EP0380893A1 - Drilling assembly with an actuator, a motor and control means - Google Patents

Drilling assembly with an actuator, a motor and control means Download PDF

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EP0380893A1
EP0380893A1 EP89403566A EP89403566A EP0380893A1 EP 0380893 A1 EP0380893 A1 EP 0380893A1 EP 89403566 A EP89403566 A EP 89403566A EP 89403566 A EP89403566 A EP 89403566A EP 0380893 A1 EP0380893 A1 EP 0380893A1
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EP
European Patent Office
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drilling
equipment according
motor
actuated
stabilizer
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EP89403566A
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German (de)
French (fr)
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EP0380893B1 (en
Inventor
Pierre Morin
Christian Bardin
Jean Boulet
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IFP Energies Nouvelles IFPEN
Original Assignee
IFP Energies Nouvelles IFPEN
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Publication date
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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
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/04—Directional drilling
    • E21B7/06—Deflecting the direction of boreholes
    • E21B7/068—Deflecting the direction of boreholes drilled by a down-hole drilling motor

Definitions

  • the present invention relates to equipment for a drill string possibly with a controlled path and the string itself.
  • This equipment is intended to be placed on a lining itself intended to be placed at the end of a drill string.
  • This lining makes it possible to control variations in direction and inclination of the borehole in real time. In addition, it makes it possible to control the azimuth, the radius of curvature in a precise manner and to reduce the phenomena of friction and to limit the risks of coincidence and this without requiring to raise said lining on the surface.
  • the drill string equipment comprises a drilling motor, a member to be actuated, information detection means and power means for controlling this member.
  • the motor has an energy transformation zone which makes it possible to drive a drilling tool in rotation, this zone has an upper end.
  • the drilling equipment comprises a circuit for the circulation of the drilling fluid through the drilling string.
  • the member to be actuated and at least one of the elements of the assembly constituted by the detection means and the power means are located on either side of said upper end.
  • the detection means are adapted to detect information transmitted by the drilling fluid.
  • the power means and the member are mechanically connected, that is to say that the transfer of movement between the power means and the member takes place mechanically and not hydraulically.
  • the two elements of this assembly can be located on the same side relative to the upper end.
  • the actuator and the drilling tool can be located on the same side relative to the upper end.
  • the detection means can be adapted to detect at least one of the following quantities, a speed of rotation such as the speed of rotation of the motor rotor, a mechanical stress such as a stress related to the weight applied to the drilling tool, a fluid pressure, fluid flow, and a predetermined sequence concerning one or more of the values mentioned above.
  • the power means can draw the energy necessary for controlling the member to be actuated from a flow of fluid.
  • the power means can be located on a side opposite the member to be actuated relative to the upper end.
  • a transmission element in particular mechanical then transmits on either side of the upper end the actuation movement of the member.
  • the transmission element can also serve as a body for the drilling motor.
  • the transmission element can transmit a torque.
  • the power means may include a shaft transforming an axial movement into a rotational movement.
  • the equipment according to the invention may include means for transmitting information suitable for transmitting a signal when the member to be actuated has actually been.
  • the member to be actuated can be a variable angle bent element located between the energy transformation zone and the drilling tool or a variable geometry stabilizer located between said upper end and the drilling tool.
  • the actuator can be integrated into the mine engine.
  • the detection device and the power means can be integrated into the engine.
  • the packing according to the present invention comprises a drilling tool placed at the lower end of said packing, a motor for rotating said tool and at least one stabilizer with variable geometry.
  • the packing according to the invention may include another stabilizer and / or a bent element.
  • the bent element may be at fixed angle or at variable angle.
  • the bent element can be integrated into said motor.
  • variable geometry stabilizer may include means adapted to vary the distance between the axis of said lining and the bearing surface of at least one blade of the stabilizer and / or means adapted to vary at least axially the position of the bearing surface of at least one blade of said stabilizer.
  • the packing according to the present invention may comprise at least one stabilizer which is integral in rotation with said tool.
  • the lining according to the present invention may comprise at least one stabilizer integral in rotation with the body of the engine.
  • the stabilizer (s) with variable geometry may be remotely controlled optionally from the surface.
  • the lining according to the present invention may include a stabilizer with variable geometry as well as two other stabilizers placed on either side of said stabilizer with variable geometry.
  • the bent element can be integrated into said motor
  • the gasket comprising the equipment according to the invention will be able to control the azimuth (of the direction of drilling), which may be facilitated by means of a bent element integrated in the downhole motor, no rotation being applied. to the drill string from the surface.
  • the control of the radius of curvature is facilitated by the association of an elbow and a stabilizer.
  • a bent element is meant a member introducing or possibly introducing locally, if not punctually, a discontinuity in the direction of the axis of the drill string. That is to say, the axis of the drill string is a broken line at the bent element.
  • the reference 1 designates the ground surface from which a well 2 is drilled.
  • the reference 3 designates the surface installation as a whole.
  • the drilling equipment 4 comprises a drill string 5 at the end of which a drilling string 6 is fixed.
  • the drill string 6 corresponds to the lower end of the drilling equipment and can be considered as part of the drill string.
  • a drill string generally has a length of a few tens of meters, of which the thirty meters closest to the drilling tool is generally considered to be active as regards the control of the trajectory.
  • the drill string includes a drilling tool 7, a downhole motor 8 and a variable geometry stabilizer 9.
  • the drilling tool 7 can be driven in rotation by the bottom motor 8, or by the drill string 5 which can be driven on the surface by motor means 10, such as a rotary table.
  • variable geometry stabilizer is meant, according to the present invention, that it can be acted upon to vary the geometric configuration of the support points of the blades on the walls of the drilled well, this variation having to be considered for the same position of the lining in the drilled well.
  • Figures 2 to 4 show different types of stabilizers with variable geometry.
  • the reference 11 designates the portion of rod which carries the stabilizer 12.
  • the stabilizer comprises several blades, two of which are shown: blades 13 and 14.
  • the blades can move so as to vary the distance d which separates the axis 15 from the rod portion 11, from the friction surface 16 of the blade 14 or 13.
  • FIG. 3 represents a stabilizer with variable geometry in which the blades 18 move axially, as represented by the arrows.
  • the dotted lines represent possible positions of the blades 18.
  • Figure 4 shows the case where there is a single blade 17 which moves.
  • This type of stabilizer is often called "off-set".
  • the same effect of decentering the axis 15 is obtained by having several movable blades placed on the same side of an axial plane containing the axis 15, or by making the blades located from the same side of an axial plane containing the axis 15 as the blades located on the other side of this same plane.
  • the blades may have a helical shape, as shown in Figure 5, especially for the central stabilizer.
  • FIG. 5 represents an embodiment different from that of FIG. 1.
  • the reference 19 designates the drilling tool which is fixed to a shaft 20 driven by the motor 21.
  • the reference 22 designates a stabilizer with fixed geometry comprising blades 23 rectilinear and parallel to the axis of the lining 24.
  • the reference 25 designates a variable geometry stabilizer comprising blades 26 whose friction or cutting surfaces 27 are movable.
  • the blades have a helical shape.
  • the reference 28 designates a stabilizer with a fixed geometry with a helical blade 29.
  • the motor 21 can be a lobe motor of the "Sparrow" type, or a turbine supplied with drilling fluid from a passage 30 fitted in the lining, this passage itself being supplied with drilling fluid from the drill string which is hollow. After passing through the motor 21 the drilling fluid is directed towards the tool 19 to evacuate the debris.
  • the motor 21 may also be an electric motor supplied for example from the surface via a cable.
  • the stabilizer 25 with variable geometry is surrounded on either side by stabilizers with fixed geometry 22 and 28.
  • This arrangement is advantageous, but in no way limiting.
  • the lining may include several stabilizers with variable geometry.
  • the stabilizer that is to say the one which is closest to the tool 19, this can be placed either on the external body 32 of the motor 33, as is the case in FIG. 6 , or on the shaft 34 for driving the tool 19 in rotation. This is the case in FIG. 7.
  • the stabilizer bears the reference 31.
  • the lining according to the invention may include a bent element with a variable or fixed angle.
  • Figure 8 shows such a packing.
  • This particularly efficient lining includes, with regard to its lower part (approximately 30 first meters): - A drilling tool 35 adapted to the ground to be drilled, such as a rotary cutter tool, with a polycrystalline diamond cutting element or any other synthetic material and capable of withstanding a rotation speed consistent with the use of a downhole motor. It is necessary to choose a drilling tool with a long service life.
  • a downhole motor (here volumetric) 36 whose body forms a bent element or elbow 37 in its lower half and equipped with a stabilizer 38 positioned on the bent part of the motor 36, the elbow 37 will have an angle preferably less than 3 degrees.
  • - a variable diameter stabilizer 39 which can be remotely controlled from the surface.
  • a rod mass 40 comprising measuring means during drilling (MwD) measuring the main directional parameters (Tilt, Azimuth, Tool face) and transmitting them to the surface. - a constant diameter stabilizer 41 - The lining will then comprise drill collars 42, possibly one or more other stabilizers, heavy rods, a threshing slide, the assembly being connected to the surface by drill rods.
  • MwD measuring means during drilling
  • main directional parameters tilt, Azimuth, Tool face
  • the lining will then comprise drill collars 42, possibly one or more other stabilizers, heavy rods, a threshing slide, the assembly being connected to the surface by drill rods.
  • FIGS. 9A, 9B and 10 show a particularly advantageous embodiment of a bent element with variable angle.
  • a tubular element has in its upper part a thread 59 allowing the mechanical connection to the drill string and in its lower part a thread 60 on the output shaft 46, in order to screw the tool. drilling 47.
  • the remote control mechanism consists of a shaft 48 which can slide in its upper part in the bore 65 of the body 43 and which can slide in its lower part in the bore 66 of the body 44.
  • This shaft has male grooves 49 meshing in female splines of the body 43, grooves 50 alternately straight (parallel to the axis of the tubular body 43) and oblique (inclined with respect to the axis of the tubular body 43) in which fingers 67 slide sliding along a axis perpendicular to that of the displacement of the shaft 48 and kept in contact with the shaft by springs 68, male splines 51 meshing with female splines of the body 44 only when the shaft 48 is in the high position.
  • the shaft 48 is equipped in its lower part with a bore 52 in front of which is a needle 53 coaxial with the movement of the shaft 48.
  • a return spring 54 maintains the shaft in the high position, the splines 51 meshing in the equivalent female splines of the body 44.
  • the bodies 43 and 44 are free to rotate at the level of the rotating surface 69 coaxial with the axes of the bodies 43 and 44 and composed of rows of cylindrical rollers 70 inserted in their raceways 72 and extractable at through the orifices 74 by dismantling the door 71.
  • the nozzle 52 and the needle 53 form means for detecting information in this case a flow threshold.
  • the shaft 48 with its arrangements constitutes the power means for activating the bent element 64 via the tubular body 44 which constitutes a transmission element.
  • a reserve of oil 76 is maintained at the pressure of the drilling fluid by means of an annular free piston 77.
  • the oil lubricates the sliding surfaces of the shaft 48 by way of the passage 78.
  • the shaft 48 is machined so that an axial bore 79 allows the passage of the drilling fluid according to the arrow f.
  • the angle variation mechanism itself which is the member to be actuated in this example comprises a tubular body 45 which is rotationally integral with the tubular body 44 by means of a coupling 56.
  • the tubular body 45 can rotate with respect to the tubular body 43 at the level of the rotating surface 63 comprising rollers 75 and having an oblique axis with respect to the axes of the tubular bodies 43 and 45.
  • FIG. 13 One possible embodiment for coupling 56 is shown in FIG. 13.
  • This type of remote control is based on a threshold value of the flow through the mechanism according to the arrow f.
  • the nozzle 52 will surround the needle 53 which will cause a large decrease in the cross section of the drilling fluid and therefore a large increase in the pressure difference ⁇ P and therefore a significant increase in the force F ensuring the complete descent of the shaft 48, despite the increase in the return force of the spring 54 due to its compression.
  • the fingers 67 will follow the oblique part of the grooves 50 during the downward stroke of the shaft 48 and will therefore cause the body to rotate tubular 44 relative to the tubular body 43, which is made possible by the fact that the grooves males 51 will disengage from the corresponding female splines of the body 44 at the start of the downward travel of the shaft 48.
  • FIG. 13 is a developed illustration of parts 97 and 98 which make it possible to transmit the rotation of the tubular body 44 to the tubular body 45 while allowing relative angular movement of these two tubular bodies.
  • the needle 53 may include a variation in diameter. In the case of FIG. 9A, this is an increase in diameter 84. Thus when the nozzle arrives at the level of this protuberance 84 there is a reduction in the cross-section of the fluid which results in a constant flow overpressure in the drilling fluid.
  • This overpressure is detectable on the surface.
  • the position of the protuberance 84 is such that the overpressure only appears when the shaft 48 is at the low end of travel.
  • the part 97 has housings 99 in which rods 100 which have spheres 101 come to cooperate.
  • the tubular body integral with the part 97 flexes relative to the tubular body integral with the part 98.
  • these two parts have the same role as a hollow universal joint.
  • the member to be actuated is a stabilizer with variable geometry.
  • the remote control mechanism of this stabilizer is the same as that described above.
  • FIG. 11 describes the mechanism for varying the position of one or more blades of an integrated stabilizer.
  • Figure 11 can be considered as the lower part of Figure 9A.
  • grooves 92 At the lower end of the body 44 are grooves 92 whose depth differs depending on the angular sector concerned. Apply to the bottom of these grooves pushers 93 on which rest blades 94 straight or of helical shape under the effect of leaf return springs 95 positioned under protective covers 96.
  • the pushers 93 will be on a sector of the groove 92, the depth of which will be different. This will cause a translation of the blades, either by moving away, or by approaching the axis of the body.
  • FIG. 11 shows on the right side a blade in the "retracted” position and on the left side a blade in the "extended” position.
  • FIG. 12 shows the developed curve of the profile of the bottom of the groove 92. This profile can correspond, for example, to the case of three blades controlled from the same groove.
  • the abscissa represents the radius of the groove bottom as a function of the angle at the center from a reference angular position. Since we are ordering the three blades from of the same groove and on one turn, the profile is reproduced identically every 120 degrees. This is why it was only represented on 120 degrees.
  • the finger 93 of a stabilizer blade cooperates with the portion of the groove bottom profile corresponding to the bearing 1A, this blade is in the entered position.
  • a rotation of 40 degrees of the groove causes a modification of the radius of the groove bottom from the position corresponding to the bearing 1A to that corresponding to the bearing 2A and therefore to an intermediate position of output of the blade.
  • Another rotation of 40 degrees leads to an increase in the bottom groove radius corresponding to the bearing 3A and to a maximum output of the blade. Between each landing a ramp X allows a gradual exit of the blade.
  • the ramp Y is a descending ramp which returns the device to the retracted position corresponding to the bearing 4A of the same value as the bearing 1A.
  • the radius of curvature of the trajectory of the drilling tool may be modified by variation of the geometry (for example the diameter) of the stabilizer, in addition to the methods currently available (variation of the weight per l tool, variation of the rotation speed etc ).
  • FIG. 14 represents the projection of the trajectory on the vertical plane and FIG. 15 represents the projection of the trajectory on the horizontal plane.
  • Reference 102 designates the substantially vertical phase of drilling. This phase is carried out by turning the entire packing from the drill string.
  • the diameter of the variable geometry stabilizer 39 is preferably equal to the diameter of the upper fixed geometry stabilizer 41.
  • the reference 103 designates the initiation of the deviation from 0 to about 10 degrees which is obtained by an orientation of the elbow 37 in the desired azimuth of the drilling followed by a rotary drive of the tool 35 from the motor of bottom 36, without the entire drill string being driven from the drill string.
  • the radius of curvature of the well can be adjusted by varying the diameter of the variable geometry stabilizer 39. Thus, for example, for an inclination less than 5 degrees, the radius of curvature increases as the diameter of the stabilizer increases. This trend is reversed for larger slopes.
  • Reference 104 designates the phase of angle rise of about 10 degrees to the desired inclination, without intervention on the direction of the well. This phase is achieved by rotating the packing as a whole from the drill string. The radius of curvature is adjusted by the diameter of the variable geometry stabilizer 39.
  • Reference 105 designates an azimuth correction phase which can be carried out with or without angle correction. In the case of Figures 14 and 15, there is no angle correction. This azimuth correction is effected by orienting the bent element in the appropriate direction to achieve the desired orientation correction and driving the tool by the downhole motor, without there being any a drive of the entire packing by the drill string.
  • variable geometry stabilizer 39 makes it possible to control the radius of curvature of the path.
  • the reference 106 designates a drilling phase at constant inclination without controlling the azimuth. This drilling phase can be carried out by rotating the entire drilling string from the drill string.
  • the phase referenced 107 is an azimuth correction phase of the same type as that described above and which bears the reference 105.
  • the phases referenced 108 and 110 are drilling phases at constant inclination without azimuth control. They are of the same type as the phase which bears the reference 106.
  • the phases referenced 109 and 111 are phases for decreasing the angle of inclination.
  • Reference 112 designates the target to be reached by drilling.
  • FIGS. 16 to 18 illustrate the control of the direction of drilling with the aid of a lining comprising three stabilizers, a variable geometry stabilizer 113 and two fixed geometry stabilizers located on either side of the variable geometry stabilizer.
  • the inclination of the borehole is assumed to be 30 degrees from the vertical.
  • the reference 114 designates the stabilizer with upper fixed geometry and the reference 115 the stabilizer with lower fixed geometry located near the drilling tool 116.
  • the fixed stabilizer 115 is integral with the body of the engine 117.
  • the intermediate position of the stabilizer blades 113 shown in FIG. 16 corresponds to drilling at a constant inclination angle.
  • the blades of the variable stabilizer 113 are in the maximum entry position. This corresponds to an increase in the angle of inclination and the tool 116 tends to start in the direction of the arrow 120.
  • the azimuth control by a packing such as that shown in Figures 16 to 18 is possible when it includes at least one stabilizer with shift (or off-set stabilizer, whether or not it has variable geometry.
  • Figures 19 to 21 correspond to a lining similar to that of Figures 16 to 18, but which further comprises a bent element 121.
  • the elements identical to Figures 19 to 21 and 16 to 18 bear identical references.
  • the elbow 121 is assumed to be of fixed geometry and has a deflection angle close to 1 degree.
  • the drive of the entire packing by the drill string causes drilling at constant inclination.
  • the elbow element 121 has only a very small influence on the behavior of the lining.
  • the bend 121 is positioned so as to orient the borehole towards the bottom of the figure in the direction of the arrow 119.
  • This position represented in phantom 122 is qualified by the terms "Low side" by the driller.
  • the angular position of the bent element 121 is generally verified using conventional measurement means positioned in the drill string.
  • the adjustment of this position is obtained by rotation of the drill string by an angle of an appropriate value from the surface.
  • the tool 116 is driven in rotation by the motor 117.
  • variable geometry centralizer 113 amplifies the reduction in the angle of inclination.
  • FIG. 21 represents a bend oriented upwards, generally qualified as "high side” by the driller, as represented by the dashed line 123.
  • the angle of inclination is considered with respect to the vertical direction.
  • FIG. 22 represents the case where the member to be actuated 89 is situated on the same side as the drilling tool 88 relative to the energy transformation zone 87 of the engine, while the sink means 86 for actuating the element 89 are located on the opposite side.
  • the reference 90 designates the upper end of the energy transformation zone 87 of the motor.
  • Reference 85 designates the information detection means. These means can be placed either above the upper end 90 or below, in particular when the information for triggering the actuation is transmitted by the weight on the tool.
  • FIG. 23 represents the case where the detection means 85 are located above the upper end 90 of the energy transformation zone 87 of the engine and where the power means for controlling the actuating member are located below this upper end 90.

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Abstract

The present invention relates to a drilling assembly comprising a drilling motor (87), a member to be actuated (89), information detection means (85) and power means (86) for controlling this member, the motor having an energy conversion zone (87) making it possible to drive a drilling tool in rotation, said zone having an upper end (90). The invention is characterised in that the said member to be actuated and at least one of the elements of the assembly consisting of said detection means and of said power means are located on either side of said upper end. <IMAGE>

Description

La présente invention concerne un équipement pour garniture de forage éventuellement à trajectoire contrôlée et la garniture elle-même.The present invention relates to equipment for a drill string possibly with a controlled path and the string itself.

Cet équipement est destiné à être placé sur une garniture elle-même destinée à être placée à l'extrêmité d'un train de tiges de forage. Cette garniture permet de maîtriser en temps réel les variations de direction et d'inclinaison du forage. En outre, elle permet de maîtriser l'azimut, le rayon de courbure de façon précise et de réduire les phénomènes de frottement et de limiter les risques de coïncement et ceci sans nécessiter de remonter ladite garniture en surface.This equipment is intended to be placed on a lining itself intended to be placed at the end of a drill string. This lining makes it possible to control variations in direction and inclination of the borehole in real time. In addition, it makes it possible to control the azimuth, the radius of curvature in a precise manner and to reduce the phenomena of friction and to limit the risks of coincidence and this without requiring to raise said lining on the surface.

L'équipement de garniture de forage selon la présente invention comporte un moteur de forage, un organe à actionner, des moyens de détection d'information et des moyens de puissance pour commander cet organe. Le moteur comporte une zone de transformation d'énergie qui permet d'entraîner en rotation un outil de forage, cette zone a une extrêmité supérieure. L'équipement de forage comporte un circuit pour la circulation du fluide de forage à travers la garniture de forage. Selon la présente invention l'organe à actionner et au moins l'un des éléments de l'ensemble constitué par les moyens de détection et les moyens de puissance sont situés de part et d'autre de ladite extrêmité supérieure. Les moyens de détections sont adaptés à détecter des informations transmises par le fluide de forage. Les moyens de puissance et l'organe sont reliés mécaniquement, c'est-à-dire que le transfert de mouvement entre les moyens de puissance et l'organe s'effectuent mécaniquement et non hydrauliquement.The drill string equipment according to the present invention comprises a drilling motor, a member to be actuated, information detection means and power means for controlling this member. The motor has an energy transformation zone which makes it possible to drive a drilling tool in rotation, this zone has an upper end. The drilling equipment comprises a circuit for the circulation of the drilling fluid through the drilling string. According to the present invention, the member to be actuated and at least one of the elements of the assembly constituted by the detection means and the power means are located on either side of said upper end. The detection means are adapted to detect information transmitted by the drilling fluid. The power means and the member are mechanically connected, that is to say that the transfer of movement between the power means and the member takes place mechanically and not hydraulically.

Les deux éléments de cet ensemble peuvent être situés d'un même côté relativement à l'extrêmité supérieure.The two elements of this assembly can be located on the same side relative to the upper end.

L'organe à actionner et l'outil de forage peuvent être situés d'un même côté relativement à l'extrêmité supérieure.The actuator and the drilling tool can be located on the same side relative to the upper end.

Les moyens de détection peuvent être adaptés à détecter l'une au moins des grandeurs suivantes, une vitesse de rotation telle la vitesse de rotation du rotor du moteur, une contrainte mécanique telle une contrainte liée au poids appliqué sur l'outil de forage, une pression de fluide, un débit de fluide, et une séquence prédéterminée concernant une ou plusieurs des valeurs mentionnées ci-dessus.The detection means can be adapted to detect at least one of the following quantities, a speed of rotation such as the speed of rotation of the motor rotor, a mechanical stress such as a stress related to the weight applied to the drilling tool, a fluid pressure, fluid flow, and a predetermined sequence concerning one or more of the values mentioned above.

Les moyens de puissance peuvent prélever l'énergie nécessaire à la commande de l'organe à actionner sur un écoulement de fluide.The power means can draw the energy necessary for controlling the member to be actuated from a flow of fluid.

Les moyens de puissance peuvent être situés d'un côté opposé à l'organe à actionner relativement à l'extrêmité supérieure. Un élément de transmission notamment mécanique transmet alors de part et d'autre de l'extrêmité supérieure le mouvement d'actionnement de l'organe.The power means can be located on a side opposite the member to be actuated relative to the upper end. A transmission element in particular mechanical then transmits on either side of the upper end the actuation movement of the member.

L'élément de transmission peut également servir de corps au moteur de forage.The transmission element can also serve as a body for the drilling motor.

L'élément de transmission peut transmettre un moment de rotation.The transmission element can transmit a torque.

Les moyens de puissance peuvent comporter un arbre transformant un mouvement axial en un mouvement de rotation.The power means may include a shaft transforming an axial movement into a rotational movement.

L'équipement selon l'invention peut comporter des moyens d'émission d'une information adaptée à émettre un signal lorsque l'organe à actionner l'a été effectivement.The equipment according to the invention may include means for transmitting information suitable for transmitting a signal when the member to be actuated has actually been.

L'organe à actionner peut être un élément coudé à angle variable situé entre la zone de transformation d'énergie et l'outil de forage ou un stabilisateur à géométrie variable situé entre ladite extrêmité supérieure et l'outil de forage.The member to be actuated can be a variable angle bent element located between the energy transformation zone and the drilling tool or a variable geometry stabilizer located between said upper end and the drilling tool.

L'organe à actionner peut être intégré au moteur de mine.The actuator can be integrated into the mine engine.

L'organe de détection et les moyens de puissance peuvent être intégrés au moteur.The detection device and the power means can be integrated into the engine.

La garniture selon la présente invention comprend un outil de forage placé à l'extrêmité inférieure de ladite garniture, un moteur d'entraînement en rotation dudit outil ainsi qu'au moins un stabilisateur à géométrie variable.The packing according to the present invention comprises a drilling tool placed at the lower end of said packing, a motor for rotating said tool and at least one stabilizer with variable geometry.

La garniture selon l'invention pourra comporter un autre stabilisateur et/ou un élément coudé.The packing according to the invention may include another stabilizer and / or a bent element.

L'élément coudé pourra être à angle fixe ou à angle variable. L'élément coudé pourra être intégré audit moteur.The bent element may be at fixed angle or at variable angle. The bent element can be integrated into said motor.

Le stabilisateur à géométrie variable pourra comporter des moyens adaptés à faire varier la distance entre l'axe de ladite garniture et la surface d'appui d'au moins une lame du stabilisateur et/ou des moyens adaptés à faire varier au moins axialement la position de la surface d'appui d'au moins une lame dudit stabilisateur.The variable geometry stabilizer may include means adapted to vary the distance between the axis of said lining and the bearing surface of at least one blade of the stabilizer and / or means adapted to vary at least axially the position of the bearing surface of at least one blade of said stabilizer.

La garniture selon la présente invention pourra comporter au moins un stabilisateur qui est solidaire en rotation dudit outil.The packing according to the present invention may comprise at least one stabilizer which is integral in rotation with said tool.

La garniture selon la présente invention pourra comporter au moins un stabilisateur solidaire en rotation du corps du moteur.The lining according to the present invention may comprise at least one stabilizer integral in rotation with the body of the engine.

Le ou les stabilisateur(s) à géométrie variable pourront être télécommandés éventuellement depuis la surface.The stabilizer (s) with variable geometry may be remotely controlled optionally from the surface.

La garniture selon la présente invention pourra comporter un stabilisateur à géométrie variable ainsi que deux autres stabilisateurs placés de part et d'autre dudit stabilisateur à géométrie variable. L'élément coudé pourra être intégré audit moteurThe lining according to the present invention may include a stabilizer with variable geometry as well as two other stabilizers placed on either side of said stabilizer with variable geometry. The bent element can be integrated into said motor

Bien entendu la garniture comportant l'équipement selon l'invention pourra assurer le contrôle de l'azimut (de la direction du forage), ce qui pourra être facilité grâce à un élément coudé intégré dans le moteur de fond aucune rotation n'étant appliquée au train de tiges depuis la surface.Of course, the gasket comprising the equipment according to the invention will be able to control the azimuth (of the direction of drilling), which may be facilitated by means of a bent element integrated in the downhole motor, no rotation being applied. to the drill string from the surface.

La maîtrise du rayon de courbure est facilitée par l'association d'un coude et d'un stabilisateur.The control of the radius of curvature is facilitated by the association of an elbow and a stabilizer.

Par un élément coudé, on entend un organe introduisant ou pouvant introduire localement, si ce n'est ponctuellement, une discontinuité de la direction de l'axe du train de tiges. C'est-à-dire, que l'axe de la garniture de forage est une ligne brisée au niveau de l'élément coudé.By a bent element is meant a member introducing or possibly introducing locally, if not punctually, a discontinuity in the direction of the axis of the drill string. That is to say, the axis of the drill string is a broken line at the bent element.

La présente invention sera mieux comprise et ses avantages apparaîtront plus clairement à la description qui suit d'exemples particuliers nullement limitatifs illustrés par les figures ci-annexées, parmi lesquelles

  • - la figure 1 représente une garniture de forage,
  • - les figures 2 à 4 montrent différents types de stabilisateurs à géométrie variable,
  • - la figure 5 illustre une garniture comportant trois stabilisateurs dont l'un au moins est à géométrie variable,
  • - les figures 6 et 7 montrent deux variantes de disposition d'un stabilisateur,
  • - la figure 8 illustre un mode de réalisation particulier à trois stabilisateurs et à un élément coudé,
  • - les figures 9A et 9B représentent un mode de réalisation de la présente invention dans lequel on peut faire varier l'angle d'un coude se situant au niveau du joint universel d'un moteur de fond,
  • - la figure 10 représente le dispositif de la figure 9B dans une configuration différente,
  • - la figure 11 représente la partie inférieure d'un deuxième mode de réalisation de la présente invention venant en lieu et place de la figure 9B, dans lequel on peut faire varier la position d'une ou plusieurs lames d'un stabilisateur par rapport à l'axe principal du corps tubulaire extérieur. Cette figure comporte deux demi-coupes représentant deux positions différentes des lames du stabilisateur,
  • - la figure 12 montre une vue développée d'un profil de fond de gorge utilisé dans le dispositif représenté à la figure 11,
  • - la figure 13 illustre un détail d'organe de transmission de couple entre deux éléments tubulaire tout en permettant une flexion entre ces deux éléments, cette figure représente ce détail sous la forme développée,
  • - les figures 14 et 15 représentent la trajectoire d'un forage,
  • - les figures 16 à 18 montrent la manière de contrôler la trajectoire d'un forage dans le cas d'utilisation d'une garniture comportant trois stabilisateurs dont l'un est à géométrie variable,
  • - les figures 19 à 21 illustrent la même chose dans le cas où la garniture comporte en plus un élément coudé, et
  • - les figures 22 et 23 illustrent deux variantes d'agencement des différents éléments de l'équipement selon l'invention.
The present invention will be better understood and its advantages will appear more clearly on the following description of particular, non-limiting examples illustrated by the appended figures, among which
  • FIG. 1 represents a drill string,
  • FIGS. 2 to 4 show different types of stabilizers with variable geometry,
  • FIG. 5 illustrates a packing comprising three stabilizers, at least one of which is of variable geometry,
  • - Figures 6 and 7 show two alternative arrangements of a stabilizer,
  • FIG. 8 illustrates a particular embodiment with three stabilizers and with a bent element,
  • FIGS. 9A and 9B represent an embodiment of the present invention in which the angle of an elbow which is situated at the level of the universal joint of a downhole motor can be varied,
  • FIG. 10 represents the device of FIG. 9B in a different configuration,
  • - Figure 11 shows the lower part of a second embodiment of the present invention instead of Figure 9B, in which the position of one or more blades of a stabilizer can be varied relative to the main axis of the outer tubular body. This figure includes two half-sections representing two different positions of the stabilizer blades,
  • FIG. 12 shows a developed view of a groove bottom profile used in the device shown in FIG. 11,
  • FIG. 13 illustrates a detail of a torque transmission member between two tubular elements while allowing bending between these two elements, this figure represents this detail in the developed form,
  • FIGS. 14 and 15 represent the trajectory of a borehole,
  • FIGS. 16 to 18 show the way of controlling the trajectory of a borehole in the case of the use of a lining comprising three stabilizers, one of which has variable geometry,
  • FIGS. 19 to 21 illustrate the same thing in the case where the lining additionally comprises a bent element, and
  • - Figures 22 and 23 illustrate two alternative arrangements of the various elements of the equipment according to the invention.

Dans le mode de réalisation de la figure 1, la référence 1 désigne la surface du sol à partir de laquelle on réalise le forage d'un puits 2. La référence 3 désigne l'installation de surface dans son ensemble.In the embodiment of FIG. 1, the reference 1 designates the ground surface from which a well 2 is drilled. The reference 3 designates the surface installation as a whole.

L'équipement de forage 4 comporte un train de tiges de forage 5 à l'extrêmité duquel est fixée une garniture de forage 6.The drilling equipment 4 comprises a drill string 5 at the end of which a drilling string 6 is fixed.

La garniture de forage 6 correspond à l'extrêmité inférieure de l'équipement de forage et peut être considérée comme faisant partie du train de tiges de forage.The drill string 6 corresponds to the lower end of the drilling equipment and can be considered as part of the drill string.

Une garniture de forage présente généralement une longueur de quelques dizaines de mètres, dont la trentaine de mètres la plus proche de l'outil de forage est généralement considérée comme active en ce qui concerne le contrôle de la trajectoire.A drill string generally has a length of a few tens of meters, of which the thirty meters closest to the drilling tool is generally considered to be active as regards the control of the trajectory.

Dans le mode de réalisation de la figure 1, la garniture de forage comporte un outil de forage 7, un moteur de fond 8 et un stabilisateur à géométrie variable 9.In the embodiment of FIG. 1, the drill string includes a drilling tool 7, a downhole motor 8 and a variable geometry stabilizer 9.

Dans ce mode de réalisation l'outil de forage 7 peut être entraîné en rotation par le moteur de fond 8, ou par le train de tiges 5 qui peut être entraîné en surface par des moyens moteurs 10, tels qu'une table tournante.In this embodiment, the drilling tool 7 can be driven in rotation by the bottom motor 8, or by the drill string 5 which can be driven on the surface by motor means 10, such as a rotary table.

Par stabilisateur à géométrie variable, on entend, selon la présente invention, que l'on peut agir sur celui-ci pour faire varier la configuration géométrique des points d'appuis des lames sur les parois du puits foré, cette variation devant être considérée pour une même position de la garniture dans le puits foré.By variable geometry stabilizer is meant, according to the present invention, that it can be acted upon to vary the geometric configuration of the support points of the blades on the walls of the drilled well, this variation having to be considered for the same position of the lining in the drilled well.

Sur les figures 2 à 4 on a représenté différents types de stabilisateurs à géométrie variable.Figures 2 to 4 show different types of stabilizers with variable geometry.

La référence 11 désigne la portion de tige qui porte le stabilisateur 12.The reference 11 designates the portion of rod which carries the stabilizer 12.

Sur la figure 2 le stabilisateur comporte plusieurs lames dont deux sont représentées : les lames 13 et 14.In FIG. 2, the stabilizer comprises several blades, two of which are shown: blades 13 and 14.

Dans ce mode de réalisation les lames peuvent se déplacer de manière à faire varier la distance d qui sépare l'axe 15 de la portion de tige 11, de la surface de frottement 16 de la lame 14 ou 13.In this embodiment, the blades can move so as to vary the distance d which separates the axis 15 from the rod portion 11, from the friction surface 16 of the blade 14 or 13.

Sur la figure 2 les flèches représentent le mouvement des lames. Des positions possibles des lames ont été représentées en pointillés.In Figure 2 the arrows represent the movement of the blades. Possible positions of the blades have been shown in dotted lines.

La figure 3 représente un stabilisateur à géométrie variable dans lequel les lames 18 se déplacent axialement, comme représenté par les flèches. Les pointillés représentent des positions possibles des lames 18.FIG. 3 represents a stabilizer with variable geometry in which the blades 18 move axially, as represented by the arrows. The dotted lines represent possible positions of the blades 18.

La figure 4 représente le cas où il y a une seule lame 17 qui se déplace. Ce type de stabilisateur est souvent qualifié de "off-set". Bien entendu on obtient le même effet de décentrement de l'axe 15 en ayant plusieurs lames mobiles placées d'un même côté d'un plan axial contenant l'axe 15, ou bien en faisant se mouvoir plus amplement les lames se trouvant d'un même côté d'un plan axial contenant l'axe 15 que les lames se trouvant de l'autre côté de ce même plan.Figure 4 shows the case where there is a single blade 17 which moves. This type of stabilizer is often called "off-set". Obviously, the same effect of decentering the axis 15 is obtained by having several movable blades placed on the same side of an axial plane containing the axis 15, or by making the blades located from the same side of an axial plane containing the axis 15 as the blades located on the other side of this same plane.

On ne sortira pas du cadre de la présente invention en utilisant des stabilisateurs à géométrie variable d'autres types que ceux décrits précédemment, notamment en utilisant des lames qui combinent les différents mouvements mentionnés précédemment.It will not depart from the scope of the present invention by using stabilizers with variable geometry of other types than those described above, in particular by using blades which combine the different movements mentioned above.

Bien entendu, les lames pourront avoir une forme hélicoïdale, comme représenté à la figure 5, notamment pour le stabilisateur central.Of course, the blades may have a helical shape, as shown in Figure 5, especially for the central stabilizer.

La figure 5 représente un mode de réalisation différent de celui de la figure 1.FIG. 5 represents an embodiment different from that of FIG. 1.

Dans ce nouveau mode de réalisation la référence 19 désigne l'outil de forage qui est fixé à un arbre 20 entraîné par le moteur 21.In this new embodiment, the reference 19 designates the drilling tool which is fixed to a shaft 20 driven by the motor 21.

La référence 22 désigne un stabilisateur à géométrie fixe comportant des lames 23 rectilignes et parallèles à l'axe de la garniture 24.The reference 22 designates a stabilizer with fixed geometry comprising blades 23 rectilinear and parallel to the axis of the lining 24.

La référence 25 désigne un stabilisateur à géométrie variable comportant des lames 26 dont les surfaces de frottement ou de coupe 27 sont mobiles.The reference 25 designates a variable geometry stabilizer comprising blades 26 whose friction or cutting surfaces 27 are movable.

Dans ce mode de réalisation les lames ont une forme hélicoïdale.In this embodiment the blades have a helical shape.

La référence 28 désigne un stabilisateur à géométrie fixe à lame hélicoïdale 29.The reference 28 designates a stabilizer with a fixed geometry with a helical blade 29.

Le moteur 21 peut être un moteur à lobes du type "Moineau", ou une turbine alimentée en fluide de forage à partir d'un passage 30 aménagé dans la garniture, ce passage étant lui-même alimenté en fluide de forage à partir du train de tiges qui est creux. Après avoir traversé le moteur 21 le fluide de forage est dirigé vers l'outil 19 pour évacuer les débris.The motor 21 can be a lobe motor of the "Sparrow" type, or a turbine supplied with drilling fluid from a passage 30 fitted in the lining, this passage itself being supplied with drilling fluid from the drill string which is hollow. After passing through the motor 21 the drilling fluid is directed towards the tool 19 to evacuate the debris.

Le moteur 21 pourra également être un moteur électrique alimenté par exemple depuis la surface par l'intermédiaire d'un câble.The motor 21 may also be an electric motor supplied for example from the surface via a cable.

Sur la figure 5 le stabilisateur 25 à géométrie variable est entouré de part et d'autre par des stabilisateurs à géométrie fixe 22 et 28. Cette disposition est avantageuse, mais nullement limitative. De même, la garniture pourra comporter plusieurs stabilisateurs à géométrie variable.In FIG. 5, the stabilizer 25 with variable geometry is surrounded on either side by stabilizers with fixed geometry 22 and 28. This arrangement is advantageous, but in no way limiting. Similarly, the lining may include several stabilizers with variable geometry.

Concernant le stabilisateur inférieur, c'est-à-dire celui qui est le plus près de l'outil 19, celui-là pourra être placé soit sur le corps 32 extérieur du moteur 33, comme c'est le cas de la figure 6, soit sur l'arbre 34 d'entraînement en rotation de l'outil 19. C'est le cas de la figure 7. Sur ces deux figures le stabilisateur porte la référence 31.Regarding the lower stabilizer, that is to say the one which is closest to the tool 19, this can be placed either on the external body 32 of the motor 33, as is the case in FIG. 6 , or on the shaft 34 for driving the tool 19 in rotation. This is the case in FIG. 7. In these two figures, the stabilizer bears the reference 31.

La garniture selon l'invention pourra comporter un élément coudé à angle variable ou fixe.The lining according to the invention may include a bent element with a variable or fixed angle.

La figure 8 représente une telle garniture. Cette garniture qui est particulièrement performante comporte, en ce qui concerne sa partie inférieure (environ 30 premiers mètres) :
- un outil de forage 35 adapté aux terrains à forer, tel un outil à molettes, à élément de coupe en diamant polycristallin ou tout autre matériau synthétique et pouvant supporter une vitesse de rotation cohérente avec l'utilisation d'un moteur de fond. Il est nécessaire de choisir un outil de forage dont la durée de vie sera importante.
- un moteur de fond (ici volumétrique) 36 dont le corps forme un élément coudé ou coude 37 dans sa moitié inférieure et équipé d'un stabilisateur 38 positionné sur la partie coudée du moteur 36, le coude 37 aura un angle de préférence inférieur à 3 degrés.
- un stabilisateur à diamètre variable 39 qui pourra être télécommandé depuis la surface.
- une masse tige 40 comportant des moyens de mesure en cours de forage (MwD) mesurant les principaux paramètres directionnels (Inclinaison, Azimut, Face outil) et les transmettant vers la surface.
- un stabilisateur 41 à diamètre constant
- la garniture comprendra ensuite des masses-tiges 42, éventuellement un ou plusieurs autres stabilisateurs, des tiges lourdes, une coulisse de battage, l'ensemble étant relié à la surface par des tiges de forage.Figure 8 shows such a packing. This particularly efficient lining includes, with regard to its lower part (approximately 30 first meters):
- A drilling tool 35 adapted to the ground to be drilled, such as a rotary cutter tool, with a polycrystalline diamond cutting element or any other synthetic material and capable of withstanding a rotation speed consistent with the use of a downhole motor. It is necessary to choose a drilling tool with a long service life.
- a downhole motor (here volumetric) 36 whose body forms a bent element or elbow 37 in its lower half and equipped with a stabilizer 38 positioned on the bent part of the motor 36, the elbow 37 will have an angle preferably less than 3 degrees.
- a variable diameter stabilizer 39 which can be remotely controlled from the surface.
a rod mass 40 comprising measuring means during drilling (MwD) measuring the main directional parameters (Tilt, Azimuth, Tool face) and transmitting them to the surface.
- a constant diameter stabilizer 41
- The lining will then comprise drill collars 42, possibly one or more other stabilizers, heavy rods, a threshing slide, the assembly being connected to the surface by drill rods.

Les figures suivantes montrent des exemples de réalisation selon la présente invention d'un stabilisateur à géométrie variable, ou d'un élément coudé à angle variable.The following figures show exemplary embodiments according to the present invention of a variable geometry stabilizer, or of a variable angle bent element.

Les figures 9A, 9B et 10 montrent un mode de réalisation particulièrement avantageux d'un élément coudé à angle variable. Selon ce mode de réalisation un élément de forme tubulaire comporte dans sa partie supérieure un filetage 59 permettant la liaison mécanique à la garniture de forage et dans sa partie inférieure un filetage 60 sur l'arbre de sortie 46, afin de visser l'outil de forage 47.FIGS. 9A, 9B and 10 show a particularly advantageous embodiment of a bent element with variable angle. According to this embodiment, a tubular element has in its upper part a thread 59 allowing the mechanical connection to the drill string and in its lower part a thread 60 on the output shaft 46, in order to screw the tool. drilling 47.

Les principales fonctions sont assurées :

  • A. par le moteur de fond 55 représenté sur la figure 9A sous forme d'un moteur volumétrique multilobes de type Moineau, mais pouvant être tout type de moteur de fond (volumétrique ou turbine) couramment utilisé pour la foration terrestre et qui ne feront donc pas l'objet d'une description détaillée. La référence 91 désigne la zone de transformation d'énergie du moteur. La référence 90 désigne l'extrémité supérieure de cette zone.
  • B. par un mécanisme de télécommande 62 ayant pour fonction de capter l'information de changement de position et de provoquer la rotation différentielle du corps tubulaire 44 relativement au corps tubulaire 43.
  • C. par un mécanisme 64 d'entraînement et d'encaissement des efforts axiaux et latéraux reliant le moteur de fond 55 à l'arbre de sortie 46 qui ne sera pas décrit ici, car il est connu de l'homme de métier.
  • D. par un mécanisme de variation de la géométrie 63 basé sur la rotation du corps tubulaire 44. La référence 57 désigne un un joint universel. Celui-ci est utile lorsque le moteur est de type Moineau ou/et lorsqu'il est utilisé un élément coudé 63.
The main functions are ensured:
  • A. by the downhole motor 55 shown in FIG. 9A in the form of a multi-lobe volumetric motor of the Sparrow type, but which can be any type of downhole motor (volumetric or turbine) commonly used for land drilling and which therefore will not not the subject of a detailed description. The reference 91 designates the energy transformation zone of the motor. Reference 90 designates the upper end of this zone.
  • B. by a remote control mechanism 62 having the function of picking up the information of change of position and of causing the differential rotation of the tubular body 44 relative to the tubular body 43.
  • C. by a mechanism 64 for driving and collecting axial and lateral forces connecting the downhole motor 55 to the output shaft 46 which will not be described here, since it is known to those skilled in the art.
  • D. by a geometry variation mechanism 63 based on the rotation of the tubular body 44. The reference 57 designates a a universal joint. This is useful when the motor is of the sparrow type and / or when an elbow element 63 is used.

Le mécanisme de télécommande se compose d'un arbre 48 pouvant coulisser dans sa partie supérieure dans l'alésage 65 du corps 43 et pouvant coulisser dans sa partie inférieure dans l'alésage 66 du corps 44. Cet arbre comporte des cannelures mâles 49 engrenant dans des cannelures femelles du corps 43, des rainures 50 alternativement droites (parallèles à l'axe du corps tubulaire 43) et obliques (inclinées par rapport à l'axe du corps tubulaire 43) dans lesquelles viennent s'engager des doigts 67 coulissant suivant un axe perpendiculaire à celui du déplacement de l'arbre 48 et maintenu en contact avec l'arbre par des ressorts 68, des cannelures mâles 51 engrenant avec des cannelures femelles du corps 44 uniquement lorsque l'arbre 48 est en position haute.The remote control mechanism consists of a shaft 48 which can slide in its upper part in the bore 65 of the body 43 and which can slide in its lower part in the bore 66 of the body 44. This shaft has male grooves 49 meshing in female splines of the body 43, grooves 50 alternately straight (parallel to the axis of the tubular body 43) and oblique (inclined with respect to the axis of the tubular body 43) in which fingers 67 slide sliding along a axis perpendicular to that of the displacement of the shaft 48 and kept in contact with the shaft by springs 68, male splines 51 meshing with female splines of the body 44 only when the shaft 48 is in the high position.

L'arbre 48 est équipé dans sa partie basse d'un dusage 52 en face duquel se trouve une aiguille 53 coaxiale au déplacement de l'arbre 48. Un ressort de rappel 54 maintient l'arbre en position haute, les cannelures 51 engrenant dans les cannelures femelles équivalentes du corps 44. Les corps 43 et 44 sont libres en rotation au niveau de la portée tournante 69 coaxiale aux axes des corps 43 et 44 et composée de rangées de galets cylindriques 70 insérés dans leurs chemins de roulement 72 et extractibles à travers les orifices 74 par démontage de la porte 71.The shaft 48 is equipped in its lower part with a bore 52 in front of which is a needle 53 coaxial with the movement of the shaft 48. A return spring 54 maintains the shaft in the high position, the splines 51 meshing in the equivalent female splines of the body 44. The bodies 43 and 44 are free to rotate at the level of the rotating surface 69 coaxial with the axes of the bodies 43 and 44 and composed of rows of cylindrical rollers 70 inserted in their raceways 72 and extractable at through the orifices 74 by dismantling the door 71.

Le dusage 52 et l'aiguille 53 forment des moyens de détection d'une information en l'occurence un seuil de débit. L'arbre 48 avec ses aménagements constitue les moyens de puissance pour activer l'élément coudé 64 par l'intermédiaire du corps tubulaire 44 qui constitue un élément de transmission.The nozzle 52 and the needle 53 form means for detecting information in this case a flow threshold. The shaft 48 with its arrangements constitutes the power means for activating the bent element 64 via the tubular body 44 which constitutes a transmission element.

Une réserve d'huile 76 est maintenue à la pression du fluide de forage par l'intermédiaire d'un piston libre annulaire 77. L'huile vient lubrifier les surfaces coulissantes de l'arbre 48 par l'intermédiaire du passage 78.A reserve of oil 76 is maintained at the pressure of the drilling fluid by means of an annular free piston 77. The oil lubricates the sliding surfaces of the shaft 48 by way of the passage 78.

L'arbre 48 est usiné de telle sorte qu'un alésage 79 axial autorise le passage du fluide de forage selon la flêche f.The shaft 48 is machined so that an axial bore 79 allows the passage of the drilling fluid according to the arrow f.

Le mécanisme de variation d'angle à proprement parler qui est l'organe à actionner dans cet exemple comporte un corps tubulaire 45 qui est solidaire en rotation du corps tubulaire 44 par l'intermédiaire d'un accouplement 56. Le corps tubulaire 45 peut tourner par rapport au corps tubulaire 43 au niveau de la portée tournante 63 comprenant des galets 75 et ayant un axe oblique par rapport aux axes des corps tubulaires 43 et 45.The angle variation mechanism itself which is the member to be actuated in this example comprises a tubular body 45 which is rotationally integral with the tubular body 44 by means of a coupling 56. The tubular body 45 can rotate with respect to the tubular body 43 at the level of the rotating surface 63 comprising rollers 75 and having an oblique axis with respect to the axes of the tubular bodies 43 and 45.

Un mode de réalisation envisageable pour l'accouplement 56 est représenté sur la figure 13.One possible embodiment for coupling 56 is shown in FIG. 13.

Le fonctionnement du mécanisme de télécommande est décrit ci-après. Ce type de télécommande se fonde sur une valeur-seuil du débit traversant le mécanisme suivant la flêche f.The operation of the remote control mechanism is described below. This type of remote control is based on a threshold value of the flow through the mechanism according to the arrow f.

Quand un débit Q traverse l'arbre 48 il se produit une différence de pression ΔP entre la partie amont 82 et la partie aval 83 de l'arbre 6. Cette différence de pression augmente quand le débit Q augmente en suivant une loi de variation du type ΔP = kQn, k étant une constante et n compris entre 1,5 et 2,0 en fonction des caractéristiques du fluide de forage. Cette différence de pression ΔP s'applique sur la section S de l'arbre 48 et crée une force F tendant à déplacer par translation l'arbre 48 vers le bas en comprimant le ressort de rappel 54. Pour une valeur-seuil du débit cette force F deviendra suffisamment importante pour vaincre la force de rappel du ressort et provoquera une légère translation de l'arbre. Du fait de cette translation la duse 52 viendra entourer l'aiguille 53 qui provoquera une forte diminution de la section de passage du fluide de forage et donc une forte augmentation de la différence de pression ΔP et donc une augmentation importante de la force F assurant la descente complète de l'arbre 48, malgré l'augmentation de la force de rappel du ressort 54 dûe à sa compression.When a flow Q crosses the shaft 48, there is a pressure difference ΔP between the upstream part 82 and the downstream part 83 of the shaft 6. This pressure difference increases when the flow Q increases by following a law of variation of the type ΔP = kQ n , k being a constant and n between 1.5 and 2.0 depending on the characteristics of the drilling fluid. This pressure difference ΔP is applied to the section S of the shaft 48 and creates a force F tending to move the shaft 48 downwards in translation by compressing the return spring 54. For a threshold value of the flow this force F will become large enough to overcome the return force of the spring and cause a slight translation of the shaft. Due to this translation, the nozzle 52 will surround the needle 53 which will cause a large decrease in the cross section of the drilling fluid and therefore a large increase in the pressure difference ΔP and therefore a significant increase in the force F ensuring the complete descent of the shaft 48, despite the increase in the return force of the spring 54 due to its compression.

De par la forme de l'usinage des gorges 50 décrite dans le brevet FR-2.432.079, les doigts 67 vont suivre la partie oblique des gorges 50 lors de la course descendante de l'arbre 48 et vont donc provoquer la rotation du corps tubulaire 44 par rapport au corps tubulaire 43, ce qui est rendu possible par le fait que les cannelures mâles 51 vont se désengager des cannelures femelles correspondantes du corps 44 au début de la course descendante de l'arbre 48.Due to the shape of the machining of the grooves 50 described in patent FR-2,432,079, the fingers 67 will follow the oblique part of the grooves 50 during the downward stroke of the shaft 48 and will therefore cause the body to rotate tubular 44 relative to the tubular body 43, which is made possible by the fact that the grooves males 51 will disengage from the corresponding female splines of the body 44 at the start of the downward travel of the shaft 48.

L'arbre étant arrivé en butée basse, le fait de couper le débit va permettre au ressort de rappel 54 de pousser l'arbre 48 vers le haut. Les doigts 67 suivront pendant cette course ascendante les parties rectilignes des gorges 50. En fin de course les cannelures 51 vont s'enclencher de nouveau afin de solidariser en rotation les corps tubulaires 43 et 44.The shaft having arrived at the bottom stop, the fact of cutting the flow will allow the return spring 54 to push the shaft 48 upwards. The fingers 67 will follow, during this upward stroke, the straight parts of the grooves 50. At the end of the race, the grooves 51 will engage again in order to secure in rotation the tubular bodies 43 and 44.

La figure 13 représente de manière développée des pièces 97 et 98 qui permettent de transmettre la rotation du corps tubulaire 44 au corps tubulaire 45 tout en permettant un mouvement angulaire relatif de ces deux corps tubulaires.FIG. 13 is a developed illustration of parts 97 and 98 which make it possible to transmit the rotation of the tubular body 44 to the tubular body 45 while allowing relative angular movement of these two tubular bodies.

Afin de transmettre une information en surface indiquant que l'arbre 43 a atteint sa position basse, l'aiguille 53 pourra comporter une variation de diamètre. Dans le cas de la figure 9A il s'agit d'une augmentation de diamètre 84. Ainsi lorsque la duse arrive au niveau de cette protubérance 84 il y a diminution de la section de passage du fluide ce qui se traduit par à débit constant une surpression dans le fluide de forage.In order to transmit surface information indicating that the shaft 43 has reached its low position, the needle 53 may include a variation in diameter. In the case of FIG. 9A, this is an increase in diameter 84. Thus when the nozzle arrives at the level of this protuberance 84 there is a reduction in the cross-section of the fluid which results in a constant flow overpressure in the drilling fluid.

Cette surpression est détectable en surface. La position de la protubérance 84 est telle que la surpression n'apparaît que lorsque l'arbre 48 est en fin de course basse.This overpressure is detectable on the surface. The position of the protuberance 84 is such that the overpressure only appears when the shaft 48 is at the low end of travel.

La pièce 97 comporte des logements 99 dans lesquels viennent coopérer des tiges 100 comportant des sphères 101. Ainsi bien que corps tubulaire solidaire de la pièce 97 fléchisse relativement au corps tubulaire solidaire de la pièce 98. Il y a entraînement en rotation d'un corps tubulaire par l'autre. Ainsi ces deux pièces ont le même rôle qu'un joint de cardan creux.The part 97 has housings 99 in which rods 100 which have spheres 101 come to cooperate. Thus although the tubular body integral with the part 97 flexes relative to the tubular body integral with the part 98. There is a rotation drive of a body tubular by the other. Thus these two parts have the same role as a hollow universal joint.

La variation de l'angle est obtenue par la rotation du corps tubulaire 44 relativement au corps tubulaire 43 qui provoque par l'intermédiaire du mécanisme d'entraînement 56 la rotation du corps tubulaire 45 par rapport à ce même corps tubulaire 43. Cette rotation se faisant autour d'un axe oblique par rapport aux deux axes des corps 43 et 45 va provoquer une modification de l'angle que forment les axes des corps 43 et 45. Cette variation d'angle est détaillée dans le brevet FR-2.432.079. La figure 10 montre la même partie du dispositif que celle représentée à la figure 9B, mais dans une position géométriquement différente.The variation of the angle is obtained by the rotation of the tubular body 44 relative to the tubular body 43 which causes, through the drive mechanism 56, the rotation of the tubular body 45 relative to this same tubular body 43. This rotation is doing around an axis oblique to the two axes of the bodies 43 and 45 will cause a change in the angle formed by the axes bodies 43 and 45. This angle variation is detailed in patent FR-2,432,079. Figure 10 shows the same part of the device as that shown in Figure 9B, but in a geometrically different position.

Il est décrit maintenant un mode de réalisation où l'organe à actionner est un stabilisateur à géométrie variable. Le mécanisme de télécommande de ce stabilisateur est le même que celui décrit précédemment.An embodiment is now described in which the member to be actuated is a stabilizer with variable geometry. The remote control mechanism of this stabilizer is the same as that described above.

La figure 11 décrit le mécanisme de variation de position d'une ou plusieurs lames d'un stabilisateur intégré. La figure 11 peut être considérée comme étant la partie inférieure de la figure 9A.FIG. 11 describes the mechanism for varying the position of one or more blades of an integrated stabilizer. Figure 11 can be considered as the lower part of Figure 9A.

A l'extrêmité inférieure du corps 44 sont usinées des gorges 92 dont la profondeur diffère en fonction du secteur angulaire concerné. Viennent s'appliquer au fond de ces gorges des poussoirs 93 sur lesquels s'appuient des lames 94 droites ou de forme nélicoïdale sous l'effet de ressorts de rappel à lames 95 positionnés sous des capots de protection 96.At the lower end of the body 44 are grooves 92 whose depth differs depending on the angular sector concerned. Apply to the bottom of these grooves pushers 93 on which rest blades 94 straight or of helical shape under the effect of leaf return springs 95 positioned under protective covers 96.

Le fonctionnement du mécanisme de variation de position d'une ou de plusieurs lames est indiqué ci-dessous.The operation of the position variation mechanism of one or more blades is shown below.

Lors de la rotation du corps tubulaire 44 par rapport au corps tubulaire 43 provoquée par Je déplacement de l'arbre 48, les poussoirs 93 vont se trouver sur un secteur de la gorge 92 dont la profondeur sera différente. Cela provoquera une translation des lames, soit en s'éloignant, soit en se rapprochant de l'axe du corps.During the rotation of the tubular body 44 relative to the tubular body 43 caused by the movement of the shaft 48, the pushers 93 will be on a sector of the groove 92, the depth of which will be different. This will cause a translation of the blades, either by moving away, or by approaching the axis of the body.

La figure 11 montre du côté droit une lame en position "rentrée" et du côté gauche une lame en position "sortie". Plusieurs positions intermédiaires sont envisageables, selon le pas de rotation angulaire du mécanisme télécommandé de rotation.FIG. 11 shows on the right side a blade in the "retracted" position and on the left side a blade in the "extended" position. Several intermediate positions are possible, depending on the angular rotation pitch of the remote-controlled rotation mechanism.

La figure 12 montre la courbe développée du profil du fond de la gorge 92. Ce profil peut correspondre, par exemple, au cas de trois lames commandées à partir d'une même gorge.FIG. 12 shows the developed curve of the profile of the bottom of the groove 92. This profile can correspond, for example, to the case of three blades controlled from the same groove.

L'abscisse représente le rayon du fond de gorge en fonction de l'angle au centre à partir d'une position angulaire de référence. Etant donné que l'on commande les trois lames à partir d'une même gorge et sur un tour, le profil se reproduit à l'identique tous les 120 degrés. C'est pour cela qu'il n'a été représenté que sur 120 degrés. Lorsque le doigt 93 d'une lame du stabilisateur coopère avec la portion du profil de fond de gorge correspondant au palier 1A, cette lame est en position entrée. Une rotation de 40 degrés de la gorge entraîne une modification du rayon de fond de gorge de la position correspondant au palier 1A à celle correspondant au palier 2A et donc à une position intermédiaire de sortie de la lame. Une autre rotation de 40 degrés entraîne une augmentation du rayon de fond de gorge correspondant au palier 3A et à une sortie maximum de la lame. Entre chaque palier une rampe X permet une sortie progressive de la lame.The abscissa represents the radius of the groove bottom as a function of the angle at the center from a reference angular position. Since we are ordering the three blades from of the same groove and on one turn, the profile is reproduced identically every 120 degrees. This is why it was only represented on 120 degrees. When the finger 93 of a stabilizer blade cooperates with the portion of the groove bottom profile corresponding to the bearing 1A, this blade is in the entered position. A rotation of 40 degrees of the groove causes a modification of the radius of the groove bottom from the position corresponding to the bearing 1A to that corresponding to the bearing 2A and therefore to an intermediate position of output of the blade. Another rotation of 40 degrees leads to an increase in the bottom groove radius corresponding to the bearing 3A and to a maximum output of the blade. Between each landing a ramp X allows a gradual exit of the blade.

La rampe Y est une rampe descendante qui ramène le dispositif à la position rentrée correspondant au palier 4A de même valeur que le palier 1A.The ramp Y is a descending ramp which returns the device to the retracted position corresponding to the bearing 4A of the same value as the bearing 1A.

Il est décrit maintenant une méthode de mise en oeuvre d'une telle garniture comportant un équipement selon l'invention et utilisant notamment les moyens d'entraînement en rotation de l'ensemble du train de tiges.There now follows a description of a method of implementing such a packing comprising equipment according to the invention and in particular using the means for driving the entire set of rods in rotation.

Une application de cette méthode est décrite ci-après, elle fait référence à la garniture de la figure 8.An application of this method is described below, it refers to the trim of Figure 8.

Cette garniture est particulièrement bien adaptée pour forer une section d'un puits, cette section forée comprenant :

  • 1. une phase verticale ;
  • 2. une amorce de déviation dans un azimut donné de 0 degré à 10 degrés, par exemple, en suivant une trajectoire précise ;
  • 3. une phase de montée en angle en suivant une trajectoire (rayon de courbure) donnée, par exemple 10 à 30 degrés, 40 degrés, voire 50 degrés etc..
  • 4. une correction éventuelle d'azimut, pendant ou après la troisième phase.
  • 5. forage d'une partie à angle constant
  • 6. correction d'angle et/un azimut.
This lining is particularly well suited for drilling a section of a well, this drilled section comprising:
  • 1. a vertical phase;
  • 2. a start of deviation in a given azimuth from 0 degrees to 10 degrees, for example, following a precise trajectory;
  • 3. an angle-up phase following a given trajectory (radius of curvature), for example 10 to 30 degrees, 40 degrees, even 50 degrees, etc.
  • 4. a possible azimuth correction, during or after the third phase.
  • 5. drilling a part at constant angle
  • 6. angle correction and / an azimuth.

Cela est rendu possible par la combinaison du moteur de fond coudé et du stabilisateur à diamètre variable.This is made possible by the combination of the angled bottom and variable diameter stabilizer.

Cette combinaison est parfaitement exploitée en alternant les périodes de forage avec rotation de la garniture de forage depuis la surface avec les périodes de forage directionnel où la garniture est maintenue dans une position (tool face) donnée. Lors de ces deux types de période, le rayon de courbure de la trajectoire de l'outil de forage pourra être modifié par variation de la géométrie (par exemple le diamètre) du stabilisateur, en plus des méthodes actuellement disponibles (variation du poids à l'outil, variation de la vitesse de rotation etc....).This combination is perfectly exploited by alternating the drilling periods with rotation of the drill string from the surface with the directional drilling periods where the string is held in a given position (tool face). During these two types of period, the radius of curvature of the trajectory of the drilling tool may be modified by variation of the geometry (for example the diameter) of the stabilizer, in addition to the methods currently available (variation of the weight per l tool, variation of the rotation speed etc ...).

La figure 14 représente la projection de la trajectoire sur le plan vertical et la figure 15 représente la projection de la trajectoire sur le plan horizontal.FIG. 14 represents the projection of the trajectory on the vertical plane and FIG. 15 represents the projection of the trajectory on the horizontal plane.

La référence 102 désigne la phase sensiblement verticale du forage. Cette phase est effectuée en tournant l'ensemble de la garniture à partir du train de tiges. Le diamètre du stabilisateur à géométrie variable 39 est de préférence égal au diamètre du stabilisateur à géométrie fixe supérieur 41.Reference 102 designates the substantially vertical phase of drilling. This phase is carried out by turning the entire packing from the drill string. The diameter of the variable geometry stabilizer 39 is preferably equal to the diameter of the upper fixed geometry stabilizer 41.

La référence 103 désigne l'amorce de la déviation de 0 à 10 degrés environ qui s'obtient par une orientation du coude 37 dans l'azimut souhaité du forage suivie d'un entraînement en rotation de l'outil 35 à partir du moteur de fond 36, sans qu'il y ait entraînement de l'ensemble de la garniture de forage à partir du train de tiges. Le rayon de courbure du puits peut être règlé par la variation du diamètre du stabilisateur à géométrie variable 39. Ainsi, par exemple, pour une inclinaison inférieure à 5 degrés, le rayon de courbure augmente lorsque le diamètre du stabilisateur augmente. Cette tendance s'inverse pour des inclinaisons plus importantes.The reference 103 designates the initiation of the deviation from 0 to about 10 degrees which is obtained by an orientation of the elbow 37 in the desired azimuth of the drilling followed by a rotary drive of the tool 35 from the motor of bottom 36, without the entire drill string being driven from the drill string. The radius of curvature of the well can be adjusted by varying the diameter of the variable geometry stabilizer 39. Thus, for example, for an inclination less than 5 degrees, the radius of curvature increases as the diameter of the stabilizer increases. This trend is reversed for larger slopes.

La référence 104 désigne la phase de montée en angle de 10 degrés environ jusqu'à l'inclinaison souhaitée, sans intervention sur la direction du puits. Cette phase s'obtient en faisant tourner la garniture dans son ensemble à partir du train de tiges. Le rayon de courbure est ajusté par le diamètre du stabilisateur à géométrie variable 39.Reference 104 designates the phase of angle rise of about 10 degrees to the desired inclination, without intervention on the direction of the well. This phase is achieved by rotating the packing as a whole from the drill string. The radius of curvature is adjusted by the diameter of the variable geometry stabilizer 39.

La référence 105 désigne une phase de correction de l'azimut qui peut s'effectuer avec ou sans correction d'angle. Dans le cas des figures 14 et 15, il n'y a pas de correction d'angle. Cette correction d'azimut s'effectue par l'orientation de l'élément coudé dans la direction appropriée pour aboutir à la correction d'orientation souhaitée et l'entraînement de l'outil par le moteur de fond, sans qu'il y ait un entraînement de l'ensemble de la garniture par le train de tiges.Reference 105 designates an azimuth correction phase which can be carried out with or without angle correction. In the case of Figures 14 and 15, there is no angle correction. This azimuth correction is effected by orienting the bent element in the appropriate direction to achieve the desired orientation correction and driving the tool by the downhole motor, without there being any a drive of the entire packing by the drill string.

Le choix du diamètre du stabilisateur à géométrie variable 39 permet de contrôler le rayon de courbure de la trajectoire.The choice of the diameter of the variable geometry stabilizer 39 makes it possible to control the radius of curvature of the path.

La référence 106 désigne une phase de forage à inclinaison constante sans contrôle de l'azimut. Cette phase de forage peut être réalisée par un entraînement en rotation de l'ensemble de la garniture de forage à partir du train de tiges.The reference 106 designates a drilling phase at constant inclination without controlling the azimuth. This drilling phase can be carried out by rotating the entire drilling string from the drill string.

La phase référencée 107 est une phase de correction d'azimut du même type que celle décrite précédemment et qui porte la référence 105.The phase referenced 107 is an azimuth correction phase of the same type as that described above and which bears the reference 105.

Les phases référencées 108 et 110 sont des phases de forage à inclinaison constante sans contrôle de l'azimut. Elles sont du même type que la phase qui porte la référence 106.The phases referenced 108 and 110 are drilling phases at constant inclination without azimuth control. They are of the same type as the phase which bears the reference 106.

Les phases référencées 109 et 111 sont des phases de diminution de l'angle d'inclinaison.The phases referenced 109 and 111 are phases for decreasing the angle of inclination.

Les phases décrites précédemment se suivent dans le temps dans l'ordre des numéros des références qui leur sont affectés, allant de 102 à 111.The phases described above are followed in time in the order of the reference numbers assigned to them, ranging from 102 to 111.

La référence 112 désigne la cible à atteindre par le forage.Reference 112 designates the target to be reached by drilling.

Bien entendu, pour d'autres applications la succession des différentes phases et leur type pourront varier en fonction de conditions rencontrées en cours de forage et des objectifs à atteindre.Of course, for other applications the succession of the different phases and their type may vary depending on conditions encountered during drilling and the objectives to be achieved.

Les figures 16 à 18 illustrent le contrôle de la direction du forage a l'aide d'une garniture comportant trois stabilisateurs, un stabilisateur à géométrie variable 113 et deux stabilisateurs à géométrie fixe situés de part et d'autre du stabilisateur à géométrie variable.FIGS. 16 to 18 illustrate the control of the direction of drilling with the aid of a lining comprising three stabilizers, a variable geometry stabilizer 113 and two fixed geometry stabilizers located on either side of the variable geometry stabilizer.

L'inclinaison du forage est supposée être à 30 degrés par rapport à la verticale. La référence 114 désigne le stabilisateur à géométrie fixe supérieur et la référence 115 le stabilisateur à géométrie fixe inférieur situé près de l'outil de forage 116. Dans cet exemple le stabilisateur fixe 115 est solidaire du corps du moteur 117.The inclination of the borehole is assumed to be 30 degrees from the vertical. The reference 114 designates the stabilizer with upper fixed geometry and the reference 115 the stabilizer with lower fixed geometry located near the drilling tool 116. In this example the fixed stabilizer 115 is integral with the body of the engine 117.

La position intermédiaire des lames du stabilisateur 113 representée à la figure 16 correspond à un forage à angle d'inclinaison constant.The intermediate position of the stabilizer blades 113 shown in FIG. 16 corresponds to drilling at a constant inclination angle.

La position des lames 118 du stabilisateur 113 représentée à la figure 17 correspond à une sortie maximale de celles-ci : ceci entraîne une diminution de l'inclinaison. L'outil 116 a tendance à forer dans le sens de la flèche 119.The position of the blades 118 of the stabilizer 113 shown in Figure 17 corresponds to a maximum output thereof: this results in a decrease in the inclination. Tool 116 tends to drill in the direction of arrow 119.

Sur la figure 18 les lames du stabilisateur variable 113 sont en position entrée maximale. Ceci correspond à une augmentation de l'angle d'inclinaison et l'outil 116 a tendance à partir dans le sens de la flèche 120.In FIG. 18, the blades of the variable stabilizer 113 are in the maximum entry position. This corresponds to an increase in the angle of inclination and the tool 116 tends to start in the direction of the arrow 120.

Le contrôle de l'azimut par une garniture telle celle représentée aux figures 16 à 18 est possible lorsqu'elle comporte au moins un stabilisateur à décentrement (ou stabilisateur off-set, qu'il soit ou non à géométrie variable.The azimuth control by a packing such as that shown in Figures 16 to 18 is possible when it includes at least one stabilizer with shift (or off-set stabilizer, whether or not it has variable geometry.

Les figures 19 à 21 correspondent à une garniture similaire à celle des figures 16 à 18, mais qui de plus comporte un élément coudé 121. Les éléments identiques aux figures 19 à 21 et 16 à 18 portent des références identiques.Figures 19 to 21 correspond to a lining similar to that of Figures 16 to 18, but which further comprises a bent element 121. The elements identical to Figures 19 to 21 and 16 to 18 bear identical references.

Dans cet exemple le coude 121 est supposé être à géométrie fixe et possède un angle de déviation voisin de 1 degré.In this example, the elbow 121 is assumed to be of fixed geometry and has a deflection angle close to 1 degree.

Dans la position intermédiaire des lames du stabilisateur 113, l'entraînement de l'ensemble de la garniture par le train de tiges (non représenté) provoque un forage à inclinaison constante. Dans ce mode de fonctionnement l'élément coudé 121 n'a qu'une très faible influence sur le comportement de la garniture. Sur la figure 20 le coude 121 est positionné de manière à orienter le forage vers le bas de la figure dans le sens de la flèche 119. Cette position représentée en trait mixte 122 est qualifiée par les termes de "Low side" par le foreur.In the intermediate position of the blades of the stabilizer 113, the drive of the entire packing by the drill string (not shown) causes drilling at constant inclination. In this operating mode the elbow element 121 has only a very small influence on the behavior of the lining. In FIG. 20 the bend 121 is positioned so as to orient the borehole towards the bottom of the figure in the direction of the arrow 119. This position represented in phantom 122 is qualified by the terms "Low side" by the driller.

La vérification de la position angulaire de l'élément coudé 121 se fait généralement à l'aide de moyens de mesure classiques positionnés dans la garniture de forage. Le règlage de cette position est obtenu par rotation du train de tiges d'un angle d'une valeur approprié depuis la surface.The angular position of the bent element 121 is generally verified using conventional measurement means positioned in the drill string. The adjustment of this position is obtained by rotation of the drill string by an angle of an appropriate value from the surface.

Dans ce mode de fonctionnement l'entraînement en rotation de l'outil 116 se fait par le moteur 117.In this operating mode, the tool 116 is driven in rotation by the motor 117.

Sur la figure 20 le centreur à géométrie variable 113 amplifie la diminution de l'angle d'inclinaison.In FIG. 20, the variable geometry centralizer 113 amplifies the reduction in the angle of inclination.

La figure 21 représente un coude orienté vers le haut position généralement qualifiée de "high side" par le foreur, comme représenté par le trait mixte 123.FIG. 21 represents a bend oriented upwards, generally qualified as "high side" by the driller, as represented by the dashed line 123.

Dans ce mode de réglage l'angle d'inclinaison du forage augmente.In this setting mode the angle of inclination of the drilling increases.

Le contrôle et le maintien de la position du coude 121 se fait de la même manière qu'expliqué précédemment.The control and maintenance of the position of the elbow 121 is done in the same manner as explained above.

Dans la présente demande l'angle d'inclinaison est considéré par rapport à la direction verticale.In the present application the angle of inclination is considered with respect to the vertical direction.

La figure 22 représente le cas où l'organe à actionner 89 est situé d'un même côté que l'outil de forage 88 relativement à la zone de transformation d'énergie 87 du moteur, alors que les moyens de puitssance 86 pour actionner l'élément 89 sont situés du côté opposé.FIG. 22 represents the case where the member to be actuated 89 is situated on the same side as the drilling tool 88 relative to the energy transformation zone 87 of the engine, while the sink means 86 for actuating the element 89 are located on the opposite side.

La référence 90 désigne l'extrémité supérieure de la zone de transformation d'énergie 87 du moteur.The reference 90 designates the upper end of the energy transformation zone 87 of the motor.

La référence 85 désigne les moyens de détection de l'information. Ces moyens peuvent être placés soit au-dessus de l'extrémité supérieure 90 soit au-dessous notamment lorsque l'information de déclenchement de l'actionnement est transmise par le poids sur l'outil.Reference 85 designates the information detection means. These means can be placed either above the upper end 90 or below, in particular when the information for triggering the actuation is transmitted by the weight on the tool.

La figure 23 représente le cas où les moyens de détection 85 sont situés au-dessus de l'extrémité supérieure 90 de la zone de transformation d'énergie 87 du moteur et où les moyens de puissance pour commander l'organe d'actionnement sont situés au-dessous de cette extrémité supérieure 90.FIG. 23 represents the case where the detection means 85 are located above the upper end 90 of the energy transformation zone 87 of the engine and where the power means for controlling the actuating member are located below this upper end 90.

Claims (14)

1. Equipement de garniture de forage (8; 21; 36; 55; 117) comportant un moteur de forage, un organe à actionner (25; 39; 64; 113; 121), des moyens de détection d'information (52, 53; 85) et des moyens de puissance (48; 86) pour commander cet organe, ledit moteur comportant une zone de transformation d'énergie (91) permettant d'entraîner en rotation un outil de forage (47; 87), ladite zone ayant une extrêmité supérieure (90), ledit équipement comportant une circulation de liquide de forage dans ladite garniture de forage, caractérisé en ce que ledit organe à actionner et au moins l'un des éléments de l'ensemble constitué par lesdits moyens de détection et lesdits moyens de puissance sont situés de part et d'autre de ladite extrêmité supérieure, et en ce que lesdits moyens de détection sont adaptés à détecter des informations transmises par le fluide de forage, les moyens de puissance et l'organe sont reliés mécaniquement, c'est-à-dire que le transfert de mouvement entre les moyens de puissance et l'organe s'effectue mécaniquement et non hydrauliquement.1. Drilling string equipment (8; 21; 36; 55; 117) comprising a drilling motor, an actuator (25; 39; 64; 113; 121), information detection means (52, 53; 85) and power means (48; 86) for controlling this member, said motor comprising an energy transformation zone (91) making it possible to rotate a drilling tool (47; 87), said zone having an upper end (90), said equipment comprising a circulation of drilling liquid in said drilling string, characterized in that said member to be actuated and at least one of the elements of the assembly constituted by said detection means and said power means are located on either side of said upper end, and in that said detection means are adapted to detect information transmitted by the drilling fluid, the power means and the member are mechanically connected, that is, the transfer of motion ent between the power means and the organ is carried out mechanically and not hydraulically. 2. Equipement selon la revendication 1 caractérisé en ce que les deux éléments dudit ensemble sont situés d'un même côté relativement à ladite extrêmité supérieure.2. Equipment according to claim 1 characterized in that the two elements of said assembly are located on the same side relative to said upper end. 3. Equipement selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit organe à actionner et ledit outil de forage sont situés d'un même côté relativement à ladite extrêmité supérieure.3. Equipment according to one of the preceding claims, characterized in that said member to be actuated and said drilling tool are located on the same side relative to said upper end. 4. Equipement selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que les moyens de détection sont adaptés à détecter l'une au moins des grandeurs suivantes : une vitesse de rotation, telle la vitesse de rotation du rotor du moteur, une contrainte mécanique, telle une contrainte liée au poids appliqué sur l'outil de forage, une pression de fluide, un débit de fluide, et une séquence prédéterminée concernant une ou plusieurs des valeurs mentionnées ci-dessus.4. Equipment according to one of claims 1 to 3 characterized in that the detection means are adapted to detect at least one of the following quantities: a speed of rotation, such as the speed of rotation of the motor rotor, a constraint mechanical, such as a stress related to the weight applied to the drilling tool, fluid pressure, fluid flow, and a predetermined sequence relating to one or more of the values mentioned above. 5. Equipement selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que lesdits moyens de puissance prélèvent l'énergie nécessaire à la commande dudit organe à actionner sur un écoulement de fluide.5. Equipment according to one of the preceding claims, characterized in that said power means take the energy necessary for controlling said member to be actuated on a flow of fluid. 6. Equipement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens de puissance sont situés d'un côté opposé à l'organe à actionner relativement à ladite extrêmité supérieure et en ce qu'il comporte un élément de transmission d'un mouvement mécanique d'actionnement dudit organe, de part et d'autre de ladite extrêmité supérieure.6. Equipment according to one of the preceding claims, characterized in that said power means are located on a side opposite to the member to be actuated relative to said upper end and in that it comprises a transmission element of a mechanical movement for actuating said member, on either side of said upper end. 7. Equipement selon la revendication 6 caractérisé en ce que ledit élément de transmission est également un corps dudit moteur de forage.7. Equipment according to claim 6 characterized in that said transmission element is also a body of said drilling motor. 8. Equipement selon l'une des revendications 6 ou 7 caractérisé en ce que ledit élément de transmission transmet un moment de rotation.8. Equipment according to one of claims 6 or 7 characterized in that said transmission element transmits a torque. 9. Equipement selon les revendications précédentes caractérisé en ce que les moyens de puissance comporte un arbre transformant (48) un mouvement axial en un mouvement de rotation.9. Equipment according to the preceding claims, characterized in that the power means comprises a shaft transforming (48) an axial movement into a rotational movement. 10. Equipement selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'émission d'une information (84) adaptée à émettre un signal lorsque l'organe à actionner l'a été effectivement.10. Equipment according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises means for transmitting information (84) adapted to emit a signal when the member to be actuated has actually been. 11. Equipement selon l'une des revendications précédentes en ce que l'organe à actionner est un élément coudé à angle variable situé entre la zone de transformation d'énergie et l'outil de forage.11. Equipment according to one of the preceding claims in that the member to be actuated is a variable angle bent element located between the energy transformation zone and the drilling tool. 12. Equipement selon l'une des revendications 1 à 10 caractérisé en ce que l'organe à actionner est un stabilisateur à géométrie variable situé entre ladite extrêmité supérieure et l'outil de forage.12. Equipment according to one of claims 1 to 10 characterized in that the member to be actuated is a stabilizer with variable geometry located between said upper end and the drilling tool. 13. Equipement selon l'une des revendications 1 à 12 caractérisé en ce que ledit organe à actionner est intégré au moteur.13. Equipment according to one of claims 1 to 12 characterized in that said member to be actuated is integrated into the motor. 14. Equipement selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit organe de détection et les moyens de puissance sont intégrés audit moteur.14. Equipment according to one of the preceding claims, characterized in that said detection member and the power means are integrated into said motor.
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