the bottom side 53 of its U, more precisely on the side of the inner face 56 thereof, when we observe things from the center of the structure.
  • the mounting in lateral offset of the yoke 50 is accompanied by an inclination of its inner face 56 and therefore of the plane of the roller, relative to the radial plane defined by the roller-bearing structure concerned.
  • the angle of inclination in question is of the order of 10 °.
  • each roller such as 80 protrudes slightly outside the associated roller carrier structure, and inside the U defined by each yoke 50, that is that is to say substantially by the radial plane of the roller-bearing structure concerned.
  • the bottoms 53 of the U of the different yokes such as 50 are offset on the periphery in the same direction relative to the general direction defined by the leaf springs 41 and 42 (that is to say the radial plane of the structure roller holder), when turning around the central bar 10.
  • the external surfaces 54 of the yokes 50 are shaped to define together a substantially cylindrical periphery, when the structures roller carriers are retracted to the maximum on the central bar.
  • the outer contour 54 of the yoke is curved in such a way that it approaches the axis of the centering device when one moves away from the radial plane of the associated roller support structure.
  • the yoke 50 is therefore placed in lateral offset, in a slightly closed position towards the inside.
  • FIG. 10 is a cross section of the centering device according to the invention, in its fully retracted position. This figure also makes it possible to better understand the mounting of each roller on the associated yoke.
  • Figure 10 similarly shows the substantially cylindrical peripheral contour in the retracted position.
  • the central bar 10 is internally bored at 15, to let conductors pass to a tool located downstream.
  • the inner face 56 of the yoke 50 is provided with an annular central shoulder denoted 59. This supports a pad 81. And it is on the pad 81 that the roller pro - said cleanly 80.
  • the periphery of the roller 80 is chosen from a suitable material to allow it a long service life in harsh conditions encountered inside the casings.
  • the sliders come into contact, or almost in contact, with their respective stops 12 and 13 when the roller support structures are in their fully retracted position. In the other positions, the two slides are free to move together on the axis defined by the central bar 10, against the springs 17 and 19.
  • the angle of the inner arms such as 71 and 72 on the axis of the central bar is of the order of 30 °.
  • This full opening is defined by the set of elements of each radial structure roller holder, namely its bars, 'the geometry of the curved leaf springs 41 and 42, as well as the characteristics of the springs 17 and 19 in view of their stops .
  • the arrangement of the springs 17 and 19, according to the present invention makes it possible to obtain at the level of the rollers a radial force which increases with the diameter of the casing.
  • the curved leaf springs such as 41 and 42 provide a radial force which, on the contrary, decreases with the diameter.
  • a variant of the invention consists, on the contrary, in leaving these slides 20 and 30 free to pivot on the central bar. It has in fact been observed that it suffices to slightly round off the edges of the flats 11, 11A and 11B formed on the central bar so that the rollers can come to fit themselves in the fully folded position, even if the position of the two slides at the time of approach does not exactly correspond to the desired geometry. Generally, it is possible to machine the central bar to facilitate the insertion of the rollers on the recesses which it carries, when the roller-bearing structures approach their fully retracted position.

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Abstract

Sur une barre centrale (10) glissent deux coulisseaux (20 et 30). Une chape (50), qui supporte un galet (80), est reliée de part et d'autre aux deux coulisseaux. Chacune de ces liaisons comporte d'une part, des barres (71) et (72) articulées à pivotement à leurs deux extrémités, et, d'autre part, une lame-ressort courbe (41) fixée d'un côté sur la chape (50) et guidée de l'autre à coulissement axial sur l'un des coulisseaux. Les deux coulisseaux sont sollicités l'un vers l'autre par des ressorts de compression (17 et 19). Le galet (80) est supporté dans une position incliné par rapport au plan radial de la structure qui le supporte. La barre centrale comporte des évidements tels que (11) qui permettent le logement des galets en position entièrement rétractée. Le contour extérieur de l'ensemble du dispositif est alors sensiblement cylindrique.

Description

  • L'invention concerne les appareils de centrage d'un outil dans un puits tubé, en particulier pour un puits dévié.
  • De nombreux travaux effectués en profondeur dans les puits nécessitent un bon centrage de l'outil. Il en est ainsi, notamment, lors de la mesure des dimensions transversales du puits, décrite dans la Demande de Brevet français n° 81 24021, déposée le 22 Décembre 1981 au nom de SOCIETE DE PROSPECTION ELECTRIQUE SCHLUMBERGER.
  • La mise au point de dispositifs de centrage entièrement satisfaisants soulève des difficultés techniques. Tout d'abord, la colonne de production d'un puits présente des variations localisées de diamètre, au niveau des joints, et aussi au niveau de vannes situées en tête de puits. Il faut donc que le dispositif de centrage puisse s'adapter à ces variations de diamètre. Un tel disposit-f de centrage adaptatif est souvent dénommé dans la technique "centraliseur".
  • A côté de cela, la tendance moderne, en particulier pour les forages en mer, amène à réaliser des puits déviés, qui, en une ou plusieurs fois, s'écartent sensiblement de la verticale. Il en résulte que le fonctionnement du dispositif de centrage est perturbé par l'effet de la gravité qu'il ressent alors latéralement.
  • Enfin, pour réaliser le centrage, le dispositif doit naturellement s'appuyer sur les parois du puits. Dans beaucoup de dispositifs de la technique antérieure, l'appui sur la paroi du tubage s'effectue par glissement. C'est le cas notamment pour les centraliseurs décrits dans les Brevets américains n° 3 097 443, n° 3 555 689 et n° 3 915 229 (auxquels correspond le Brevet français publié sous le n° 2 267 442). Ce type d'appui ne donne plus entière satisfaction, en particulier dans le cas de puits déviés, car il tend à altérer l'état de surface interne du tubage, et à en accélérer par là même la corrosion de plus il tend à limiter l'angle critique de déviation à partir duquel l'outil n'avance plus sous l'effet de sa propre gravité.
  • Dans le but de remédier à ces inconvénients, on a proposé un centraliseur dans lequel le contact avec la paroi du tube est assuré par des galets (Article intitulé "Improved Technique for Logging High-Angle Wells", de M.W. BRATOVICH, W.T. BELL, K.D. KAAZ, publié sous la référence SPE 6818 par l'American Institute of Mining Metallurgical Petroleum Engineers Inc.). La figure 3b de ce document montre un dispositif de centrage qui comprend une barre centrale propre à être intégrée à la chaîne de descente de l'outil dans le tubage, deux coulisseaux mobiles à glissement limité sur cette barre centrale, une série de structures radiales porte-galet, de géométrie générale triangulaire, définies par des bras articulés sur les deux coulisseaux, une série de galets montés chacun libre en rotation sur l'une des structures radiales, de sorte que sa périphérie fasse saillie radialement vers l'extérieur, et des moyens de rappel élastique agissant pour solliciter les galets radialement vers l'extérieur. Bien qu'il permette d'effectuer certains travaux dans des puits déviés, ce centraliseur n'est pas exempt d'inconvénients.
  • Tout d'abord, sa force de centrage ou d'appui sur les parois du tube tend à décroître trop rapidement lorsque le diamètre du tubage augmente. Ensuite, pour respecter des contraintes de diamètre hors tout en position rétractée, par exemple moins de 50 mm, il faut donner aux galets un faible diamètre ; ceux-ci tournent alors très vite lors de la descente dans le puits, ce qui réduit considérablement leur durée de vie. Enfin, ce centraliseur est soumis à des chocs sévères chaque fois qu'il passe sur un joint de tubage, chocs qui le mettent rapidement hors service.
  • La présente invention vient résoudre les problèmes techniques rencontrés avec ce dispositif de centrage à galets de la technique antérieure.
  • Un premier but de la présente invention est de fournir un dispositif de centrage qui présente un diamètre de galets agrandi, tout en respectant les mêmes contraintes de diamètre hors tout en position rétractée.
  • Un autre but de la présente invention est de fournir un dispositif dont la force d'appui radiale sur le tubage soit sensiblement constante dans une large gamme de diamètre de tubage.
  • Un autre but encore de la présente invention est de fournir un dispositif qui présente, en toute circonstance, une surface extérieure sans aspérité, évitant ainsi que des chocs lors de sa descente ne le mettent rapidement hors service.
  • Les buts de l'invention sont atteints par les caractéris- tiques que l'on énoncera maintenant.
  • Selon une caractéristique essentielle de la présente invention, chaque galet est monté pour tourner dans un plan incliné par rapport au plan radial de la structure porte-galet qui le supporte, et la barre centrale est évidée extérieurement, de manière à loger partiellement les galets lorsque lesdites structures porte-galet sont rétractées au maximum sur la barre centrale.
  • Dans un mode de réalisation préférentiel, chaque structure porte-galet comporte une chape en forme générale de U, sur les branches de laquelle s'articulent les extrémités externes des bras, articulées par ailleurs sur les deux coulisseaux, tandis que le galet est monté sur le fond du U, du côté interne de celui-ci, de manière que la périphérie externe du galet fasse légèrement saillie à l'extérieur de la structure porte-galet associée, sensiblement dans le plan radial de celle-ci ; de leur côté, les fonds des U des différentes chapes sont décalés en périphérie dans le même sens par rapport au plan radial de chaque structure porte-galet, lorsqu'on tourne autour de la barre centrale.
  • Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens de rappel élastique comprennent d'une part, deux ressorts de compression, qui prennent appui entre les coulisseaux et des épaulements de la barre centrale qui sont situés de part et d'autre des deux coulisseaux, respectivement, afin de solliciter ces deux coulisseaux l'un vers l'autre, et, d'autre part, en parallèle sur les bras, entre le coulisseau et la chape porte-galet concernée, une lame-ressort courbe, à concavité tournée vers l'intérieur.
  • Selon une autre caractéristique encore de la présente invention, les chapes sont conformées extérieurement pour définir ensemble une périphérie sensiblement cylindrique, lorsque les structures porte-galet sont rétractées au maximum sur la barre centrale.
  • Très avantageusement, l'angle d'inclinaison des galets par rapport au plan radial concerné est de l'ordre de 10°.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée qui va suivre, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels :
    • - la figure 1 illustre schématiquement une chaîne de descente d'un outil dans un tubage, avec des dispositifs de centrage selon la technique antérieure ;
    • - la figure 2 illustre schématiquement en perspective, un dispositif de centrage selon la présente invention ;
    • - les figures 3 et 4 sont deux vues de dessus et en coupe longitudinale de l'un des coulisseaux selon la présente invention ;
    • - les figures 5 à 7 sont trois coupes transversales du coulisseau des figures 3 et 4 ;
    • - les figures 8 et 9 sont deux vues respectivement de côté et de dessus d'une partie d'une structure radiale porte-galet, avec sa chape et l'une de ses lames-ressorts;
    • - la figure 10 est une vue en coupe transversale du dispositif de centrage selon l'invention, dans sa position entièrement rétractée ; et
    • - la figure 11 est une vue en bout correspondant aux figures 8 et'9.
  • Sur la figure 1, le symbole T désigne globalement un tubage, inséré dans un puits dévié qui rencontre successivement diverses formations du sous-sol. A l'intérieur du tubage est placée une chaîne de descente d'un outil, constituée d'éléments successifs 1 et 2, raccordés entre eux à pivotement. Un élément 3, muni à ses deux extrémités de joints 3A et 3B, autorise un débattement angulaire. Le joint 3B est connecté à un premier dispositif de centrage 4, suivi d'un outil 5, puis d'un second dispositif de centrage 6, et d'un nouvel outil 7.
  • L'outil 5 est par exemple le dispositif de mesure des di- mentions transversales d'un trou décrit dans la Demande de Brevet français n° 81 24021 déjà citée. L'outil 7 comporte alors un capteur de référence, destiné à mesurer la vitesse de propagation des ondes acoustiques dans le milieu qui emplit le tubage.
  • Sur la figure 1, la représentation schématique donnée pour les dispositifs de centrage 4 et 6 correspond au centraliseur décrit dans l'Article référence SPE 6818, déjà cité.
  • On s'intéressera maintenant à la figure 2, qui représente schématiquement un dispositif de centrage ou centraliseur selon la présente invention.
  • Une barre centrale 10 est munie à ses deux extrémités de filetages (non représentés) permettant d'y fixer deux pièces 12 et 13 formant des épaulements opposés. Ces pièces 12 et 13 vont également servir à assurer la connexion de la barre centrale dans la chaîne de descente, d'une part, du côté du joint de cardan 3B, d'autre part, du côté d'un outil, par exemple (figure 1). On remarquera aussi sur la figure 1 que deux dispositifs de centrage sont généralement nécessaires.
  • Sur la barre centrale 10 glissent deux coulisseaux 20 et 30, qui seront décrits plus en détail ci-après.
  • Ces coulisseaux servent à établir trois structures radiales porte-galet, illustrées dans leur ensemble en 40 et 40A (la troisième structure 40B, située en arrière, n'est pas représentée pour clarifier le dessin). Ces trois structures ont la même constitution, et sont réparties à 120° l'une de l'autre autour de la barre centrale 10 et des coulisseaux 20 et 30. On ne décrira dans la suite que la structure 40.
  • Celle-ci comporte tout d'abord une première paire de bras 71 et 72, qui sont articulés à pivotement sur le coulisseau 20, et une seconde paire de bras 73 et 74, articulés de même sur le coulisseau 30. A leurs autres extrémités, les bras 71 et 72 viennent s'articuler à pivotement sur un côté d'une chape porte-galet 50. Les deux autres bras 73 et 74 viennent de même s'articuler à pivotement sur l'autre côté de la chape 50. Les deux axes de pivotement ménagés dans la chape sont parallèles. Ces axes apparaissent en 67 et 68 sur la figure 8.
  • A nouveau sur la figure 2, l'un des côtés de la chape 50 est fixé à une lame-ressort courbe 41, dont l'autre extrémité est guidée à coulissement axial dans le coulisseau 20. Il en est de même de l'autre côté avec la lame-ressort courbe 42.
  • Chaque chape telle que 50 supporte un galet, qui est monté fou à rotation sur elle.
  • Enfin, les moyens de rappel élastique sont complétés par deux ressorts 17 et 19 prenant appui entre les butées extrêmes 12 et 13 et les coulisseaux 20 et 30.
  • On fera maintenant référence aux figures 3 à 7, qui illustrent, plus en détail, la structure de l'un des coulisseaux, supposé être le coulisseau 20. Dans sa partie intermédiaire, le coulisseau 20 est muni de trois protubérances disposées en périphérie à 120° l'une de l'autre, et qui vont servir, chacune, à définir l'axe de.pivotement d'une paire de bras tels que 71 et 72. On prendra comme exemple la saillie ou protubérance 25, qui est radialement de taille assez importante pour permettre l'établissement d'un alésage 27 servant d'axe de pivotement aux deux barres 71 et 72. Sur le dessus, un évidement intermédiaire 26 est prévu pour permettre le logement des lames-ressorts telles que 41 dans la position entièrement rétractée du dispositif de centrage. On note également, sur la figure 3, les autres axes de pivotement 27A et 27B.
  • Le coulisseau 20 est par ailleurs muni à son extrémité gauche d'un embout 21 formant intérieurement une butée 28 pour le ressort 17. Cet embout est muni, avec les mêmes plans de symétrie que les protubérances 25, d'évidements longitudinaux répartis à 120° l'un de l'autre (figures 3, 4, 5 et 6). Tout à fait à l'extérieur, est prévu l'évidement 22, qui se prolonge sur toute la longueur de l'embout, permettant ainsi le logement de l'extrémité de la lame-ressort 41 lorsque le dispositif est entièrement rétracté. Sur une partie de sa longueur, à partir de l'extrémité libre, l'évi- dement 22 est muni de rainures latérales 23. Celles-ci permettent le logement à coulissement de la tige transversale 43 (figure 9) montée à l'extrémité de la lame-ressort courbe 42 concernée. Sur la longueur des rainures 23, l'évidement 22 est traversant en 24, pour faciliter l'usinage des rainures. Enfin, dans sa partie inférieure (figure 4), l'embout 21 est muni d'un logement 25 prévu pour recevoir un pion apte à immobiliser le coulisseau à pivotement par rapport à la barre centrale, en coopérant avec une rainure homologue de la barre centrale (si une telle immobilisation est désirée). On note encore un orifice 29 qui permet le passage du fluide contenu dans le tubage vers l'intérieur du coulisseau, afin d'égaliser les pressions.
  • On comprend maintenant comment les paires de bras telles que 71 et 72 sont articulées à pivotement sur leur coulisseau, et aussi comment la lame-ressort courbe 41 est guidée à coulissement sur le même coulisseau.
  • Les figures 8, 9 et 11 montrent plus en détail l'agencement réalisé du côté de l'une des chapes, telle que 50. Comme précédemment indiqué, les axes 67 et 68 servent comme autres points de pivotement pour les paires de bras 71 et 72 d'une part, 73 et 74 d'autre part. Cette fixation s'effectue dans les deux parties latérales 51 et 52 de la chape 50 en forme de U. Ces parties latérales se prolongent, dans le plan radial de la structure porte-galet concernée, par deux plateaux dont l'un 61 apparait bien sur la figure 8. Le plateau 61 est muni d'une protubérance 62 qui sert de point d'appui à l'extrémité de la lame-ressort 42. Celle-ci est de plus fixée rigidement à la chape 50 par des brasures 64 et 63. A ce niveau, on se rappellera que le dispositif centraliseur de la technique antérieure possède des structures radiales de géométrie triangulaire. La structure selon l'invention n'est par contre qu'à peu près triangulaire. L'homme de l'art comprendra en effet que les points d'articulation 67 et 68 des bras sur la chape sont assez distants les uns des autres, ce qui permet, en combinaison avec le rôle joué par les lames-ressorts 41 et 42, une suspension beaucoup plus souple de la chape 50 et du galet 80 qu'elle porte (ce galet n'est pas représenté sur les figures 8,9 et 11).Les figures 8, 9 et 11 font également apparaitre une caractéristique très importante de l'invention. La chape porte-galet 50 loge le galet du côté du fond 53 de son U, plus exactement du côté de la face intérieure 56 de celui-ci, lorsqu'on observe les choses du centre de la structure. De plus, le montage en déport latéral de la chape 50 est accompagné d'une inclinaison de sa face intérieure 56 et par conséquent du plan du galet, par rapport au plan radial défini par la structure porte-galet concernée. L'angle d'inclinaison en question est de l'ordre de 10°.
  • Comme le,montre la figure 2, la bande de roulement de chaque galet tel que 80 fait légèrement saillie à l'extérieur de la structure porte-galet associée, et à l'intérieur du U défini par chaque chape 50, c'est-à-dire sensiblement par le plan radial de la structure porte-galet concernée.
  • Enfin, les fonds 53 des U des différentes chapes telles que 50 sont décalés en périphérie dans le même sens par rapport à la direction générale définie par les lames-ressorts 41 et 42 (c'est-à-dire le plan radial de la structure porte-galet), lorsqu'on tourne autour de la barre centrale 10.
  • Il est alors très avantageux que les surfaces externes 54 des chapes 50 soient conformées pour définir ensemble une périphérie sensiblement cylindrique, lorsque les structures porte-galet sont rétractées au maximum sur la barre centrale. En d'autres termes, le contour extérieur 54 de la chape est incurvé de telle manière qu'il se rapproche de l'axe du dispositif de centrage lorsqu'on s'éloigne du plan radial de la structure porte-galet associée. On peut dire que la chape 50 est donc placée en déport latéral, dans une position légèrement fermée vers l'intérieur.
  • On se référera maintenant à la figure 10 qui est une coupe transversale du dispositif de centrage selon l'invention, dans sa position totalement rétractée. Cette figure permet en outre de mieux comprendre le montage de chaque galet sur la chape associée.
  • On observera tout d'abord que les évidements 11, 11A et 11B de la barre centrale 10, illustrés comme des méplats, servent à loger en partie les galets, contribuant ainsi à minimiser l'encombrement du dispositif en position entièrement rétractée. La figure 10 fait de même apparaître le contour périphérique sensiblement cylindrique en position rétractée.
  • La barre centrale 10 est alésée intérieurement en 15, pour laisser passer des conducteurs vers un outil situé en aval.
  • On s'intéressera maintenant au montage du galet 80. La face intérieure 56 de la chape 50 est munie d'un épaulement central annulaire noté 59. Celui-ci supporte un coussinet 81. Et c'est sur le coussinet 81 que vient tourner le galet pro- prement dit 80. On remarquera la forme évidée du galet, qui permet son maintien par un flasque 83, solidaire d'une tige 82 qui s'engage dans l'alésage de la chape 50, où elle est fixée par une clavette 84. Un tel montage permet un roulement facile du galet, tout en contribuant à minimiser son encombrement, et par là même celui de l'ensemble du dispositif du centraliseur en position entièrement rétractée.
  • La périphérie du galet 80 est choisie en un matériau convenable pour lui permettre une longue durée de vie dans les conditions dures rencontrées à l'intérieur des tubages.
  • Pour les mêmes raisons, il est avantageux que l'ensemble des parties externes de la chape 50, ainsi que les lames-ressorts courbes 41 et 42 résistent bien à l'usure susceptible d'être engendrée par des contacts épisodiques avec la paroi du tubage.
  • Dans le mode de réalisation actuellement préféré, tel qu'il vient d'être décrit, les coulisseaux viennent au contact, ou presqu'au contact, de leurs butées respectives 12 et 13 lorsque les structures porte-galet sont dans leur position entièrement rétractée. Dans les autres positions, les deux coulisseaux sont libres de se déplacer ensemble sur l'axe défini par la barre centrale 10, à l'encontre des ressorts 17 et 19.
  • A pleine ouverture, l'angle des bras intérieurs tels que 71 et 72 sur l'axe de la barre centrale est de l'ordre de 30°.
  • Cette pleine ouverture est définie par l'ensemble des éléments de chaque structure radiale porte-galet, à savoir ses barres, 'la géométrie des lames-ressorts courbes 41 et 42, ainsi que les caractéristiques des ressorts 17 et 19 compte tenu de leurs butées.
  • De plus, il a été observé que la disposition des ressorts 17 et 19, selon la présente invention, permet d'obtenir au niveau des galets un effort radial qui augmente avec le diamètre du tubage. De leur coté, les lames-ressorts courbes telles que 41 et 42 procurent un effort radial qui, au contraire, diminue avec le diamètre. En combinant les deux effets, il est possible d'obtenir une force radiale de centrage sensiblement constante , indépendante du diamètre, sur une gamMe de diamètres assez large (bien entendu inférieure au diamètre obtenu lorsque les deux systèmes élastiques constitués par les ressorts de compression et les lames-ressorts atteignent leur position de repos). Cette caractéristique est très importante dans les puits fortement déviés, où deux des structures porte-galet auront à supporter la composante radiale, par rapport au tubage, du poids du dispositif de centrage ainsi que de l'outil avec lequel il coopère.
  • La Demanderesse considère actuellement qu'il est préférable d'immobiliser les coulisseaux à pivotement par rapport à la barre centrale, comme précédemment indiqué. Une variante de l'invention consiste au contraire à laisser ces coulisseaux 20 et 30 libres de pivoter sur la barre centrale. Il a été observé en effet qu'il suffit d'arrondir légèrement les bords des méplats 11, 11A et 11B ménagés sur la barre centrale pour que les galets puissent venir d'eux-mêmes se loger dans la position entièrement repliée, même si la position des deux coulisseaux au moment de l'approche ne correspond pas exactement à la géométrie désirée. D'une manière générale, il est possible d'usiner la barre centrale pour facilier l'insertion des galets sur les évidements qu'elle porte, lorsque les structures porte-galet s'approchent de leur position entièrement rétractée.
  • La description qui précède concerne un seul dispositif de centrage. Comme le montre la figure 1, la plupart des applications nécessitent deux dispositifs de centrage, placés de part et d'autre d'un outil 5 , un autre outil 7 pouvant en revanche être installé en porte-à-faux à l'extrémité libre de la chaîne de descente. Cela entre naturellement dans le cadre de l'invention.

Claims (10)

1. Dispositif de centrage d'un outil à l'intérieur d'un tubage, du type comprenant :
- une barre centrale (10), propre à être intégrée à la chaine de descente de l'outil dans le tubage, avec deux coulisseaux (20, 30), mobiles à glissement limité (12, 13) sur cette barre centrale,
- une série de structures radiales porte-galet (40, 40A, 40B), de géométrie générale triangulaire, définies par des bras (71 à 74) articulés sur les deux coulisseaux (20, 30),
- une série de galets (80, 80A, 80B), montés chacun libre en rotation sur l'une des structures radiales (40, 40A, 40B), de sorte que sa périphérie fasse saillie radialement vers l'extérieur, et
- des moyens de rappel élastique agissant pour solliciter les galets radialement vers l'extérieur,
caractérisé en ce que chaque galet (80, 80A, 80B) est monté pour tourner dans un plan incliné par rapport au plan radial de la structure porte-galet (40, 40A, 40B) qui le supporte, et en ce que la barre centrale (10) est évidée extérieurement (11), de manière à loger partiellement les galets lorsque lesdites structures porte-galet sont rétractées au maximum sur la barre centrale.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque structure porte-galet (40) comporte une chape (50) en forme générale de U, sur les deux branches (51, 52), de laquelle s'articulent les extrémités externes des bras (17 à 74) articulés par ailleurs sur les deux coulisseaux (20, 30), tandis que le galet (80) est monté sur le fond du U, du côté interne (56) de celui-ci, de manière que la périphérie externe du galet fasse légèrement saillie à l'extérieur de la structure porte-galet associée, sensiblement dans le plan radial de celle-ci, et en ce que les fonds (53) des U des différentes chapes sont décalés en périphérie dans le même sens par rapport au plan radial de chaque structure porte-galet, lorsqu'on tourne autour de la barre centrale (10).
3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens de rappel élastique comprennent d'une part deux ressorts de compression (17, 19), qui prennent appui entre les coulisseaux (20, 30) et des épaulements (12, 13) de la barre centrale qui sont situés de part et d'autre des deux coulisseaux, respectivement, afin de solliciter les deux coulisseaux l'un vers l'autre, et, d'autre part, en parallèle sur les bras entre chaque coulisseau et la chape porte-galet concernée, une lame-ressort courbe, à concavité tournée vers l'intérieur.
4. Dispositif selon l'une des revendications 2 et 3, carac- térisé en ce que les chapes sont conformées extérieurement (53) pour définir ensemble une périphérie sensiblement cylindrique, lorsque les structures porte-galet sont rétrac- tees au maximum sur la barre centrale.
5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'angle d'inclinaison des galets est de l'ordre de 10°.
6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les deux coulisseaux (20,30) sont immobilisés en rotation à l'égard de la barre centrale.
7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les deux coulisseaux (20, 30) sont libres en rotation à l'égard de la barre centrale.
8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la barre centrale est usinée pour faciliter l'insertion des galets sur les évidements qu'elle porte, lorsque les structures porte-galet s'approchent de leur position entièrement rétractée.
9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la barre centrale (10) est intérieurement alésée (15), pour laisser passer des conducteurs vers un outil situé en aval.
10. Appareil de centrage d'un outil dans un tubage, caractérisé en ce qu'il comporte deux dispositifs de centrage selon l'une des revendications précédentes, placés de part et d'autre de l'outil.
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