EP0883731A1 - Carottier - Google Patents

Carottier

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Publication number
EP0883731A1
EP0883731A1 EP97900510A EP97900510A EP0883731A1 EP 0883731 A1 EP0883731 A1 EP 0883731A1 EP 97900510 A EP97900510 A EP 97900510A EP 97900510 A EP97900510 A EP 97900510A EP 0883731 A1 EP0883731 A1 EP 0883731A1
Authority
EP
European Patent Office
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coring
fluid
longitudinal channel
internal space
core
Prior art date
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EP97900510A
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German (de)
English (en)
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EP0883731B1 (fr
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Philippe Fanuel
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Baroid Technology Inc
Original Assignee
Baroid Technology Inc
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Filing date
Publication date
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Application granted granted Critical
Publication of EP0883731B1 publication Critical patent/EP0883731B1/fr
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B25/00—Apparatus for obtaining or removing undisturbed cores, e.g. core barrels or core extractors
    • 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
    • E21B25/00—Apparatus for obtaining or removing undisturbed cores, e.g. core barrels or core extractors
    • E21B25/02—Apparatus for obtaining or removing undisturbed cores, e.g. core barrels or core extractors the core receiver being insertable into, or removable from, the borehole without withdrawing the drilling pipe
    • 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
    • E21B25/00—Apparatus for obtaining or removing undisturbed cores, e.g. core barrels or core extractors
    • E21B25/06—Apparatus for obtaining or removing undisturbed cores, e.g. core barrels or core extractors the core receiver having a flexible liner or inflatable retaining means

Definitions

  • the present invention relates to a corer, in particular in the field of petroleum prospecting, comprising: - a coring ring, an outer tube for driving the coring ring in rotation, and an inner tube for receiving a core in its internal space during coring, the inner and outer tubes being substantially coaxial.
  • the annular space between the inner and outer tubes is used to channel a coring fluid to the inner space of the inner tube and / or to the nozzles of the crown.
  • a coring fluid to the inner space of the inner tube and / or to the nozzles of the crown.
  • This fluid and / or another coring fluid in a controlled manner towards or from this internal space or even towards a particular device of the corer, possibly independently for one and the other. other coring fluids.
  • a median tube arranged coaxially between the inner and outer tubes and delimiting, d on the one hand with the outer tube, a first longitudinal channel for a coring fluid and, on the other hand with the inner tube, a second longitudinal channel for a coring fluid, the longitudi- channels and the internal space each having an anterior end close to the coring ring and a posterior end remote from this crown, and - means which selectively and / or block, at least temporarily, a communication of coring fluid between the posterior end of the second longitudinal channel and / or that of the first longitudinal channel and / or that of the internal space.
  • the aforementioned selective means put at least temporarily in fluid communication a conduit for supplying a coring fluid from a reservoir to the ground surface and the nozzles of the crown via of the first longitudinal channel and, advantageously, the selective means put at least temporarily in fluid communication the posterior end of the aforementioned internal space and the fluid supply duct.
  • the selective means comprise a controlled valve arranged so as to selectively block a flow of fluid going from the supply duct to the internal space and so as to optionally allow flow from the latter towards the supply duct, if necessary towards the first longitudinal channel.
  • the selective means carry out at least temporarily a communication of fluid between the supply duct and the second longitudinal channel and comprise an auxiliary controlled valve arranged so as to selectively block a fluid flow from the supply duct to the first longitudinal channel.
  • the selective means bring the internal space and the second longitudinal channel into communication with fluid, by their posterior ends,
  • a piston is mounted in the inner tube so that it can be pushed, from practically the front end of the internal space towards the rear end thereof, by a core being formed, and
  • a coring fluid is housed in the inner tube, at least between the piston and the rear end of the internal space.
  • either the outer and middle tubes are mounted so that they can rotate independently of one another around their common longitudinal axis and then the inner tube is fixedly mounted, at least in rotation, relative to the middle tube, either the outer and middle tubes are fixedly mounted relative to each other, at least as regards their rotation about their common longitudinal axis, and then the middle and inner tubes are mounted so as to be able to rotate independently of each other around their common longitudinal axis.
  • Figure 1 shows schematically in longitudinal section, with broken, one end anterior of a corer according to one embodiment of the invention.
  • Figure 2 shows schematically in longitudinal section, with broken, the core barrel of Figure 1, at the location of the connection of the inner, middle and outer tubes and means of realization and selective blocking above.
  • Figure 3 shows schematically in longitudinal section, with broken lines, a front end of a core barrel according to another embodiment of the invention.
  • Figure 4 shows schematically in longitudinal section, with broken, the core barrel of Figure 3 at the location of the connection of the inner, middle and outer tubes and that of the means of realization and selective blocking above.
  • FIG. 5 shows schematically in longitudinal section, with broken lines, an anterior end of a core barrel according to yet another embodiment of the invention, the core barrel being ready for coring.
  • Figure 6 is a practical representation similar to that of Figure 5 but the corer is shown there during coring.
  • Figure 7 shows schematically in longitudinal section, with broken, the core barrel of Figures 5 and 6 at the location of the connection of the inner, middle and outer tubes and that of the means of realization and selective blocking above.
  • Figure 8 shows schematically in longitudinal section, with broken lines, another form of connection between the inner and middle tubes of the core barrel according to the invention than that of the connection in Figure 2.
  • Figure 9 shows schematically in longitudinal section, with broken lines , an extremity anterior of a core barrel according to a particular embodiment of the invention, in which the median and inner tubes form a movable constituent assembly in the outer tube.
  • FIG. 10 shows diagrammatically in longitudinal section, with broken lines, the place of connection of the middle and interior tubes of the core barrel of FIG. 9.
  • the core barrel 1 ( Figures 1 and 2) of the invention, intended in particular for prospecting for oil, comprises a coring ring 2, an external tube 3, which can be formed from several sections 4, screwed in. one inside the other and at the crown 2, and which serves inter alia for the rotational drive of the latter, and an inner tube 5, which can also be composed of several sections 6 to receive a carrot 7 in its internal space 8 during core drilling.
  • the inner 5 and outer 3 tubes are substantially coaxial.
  • the inner tube 5 comprises for example, at its anterior end 9 (considering the direction of advance of the core barrel 1 during the cutting of a core 7), a known system 10 with a frustoconical split ring there to hold close to its base a core 7 in the internal space 8 during an ascent of the inner tube 5 or of the core barrel 1 towards the surface.
  • the corer 1 of the invention further comprises a median tube 15 arranged coaxially between the inner 5 and outer 3 tubes and delimiting with the latter a first longitudinal annular channel 16 for a coring fluid and, with the inner tube 5, a second longitudinal channel 17 for a core fluid.
  • the first longitudinal channel 16 has a front end 16A close to the crown 2 and a posterior end 16B remote from the crown 2.
  • the second longitudinal channel 17 has an anterior end 17A and a posterior 17B and the internal space 8 has an anterior end 8A and a posterior end 8B.
  • the core barrel 1 of the invention further comprises means 18 which selectively and / or block, at least temporarily, preferably in a controlled manner, a communication of core fluid between the rear end 17B of the second channel longitudinal 17 and / or that 16B of the first longitudinal canal 16 and / or that 8B of the internal space 8.
  • the median tube 15 can also be formed by several sections 19, for example welded or screwed to one another.
  • the means 18 are arranged so as to allow, for a coring fluid, constant communication between the posterior ends 8B and 17B, by means of conduits, for example axial 20 and radial 21 .
  • a communication which can be controlled can be carried out between these two posterior ends 8B and 17B and the rear end 16B by the means 18, for example using the axial duct 20, a valve 22, a axial conduit 23 and diverging and radial conduits 24.
  • the valve 22 may be a ball 25 applied to a suitable seat 26.
  • the valve 22 may possibly include a spring (not shown), adjustable or not, to produce a selective pressure regulation effect between the upstream and downstream of the valve 22.
  • the selective means 18 are arranged to at least temporarily put in communi ⁇ cation of fluid a conduit 27 for supplying a fluid of Coring from a reservoir (not shown) on the surface of the ground and the nozzles 28 (FIG. 1) of the crown 2, by means of the first longitudinal canal 16 and, for example, of the axial duct 23 and the divergent ducts and radial 24.
  • the selective means 18 can be arranged, as shown in FIG. 2, to put at least temporarily in fluid communication the posterior end 8B of the internal space 8 and the conduit 27 for feeding coring fluid when the ball 25 is for example absent or away from the valve seat 26 and, if necessary, to selectively interrupt this fluid communication by placing the ball 25 on the valve seat 26.
  • the ball 25 can be arranged so as to block a flow of fluid going from the supply conduit 27 towards the internal space 8 and so as to possibly allow a reverse flow, if necessary also towards the first longitudinal channel 16.
  • the second longitudinal channel 17A of the second longitudinal channel 17 can be in communication of coring fluid with an annular gap 29 between a core 7 and the crown 2 and thereby with a bottom of hole 31 during coring.
  • the core barrel 1 of the invention is lowered in the usual way into a coring hole, the ball 25 not yet being introduced into the core barrel 1 or, for example, not yet being released from a storage place (not shown) provided in the corer 1.
  • a coring fluid sent from a reservoir (not shown) to the ground surface, via the supply duct 27 is distributed, by means of the selective means 18, towards the first longitudinal channel 16, via the conduits 23 and 24, and from there towards the nozzles 28 of the crown 2 and the bottom of the hole 31, so that the fluid fulfills its known function there, - towards the second longitudinal channel 17, via the conduits 23, 20 and 21, and from there to the annular gap 29 and the bottom of the hole 31, so that, for example, the coring fluid fulfills its known function therein and lubricates the carrot 7 as it enters the inner tube 5, and
  • the ball 25 When it is judged that the internal space 8 is cleared, the ball 25 is launched into the supply duct 27 (or is released from its storage location) and, carried away by the coring fluid, it ends up on the seat valve 26 for blocking the communication of fluid therefrom the supply conduit 27 towards the internal space 8 and towards the second longitudinal channel 17. Then all the coring fluid coming from the supply conduit 27 is transmitted to the nozzles 28 by the first longitudinal channel 16. As a result of the blocking given by the ball 25, the top of the core 7 which gradually penetrates into the internal space 8 is no longer subjected to the pressure of the coring fluid as it is established in the supply conduit 27.
  • the coring fluid included in the internal space 8, above the core 7, can be pushed back by the core 7 as it enters this internal space 8 because this coring fluid can escape through the axial 20 and radial 21 conduits towards the second longitudinal channel 17 and from there towards the annular inters ⁇ tice 29 and the bottom of the hole 31 where, as a function of known pressure drops in the corer 1, the fluid coring is usually at a pressure lower than that prevailing in the supply duct 27.
  • the core 7 is subjected everywhere to a regular pressure lower than that of the coring fluid in the supply duct 27 and it is not therefore practically not subjected to a compaction which, moreover, could cause it to rub excessively against the wall of the inner tube 5, for example in the case of a poorly consolidated material.
  • the coring fluid which must escape from the internal space 8 towards the annular gap 29 is blocked, for some reason that, from the radial conduits 21, it can escape by the axial conduits 20 and 23 towards the first longitudinal channel 16, for example from the moment when its pressure overcomes the pressure applied to the ball 25 by the coring fluid in the supply conduit 27.
  • the aforementioned spring (not shown) can be arranged to modify the pressure threshold to overcome.
  • the selective means 18 produce a direct and constant fluid communication between the supply duct 27 and the second longitudinal channel 17 via the axial duct 23 , one or more offset lines 33, an intermediate space 34 and one or more offset lines 35 opening into the rear end 17B of the second longitudinal channel 17,
  • - a fluid communication which can be controlled, between the supply conduit 27 and the first longitudinal channel 16, via the axial conduit 23 and one or more oblique conduits 36, and - a selective communication of fluid in a direction which goes from the internal space 8, on the one hand, to the second longitudinal channel 17 via the intermediate space 34 and of the offset axis or conduits 35 and, on the other hand, towards the conduit d'ame ⁇ born 27 via the axial conduit 23 and, if necessary, towards the oblique conduit 36 via the same axial duct 23.
  • this other embodiment of the core barrel 1 then comprises valves, one of which may have the shape of a ball 37 trapped in the intermediate space 34 of which it can close with a valve seat 38 '. inlet of the axial duct 20 towards the internal space 8 and the other of which may be in the form of a ball 39 to, for example, launch into the supply duct 27 so as to close the flow with a valve seat 40 or the oblique conduits 36 towards the posterior end 16B of the first longitudinal channel 16.
  • the core barrel 1 can have
  • a throttled passage 42 possibly adjustable, between the anterior end 17A of the second longitudinal channel 17 and the abovementioned annular gap 29, for the communication of coring fluid at the bottom of the coring hole 31.
  • the inner tube 5 can for example have two coaxial circular walls
  • annular chamber 45 closed at its ends 46, 47 axially opposite, for example each time by a thickening of the wall 43 and by an O-ring between these two walls 43, 44 the most internal 43 of which is relatively thin by relative to the outermost 44.
  • the annular chamber 45 can be in fluid communication with the second longitudi ⁇ nal channel 17 via one or more radial passages 48.
  • This other embodiment of the core 1 according to FIGS. 3 and 4 can be used as follows.
  • the ball 37 closes the valve seat 38 so as to prevent direct flow of coring fluid from the supply conduit 27 towards the rear end 8B of the internal space 8 and therefore in this one.
  • coring fluid discharged upwards from this internal space 8 by the core 7 can escape from this rear end 8B, as soon as its pressure overcomes the pressure undergone by the ball 37, and it can then flow into the 'intermediate space 34 and from there, for example, through the offset line (s) 35, to the second longitudinal channel 17 and / or, through the offset line (s) 33 and the axial duct 23, towards the supply line 27 or rather towards the oblique duct (s) 36 and then towards the first longitudi ⁇ nal channel 16 and the adjustments 28.
  • the core 7 is not subjected, on the side of its apex, to a pressure greater than that of the coring fluid.
  • the coring fluid supplied by the supply conduit 27 is channeled
  • the ball 39 is for example sent into the supply conduit 27 and, carried by the coring fluid, it ends up on the valve seat 40 so as to at least strongly reduce or even block the flow of the coring fluid towards the oblique duct or conduits 36 and therefore towards the first longitudinal channel 16 and the nozzles 28 which must no longer be supplied at this time, the coring proper being completed.
  • the thin wall 43 can constitute a sleeve slidably mounted in the thick wall 44 and present an external frustoconical part 50 pointing towards the anterior end of the core barrel 1, provided with at least one longitudinal notch and cooperating with a corresponding internal frustoconical part 51, for example of the wall 44.
  • the thin wall 43 already enclosing to a certain degree the core 7, can be driven towards this anterior end of the core barrel 1 and thereby cause a additional clamping of the external frustoconical part 50 against the core 7 by the action of the internal frustoconical part 51.
  • the selective means 18 put the internal space 8 and the second longitudinal channel 17 into communication with fluid, via their respective posterior ends 8B and 17B, for example by one or more radial conduits 53,
  • a piston 54 is mounted in the inner tube 5 so that it can be pushed, by a core 7 being formed, from practically the front end 8A of the internal space 8 towards the rear end 8B thereof , and a coring fluid can be housed in the internal space 8, at least between the piston 54 and the rear extremity 8B.
  • the piston 54 is pushed into the internal space 8 as the core 7 enters there.
  • the coring fluid is expelled from the internal space 8 by the piston 54 in the radial conduits 53 and from there into the second longitudinal channel 17 to escape for example somewhat above the base of the core 7 when the second longitudinal channel 17 comprises (as in the case of FIG. 1) a front end 17A opening at the location of the front end 9 of the inner tube 5, substantially on the periphery of the latter.
  • the particular embodiment of the core barrel 1 can, unlike the case of FIG. 1, be arranged according to FIGS.
  • the front end 17A of the second longitudinal channel 17 is at least partially, and preferably completely closed with respect to the annular gap 29, and radial passages 55 between the second longitudinal channel 17 and the internal space 8 are arranged near their respective front ends 17A, 8A and open into the internal space 8 of side of the end 54A of the piston 54 facing the core 7 even when the piston is in a starting position, as close as possible for example to the front end 9 of the inner tube 5.
  • the piston 54 possibly a pusher 56 explained below, is arranged so that fluid leaving the passages 55 in this starting position can escape towards the bottom of the hole 31.
  • the passages 55 are preferably regularly distributed around the longitudinal axis of the core barrel 1.
  • a pusher 56 arranged to bear, at the start of a coring, on the bottom 3 of the core hole and then on the top of the core 7 during formation.
  • the pusher 56 can also form only one piece with the piston 54.
  • the piston 54 or, according to FIGS. 5 and 6, the pusher 56 comprises, at the place of its end intended to cooperate with the top of the core 7, a filling orifice 57 and, connected to the latter, a pipe 58 through the pusher 56 and / or the piston 54 to the internal space 8.
  • a non-return valve 59 is advantageously installed in the line 58 or at the location of the filling orifice 57.
  • the piston 54 is arranged in the aforementioned starting position ( Figure 5).
  • a coring fluid e ⁇ t injected through the filling orifice 57 and through the conduit 58 into the internal space 8 and preferably until the fluid leaves the radial channels 53 (FIG. 7) and flows towards the bottom of the core barrel 1 through the second longitudinal channel 17 (FIG. 5).
  • the actual core drilling has started.
  • the pusher 56 pushed by the bottom of the hole 31 and then by the core 7 which enters the core barrel 1, pushes the piston 54 into the internal space 8.
  • the coring fluid driven upwards from this internal space 8 escapes via the radial conduits 53 towards the second longitudinal channel 17 and from it through the passages 55 from which the coring fluid is distributed in an annular gap between the wall of the inner tube 5 and the core 7 to cover the latter as it enters the internal space 8
  • the pusher 56 advantageously protrudes from the corer 1 so as to give access to the filling orifice 57 arranged laterally.
  • the piston 54 may include O-rings 60 cooperating with the wall of the inner tube 5, if one wishes to avoid direct fluid flows from the internal space 8 to the top of the core 7.
  • the coring fluid injected into the internal space 8 may be different from that which comes from the aforementioned reservoir via the supply conduit 27.
  • the fluid different may be a fluid for protecting the core 7 or a fluid capable of lubricating the sliding of the core 7 in the inner tube 5, known to those skilled in the art.
  • the radial conduits 21 can constitute a constricted passage of the coring fluid which goes from the internal space 8 to the second longitudinal channel 17.
  • Adjustment means known to those skilled in the art (spring valve, etc.), can be added to these conduits in order to be able to regulate their passage, for example so as to subject the core 7 to a chosen pressure which helps to maintain its structural stability .
  • a safety valve 61 (FIG. 7) and / or a pressure relief means such as a screw 62 can be arranged so as to allow, for example, internal fluid 8 and / or the second longitudinal channel 17 to escape from the fluid which there is pressurized there following the insertion of the core 7 into this internal space 8 and which is kept under pressure following a blockage of the conduits provided for the evacuation of this pressure.
  • the safety valve 61 can act during the coring and lets escape, if necessary, the fluid from the internal space 8 towards the first longitudinal channel 16.
  • the needle screw 62 can be unscrewed to ensure that there is no longer any pressure in the internal space 8 which could dangerously expel the core 7 therefrom.
  • FIGS. 2, 4 and 7 each time show an arrangement of the three inner 5, middle 15 and outer 3 tubes in which:
  • the inner 5 and middle 15 tubes are connected to each other for example by means of a first connector 63 which, by a known system of axial adjustment with screws, threaded hole and lock nut 64, allows on the one hand to adjust axially with respect to the other the inner 5 and median tubes 15 and, on the other hand, to block these one with respect to the other with regard to rotation around their common longitudinal axis, - the first connector 63 is fixed for example by another known axial screw adjustment system, threaded hole and lock nut 65, to a hub 66 (in two pieces) of a ball bearing 67 retained between the outer tube 3 and a nut 68.
  • the inner tubes 5 and median 15 can, together, rotate or not around their common longitudinal axis, independently of a rotation of the outer tube 3.
  • Figure 8 shows an embodiment in which the inner 5, middle 15 and outer 3 tubes can rotate independently of each other about their common longitudinal axis.
  • a screw 70 fixed in a threaded hole in the rear end of the inner tube 5 is mounted on a ring 71 arranged between two thrust ball bearings 72, 73 which are mounted on a shaft 74 carried by itself a suitable connector 75 which is mounted in turn in the outer tube 3 as is the connector 63 in FIG.
  • An assembly similar to that of FIG. 8 but without a ball bearing 67 can also be used in the case where it is desired that the median tubes 15 and outer tubes 3 are fixed to one another as regards their rotation around their common longitudinal axis and that the inner tube 5 can rotate or remain stationary around the common longitudinal axis, independently of the middle and outer tubes 3.
  • the inner 5 and middle 15 tubes are fixed to each other by two ball stops to form a constituent assembly 80 and so as to be able to rotate independently of one of the other around their common longitudinal axis.
  • the constituent assembly 80 is arranged in the outer tube 3 so that it can slide there between: a core drilling position shown in Figures 9 and 10, in which the middle tube 15 is abutted in the crown 2, as shown, or possibly (not shown) against the outer tube 3 and a position withdrawn from the outer tube 3 to remove the carrot 7 produced.
  • the constituent assembly 80 comprises known hooking means 81 arranged at its end furthest from the front end 9 of the inner tube 5.
  • a core barrel 1 of the kind shown in FIGS. 9 and 10 can be part of the so-called " wire line ".
  • the constituent assembly 80 is held in the abutment position by means of the pressure of the coring fluid applied to its exposed surfaces.
  • the selective means 18 of the core barrel 1 of FIG. 10 comprise an annular boss 82 arranged on the internal wall 83 of the external tube 3 and at least one outlet orifice 84, such as that of the oblique duct 36 opening into the first longitudinal channel 16.
  • the annular boss 82 In the coring position, the constituent assembly 80 being at a stop at the anterior end in the outer tube 3, the annular boss 82 is outside a flow of liquid going from the outlet orifice 84 in the first longitudinal channel 16.
  • the constituent assembly 80 can deviate from the stop position, for example because it remains blocked at a certain level of the core 7 while the crown 2 continues to progress.
  • Such a blockage can result from the fact that the inner tube 5 is wedged around the core 7 or from the fact that liquid accumulated between the core 7 and the bottom of the inner tube 5 cannot escape.
  • the annular boss 82 and the outlet port 84 are gradually arranged one by one. face of the other so as to restrict to a desired extent the flow of liquid from the outlet orifice 84 to the longitudinal channel 16.
  • This restriction of flow can be practically total or at least sufficient to cause an increase of pressure of the coring fluid, this increase being able to be interpreted as being a signal of a blocking of the penetration of the carrot 7 in the inner tube 5.
  • FIG. 9 shows in a nonlimiting manner the Corer 1 in a case with thin 43 and thick coaxial circular walls 44.
  • a valve 85 makes it possible to choose, by adjusting its spring, the pressure of the fluid from which it can pass r from the supply duct 27 to the second longitudinal channel 17, by a coaxial duct 86 and radial ducts 87, in order to deform, as explained above, the thin wall 43.
  • a slight passage of fluid may be desired between the inner 5 and middle 15 tubes of FIG. 9, at their anterior end.
  • an inlet 90 may be provided to inject either this fluid or compressed air in order to push the piston 54 into the starting position.
  • a plug 91 is removed from this inlet 90 and is placed in an outlet 92 to avoid leaks via the valve 61.
  • the plug 91 is removed. withdrawn from the outlet 92 and is put back into the inlet 90 to avoid a leak, not controlled by the valve 61, of the fluid included in the inner tube 5.
  • the plug 91 can again be moved from inlet 90 to outlet 92 and a suitable fluid (compressed air, etc.) can be injected to push the piston 54 and thus drive out a core 7 housed in the inner tube 5, for example after having disassembled (FIG. 9) a section of the latter which includes the thin wall 43, if the latter is used.
  • a suitable fluid compressed air, etc.

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Abstract

Carottier, en particulier dans le domaine de la prospection pétrolière, comprenant une couronne de carottage (2), un tube extérieur (3) pour l'entraînement en rotation de la couronne de carottage (2), et un tube intérieur (5) pour recevoir une carotte (7) dans son espace interne (8) au cours du carottage, les tubes intérieur (5) et extérieur (3) étant sensiblement coaxiaux, comportant de plus un tube médian (15) agencé coaxialement entre les tubes intérieur (5) et extérieur (3) et délimitant, d'une part avec le tube extérieur (3), un premier canal longitudinal (16) pour un fluide de carottage et, d'autre part avec le tube intérieur (5), un second canal longitudinal (17) pour un fluide de carottage, les canaux longitudinaux (16, 17) et des moyens qui réalisent et/ou bloquent sélectivement, au moins temporairement, une communication de fluide de carottage entre l'extrémité postérieure (17B) du second canal longitudinal (17) et/ou celle (16B) du premier canal longitudinal (16) et/ou celle (8B) de l'espace interne (8).

Description

"Carottier".
La présente invention se rapporte à un carottier, en particulier dans le domaine de la prospec¬ tion pétrolière, comprenant : - une couronne de carottage, un tube extérieur pour l'entraînement en rotation de la couronne de carottage, et un tube intérieur pour recevoir une carotte dans son espace interne au cours du carottage, les tubes intérieur et extérieur étant sensiblement coaxiaux.
L'espace annulaire entre les tubes intérieur et extérieur sert à canaliser un fluide de carottage vers l'espace interne du tube intérieur et/ou vers des ajutages de la couronne. II y a un besoin de pouvoir canaliser ce fluide et/ou un autre fluide de carottage de façon commandée vers ou en provenance de cet espace interne ou encore vers un dispositif particulier du carottier, éventuellement d'une manière indépendante pour l'un et l'autre fluides de carottage.
D'une façon surprenante, pour résoudre ce problème il s'est avéré très avantageux de prévoir suivant l'invention, dans un carottier du genre cité ci- dessus : - un tube médian agencé coaxialement entre les tubes intérieur et extérieur et délimitant, d'une part avec le tube extérieur, un premier canal longitudi¬ nal pour un fluide de carottage et, d'autre part avec le tube intérieur, un second canal longitudinal pour un fluide de carottage, les canaux longitudi- naux et 1 'espace interne présentant chacun une extrémité antérieure proche de la couronne de carottage et une extrémité postérieure éloignée de cette couronne, et - des moyens qui réalisent et/ou bloquent sélective¬ ment, au moins temporairement, une communication de fluide de carottage entre l'extrémité postérieure du second canal longitudinal et/ou celle du premier canal longitudinal et/ou celle de l'espace interne. De préférence, suivant l'invention les moyens sélectifs précités mettent au moins temporaire¬ ment en communication de fluide un conduit d'amenée d'un fluide de carottage depuis un réservoir à la surface du sol et des ajutages de la couronne par l'intermédiaire du premier canal longitudinal et, avantageusement, les moyens sélectifs mettent au moins temporairement en communication de fluide l'extrémité postérieure de l'espace interne précité et le conduit d'amenée de fluide. Suivant une forme de réalisation avantageuse de l'invention, les moyens sélectifs comportent une soupape commandée agencée de façon à bloquer sélective¬ ment un écoulement de fluide allant du conduit d'amenée vers l'espace interne et de façon à éventuellement permettre un écoulement depuis ce dernier vers le conduit d'amenée, le cas échéant vers le premier canal longitudinal.
Suivant une autre forme de réalisation particulièrement avantageuse de l'invention, les moyens sélectifs réalisent au moins temporairement une communi¬ cation de fluide entre le conduit d'amenée et le second canal longitudinal et comportent une soupape auxiliaire commandée agencée de façon à bloquer sélectivement un écoulement de fluide du conduit d'amenée vers le premier canal longitudinal.
FEUILLEDEREMPLΛCEMLNI (RLGLE26) Suivant encore une autre forme de réalisa¬ tion de l'invention, les moyens sélectifs mettent en communication de fluide, par leurs extrémités postérieures, l'espace interne et le second canal longitudinal,
- un piston est monté dans le tube intérieur de façon à pouvoir être poussé, depuis pratiquement l'extré¬ mité antérieure de l'espace interne vers l'extrémité postérieure de celui-ci, par une carotte en cours de formation, et
- un fluide de carottage est logé dans le tube inté¬ rieur, au moins entre le piston et l'extrémité postérieure de l'espace interne.
Suivant le cas d'espèce auquel est destiné le carottier de l'invention, il peut être préféré que
- soit les tubes extérieur et médian sont montés de façon à pouvoir tourner indépendamment l'un de l'autre autour de leur axe longitudinal commun et alors le tube intérieur est monté de manière fixe, au moins en rotation, par rapport au tube médian, soit les tubes extérieur et médian sont montés de manière fixe l'un par rapport à l'autre, au moins en ce qui concerne leur rotation autour de leur axe longitudinal commun, et alors les tubes médian et intérieur sont montés de façon à pouvoir tourner indépendamment l'un de l'autre autour de leur axe longitudinal commun.
D'autres détails et particularités de 1 ' invention ressortiront des revendications secondaires et de la description des dessins qui sont annexés au présent mémoire et qui illustrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation avantageuses de 1 ' invention.
La figure 1 représente schematiquement en coupe longitudinale, avec brisures, une extrémité antérieure d'un carottier suivant une forme de réalisa¬ tion de l'invention.
La figure 2 représente schematiquement en coupe longitudinale, avec brisures, le carottier de la figure 1, à l'endroit de la liaison des tubes intérieur, médian et extérieur et des moyens de réalisation et de blocage sélectifs précités.
La figure 3 représente schematiquement en coupe longitudinale, avec brisures, une extrémité antérieure d'un carottier suivant une autre forme de réalisation de l'invention.
La figure 4 représente schematiquement en coupe longitudinale, avec brisures, le carottier de la figure 3 à l'endroit de la liaison des tubes intérieur, médian et extérieur et à celui des moyens de réalisation et de blocage sélectifs précités.
La figure 5 représente schematiquement en coupe longitudinale, avec brisures, une extrémité anté¬ rieure d'un carottier suivant encore une autre forme de réalisation de l'invention, le carottier étant prêt pour un carottage.
La figure 6 est une représentation pratique¬ ment analogue à celle de la figure 5 mais le carottier y est montré en cours de carottage. La figure 7 représente schematiquement en coupe longitudinale, avec brisures, le carottier des figures 5 et 6 à l'endroit de la liaison des tubes intérieur, médian et extérieur et à celui des moyens de réalisation et de blocage sélectifs précités. La figure 8 représente schematiquement en coupe longitudinale, avec brisures, une autre forme de liaison entre leε tubes intérieur et médian du carottier suivant l'invention que celle de la liaison de la figure 2. La figure 9 représente schematiquement en coupe longitudinale, avec brisures, une extrémité antérieure d'un carottier suivant une forme de réalisa¬ tion particulière de l'invention, dans laquelle les tubes médian et intérieur forment un ensemble constitu¬ tif mobile dans le tube extérieur. La figure 10 représente schematiquement en coupe longitudinale, avec brisures, l'endroit de liaison des tubes médian et intérieur du carottier de la figure 9.
Dans les différentes figures, les mêmes notations de référence désignent des éléments identiques ou analogues.
Le carottier 1 (figures 1 et 2) de l'inven¬ tion, destiné en particulier à la prospection pétroliè¬ re, comprend une couronne de carottage 2, un tube extérieur 3, qui peut être formé de plusieurs tronçons 4, vissés l'un dans l'autre et à la couronne 2, et qui sert entre autres à l'entraînement en rotation de cette dernière, et un tube intérieur 5, qui peut être égale¬ ment composé de plusieurs tronçons 6 pour recevoir une carotte 7 dans son espace interne 8 au cours du carotta¬ ge. Les tubes intérieur 5 et extérieur 3 sont sensible¬ ment coaxiaux. Le tube intérieur 5 comporte par exemple, à son extrémité antérieure 9 (en considérant le sens d'avance du carottier 1 en cours de découpe d'une carotte 7) , un système 10 connu à bague tronconique fendue il pour maintenir près de sa base une carotte 7 dans l'espace interne 8 pendant une remontée du tube intérieur 5 ou du carottier 1 vers la surface.
Le carottier 1 de l'invention comporte de plus un tube médian 15 agencé coaxialement entre les tubes intérieur 5 et extérieur 3 et délimitant avec ce dernier un premier canal longitudinal 16 annulaire pour un fluide de carottage et, avec le tube intérieur 5, un second canal longitudinal 17 pour un fluide de carotta- ge. Le premier canal longitudinal 16 présente une extrémité antérieure 16A proche de la couronne 2 et une extrémité postérieure 16B éloignée de la couronne 2. Selon le même repère que constitue la couronne 2 , le second canal longitudinal 17 présente une extrémité antérieure 17A et une postérieure 17B et l'espace interne 8 présente une extrémité antérieure 8A et une extrémité postérieure 8B.
Le carottier 1 de 1 ' invention comporte en outre des moyens 18 qui réalisent et/ou bloquent sélec¬ tivement, au moins temporairement, de préférence de façon commandée, une communication de fluide de carot¬ tage entre l'extrémité postérieure 17B du second canal longitudinal 17 et/ou celle 16B du premier canal longi¬ tudinal 16 et/ou celle 8B de l'espace interne 8.
Le tube médian 15 peut également être formé par plusieurs tronçons 19 par exemple soudés ou vissés l'un à l'autre.
Dans le cas de la figure 2, les moyens 18 sont agencés de façon à permettre, pour un fluide de carottage, une communication constante entre les extré- mités postérieures 8B et 17B, par l'intermédiaire de conduits par exemple axial 20 et radiaux 21.
Une communication qui peut être commandée peut être réalisée entre ces deux extrémités postérieu¬ res 8B et 17B et l'extrémité postérieure 16B par les moyens 18, par exemple à l'aide du conduit axial 20, d'une soupape 22, d'un conduit axial 23 et de conduits divergents et radiaux 24. La soupape 22 peut être une bille 25 appliquée sur un siège 26 approprié. La soupape 22 peut éventuellement comporter un ressort (non repré- sente) , réglable ou non, pour produire un effet de régulation sélective de pression entre l'amont et l'aval de la soupape 22.
Dans l'exemple de réalisation de l'invention représenté à la figure 2, les moyens sélectifs 18 sont agencés pour mettre au moins temporairement en communi¬ cation de fluide un conduit 27 d'amenée d'un fluide de carottage depuis un réservoir (non représenté) à la surface du sol et des ajutages 28 (figure 1) de la couronne 2, par l'intermédiaire du premier canal longi¬ tudinal 16 et, par exemple, du conduit axial 23 et des conduits divergents et radiaux 24.
Les moyens sélectifs 18 peuvent être agen¬ cés, comme cela est représenté à la figure 2, pour mettre au moins temporairement en communication de fluide l'extrémité postérieure 8B de l'espace interne 8 et le conduit 27 d'amenée de fluide de carottage lorsque la bille 25 est par exemple absente ou à l'écart du siège de soupape 26 et, le cas échéant, pour interrompre de façon sélective cette communication de fluide en disposant la bille 25 sur le siège de soupape 26. Par exemple alors, la bille 25 peut être agencée de façon à bloquer un écoulement de fluide allant du conduit d'amenée 27 vers l'espace interne 8 et de façon à éventuellement permettre un écoulement inverse, le cas échéant également vers le premier canal longitudinal 16. Selon la figure 1, l'extrémité antérieure
17A du second canal longitudinal 17 peut être en commu¬ nication de fluide de carottage avec un interstice annulaire 29 entre une carotte 7 et la couronne 2 et par cela avec un fond de trou 31 au cours du carottage. Par exemple le carottier 1 des figures 1 et
2 peut être utilisé comme suit.
Le carottier 1 de l'invention est descendu de façon usuelle dans un trou de carottage, la bille 25 n'étant pas encore introduite dans le carottier 1 ou, par exemple, n'étant pas encore libérée d'un endroit de stockage (non représenté) prévu danε le carottier 1. Un fluide de carottage envoyé depuis un réservoir (non représenté) à la surface du sol, via le conduit 27 d'amenée est réparti, par l'intermédiaire des moyens sélectifs 18, vers le premier canal longitudinal 16, via les conduits 23 et 24, et de là vers les ajutages 28 de la couronne 2 et le fond de trou 31, pour que le fluide y remplisse sa fonction connue, - vers le second canal longitudinal 17, via les conduits 23, 20 et 21, et de là vers l'interstice annulaire 29 et le fond de trou 31, pour que par exemple le fluide de carottage y remplisse sa fonction connue et lubrifie la carotte 7 à mesure qu'elle entre dans le tube intérieur 5, et
- vers l'espace interne 8 pour dégager celui-ci de débris qui s'y seraient accumulés pendant la des¬ cente du carottier 1 dans le trou de carottage, ces débris étant alors par exemple expulsés dans le fond de trou 31 avant de commencer le carottage propre¬ ment dit et y étant broyés par la couronne 2 de façon à pouvoir être évacués de façon usuelle vers la surface du sol par le fluide de carottage.
Lorsqu'il est jugé que l'espace interne 8 est dégagé, la bille 25 est lancée dans le conduit d'amenée 27 (ou est libérée de son endroit de stockage) et, emportée par le fluide de carottage, elle aboutit sur le siège de soupape 26 pour y bloquer la communica¬ tion de fluide depuis le conduit d'amenée 27 vers l'espace interne 8 et vers le second canal longitudinal 17. Alors tout le fluide de carottage provenant du conduit d'amenée 27 est transmis aux ajutages 28 par le premier canal longitudinal 16. Par suite du blocage donné par la bille 25, le sommet de la carotte 7 qui pénètre progressivement dans l'espace interne 8 n'est plus soumis à la pression du fluide de carottage telle qu'elle est établie dans le conduit d'amenée 27. Par contre, le fluide de carottage compris dans l'espace interne 8, au-dessus de la carotte 7, peut être repoussé par la carotte 7 à mesure que celle-ci pénètre dans cet espace interne 8 parce que ce fluide de carottage peut s'échapper par les conduits axial 20 et radiaux 21 vers le second canal longitudinal 17 et de là vers l'inters¬ tice annulaire 29 et le fond du trou 31 où, en fonction de pertes de charges connues dans le carottier 1, le fluide de carottage est usuellement à une pression inférieure à celle régnant dans le conduit d'amenée 27. Ainsi, la carotte 7 est soumise partout à une pression régulière inférieure à celle du fluide de carottage dans le conduit d'amenée 27 et elle n'est donc pratiquement pas soumise à un tassement qui, de plus, pourrait la faire frotter exagérément contre la paroi du tube intérieur 5, par exemple dans un cas d'une matière peu consolidée.
Au cas où le fluide de carottage qui doit s'échapper de l'espace interne 8 vers l'interstice annulaire 29 se trouve bloqué, pour une raison quelcon¬ que, à partir des conduits radiaux 21, il peut s'échap¬ per par les conduits axiaux 20 et 23 vers le premier canal longitudinal 16, à partir par exemple du moment où sa pression vainc la pression appliquée sur la bille 25 par le fluide de carottage dans le conduit d'amenée 27. Le ressort précité (non représenté) peut être agencé pour modifier le seuil de pression à vaincre.
Suivant une autre forme de réalisation de l'invention, représentée à la figure 4, les moyens sélectifs 18 réalisent une communication de fluide directe et constante entre le conduit d'amenée 27 et le second canal longitudinal 17 par l'intermédiaire du conduit axial 23, d'un ou de conduits désaxés 33, d'un espace intermédiaire 34 et d'un ou de conduits désaxés 35 débouchant dans l'extrémité postérieure 17B du second canal longitudinal 17,
- une communication de fluide, qui peut être comman- dée, entre le conduit d'amenée 27 et le premier canal longitudinal 16, par l'intermédiaire du conduit axial 23 et d'un ou de conduits obliques 36, et - une communication sélective de fluide dans un sens qui va de l'espace interne 8, d'une part, vers le second canal longitudinal 17 par l'intermédiaire de l'espace intermédiaire 34 et du ou des conduits désaxés 35 et, d'autre part, vers le conduit d'ame¬ née 27 par l'intermédiaire du conduit axial 23 et, le cas échéant, vers le conduit oblique 36 par l'intermédiaire du même conduit axial 23.
A cet effet, cette autre forme de réalisa¬ tion du carottier 1 comporte alors des soupapes dont l'une peut avoir la forme d'une bille 37 prisonnière dans l'espace intermédiaire 34 dont elle peut fermer par un siège de soupape 38 l'entrée du conduit axial 20 vers l'espace interne 8 et dont l'autre peut avoir la forme d'une bille 39 à, par exemple, lancer dans le conduit d'amenée 27 de façon à fermer par un siège de soupape 40 le départ du ou des conduits obliques 36 vers l'extrémité postérieure 16B du premier canal longitudinal 16.
En particulier dans le cas de cette autre forme de réalisation, le carottier 1 peut présenter
(figure 3) un passage étranglé 42, éventuellement réglable, entre l'extrémité antérieure 17A du second canal longitudinal 17 et l'interstice annulaire 29 précité, pour la communication de fluide de carottage au fond du trou de carottage 31. De plus, aux environs de cette extrémité antérieure 17A, le tube intérieur 5 peut par exemple présenter deux parois circulaires coaxiales
43, 44 délimitant une chambre annulaire 45 fermée à ses extrémités 46, 47 axialement opposées, par exemple chaque fois par un épaississement de la paroi 43 et par un joint torique entre ces deux parois 43, 44 dont la plus interne 43 est relativement mince par rapport à la plus externe 44. La chambre annulaire 45 peut être en communication de fluide avec le second canal longitudi¬ nal 17 par l'intermédiaire d'un ou de passages radiaux 48.
Cette autre forme de réalisation du carot- tier 1 suivant les figures 3 et 4 peut être utilisée comme suit. Au début et au cours d'un carottage, la bille 37 ferme le siège de soupape 38 de façon à empê¬ cher un écoulement direct de fluide de carottage depuis le conduit d'amenée 27 vers l'extrémité postérieure 8B de l'espace interne 8 et donc dans celui-ci. Cependant du fluide de carottage refoulé vers le haut de cet espace interne 8 par la carotte 7 peut s'échapper de cette extrémité postérieure 8B, dès que sa pression vainc la pression subie par la bille 37, et il peut s'écouler alors dans l'espace intermédiaire 34 et de là par exemple, par le ou les conduits désaxés 35, vers le second canal longitudinal 17 et/ou, par le ou les conduits désaxés 33 et le conduit axial 23, vers le conduit d'amenée 27 ou plutôt vers le ou les conduits obliques 36 et ensuite vers le premier canal longitudi¬ nal 16 et les ajustages 28. Ainsi, la carotte 7 n'est pas soumise, du côté de son sommet, à une pression supérieure à celle du fluide de carottage.
De plus, au début et au cours du carottage, le fluide de carottage amené par le conduit d'amenée 27 est canalisé
- d'une part, vers le premier canal longitudinal 16 par le conduit axial 23 et par le ou les conduits obliques 36, en l'absence de la bille 39 sur le siège de soupape 40, et du premier canal longitudi¬ nal 16 vers le fond de trou 31 par les ajutages 28, et
- d'autre part, par leε conduits désaxés 33 et 35 et par le second canal longitudinal 17 vers ledit passage étranglé 42 et vers les passages radiaux 48 par lesquels le fluide de carottage transmet sa pression dans la chambre annulaire 45.
Au moment où il est choisi de retirer la carotte 7 produite, la bille 39 est par exemple envoyée dans le conduit d'amenée 27 et, emportée par le fluide de carottage, elle aboutit sur le siège de soupape 40 de façon à au moins fortement réduire ou même bloquer l'écoulement du fluide de carottage vers le ou les conduits obliques 36 et donc vers le premier canal longitudinal 16 et les ajutages 28 qui ne doivent plus être alimentés à ce moment, le carottage proprement dit étant terminé. Ce blocage d'échappement de fluide de carottage peut conduire de façon connue à une augmenta¬ tion sensible de la pression du fluide de carottage, entre autres dans le second canal longitudinal 17 et donc dans la chambre annulaire 45, de façon à obtenir vers l'intérieur de l'espace interne 8 une déformation de la paroi mince 43 qui enserre alors la carotte 7 pour la maintenir dans cet espace interne 8 et la sortir du fond de trou 31. Pour améliorer cet enserrage, la paroi mince 43 peut constituer un manchon monté de façon coulissante dans la paroi épaisse 44 et présenter une partie tronconique externe 50 pointant vers l'extrémité antérieure du carottier 1, munie d'au moins une entaille longitudinale et coopérant avec une partie tronconique interne 51 correspondante, par exemple de la paroi 44. Ainsi, la paroi mince 43, enserrant déjà selon un certain degré la carotte 7, peut être entraînée vers cette extrémité antérieure du carottier 1 et provoquer par cela un serrage additionnel de la partie tronconique externe 50 contre la carotte 7 par l'action de la partie tronconique interne 51.
Dans le cas d'une forme de réalisation particulière du carottier 1 de l'invention, représentée aux figures 5 à 7, les moyens sélectifs 18 (figure 7) mettent en communication de fluide, par leurs extrémités postérieures respectives 8B et 17B, l'espace interne 8 et le second canal longitudinal 17, par exemple par un ou des conduits radiaux 53,
- un piston 54 est monté dans le tube intérieur 5 de façon à pouvoir être poussé, par une carotte 7 en cours de formation, depuis pratiquement l'extrémité antérieure 8A de l'espace interne 8 vers l'extrémité postérieure 8B de celui-ci, et un fluide de carottage peut être logé dans l'espace interne 8, au moins entre le piston 54 et l'extré¬ mité postérieure 8B.
Dans ce cas, en cours de carottage, le piston 54 est poussé dans l'espace interne 8 à mesure que la carotte 7 y pénètre. Le fluide de carottage est chassé de l'espace interne 8 par le piston 54 dans les conduits radiaux 53 et de là dans le second canal longitudinal 17 pour s'échapper par exemple quelque peu au-dessus de la base de la carotte 7 lorsque le second canal longitudinal 17 comporte (comme dans le cas de la figure 1) une extrémité antérieure 17A s 'ouvrant à l'endroit de l'extrémité antérieure 9 du tube intérieur 5, sensiblement sur le pourtour de cette dernière. La forme de réalisation particulière du carottier 1 peut, à la différence du cas de la figure 1, être agencée suivant les figures 5 et 6 dans lesquel¬ les : l'extrémité antérieure 17A du second canal longitu- dinal 17 est au moins partiellement, et de préfé¬ rence totalement, fermée par rapport à l'interstice annulaire 29, et des passages radiaux 55 entre le second canal longitudinal 17 et l'espace interne 8 sont agencés à proximité de leurs extrémités antérieures 17A, 8A respectives et débouchent dans l'espace interne 8 du côté de l'extrémité 54A du piston 54 tournée vers la carotte 7 même lorsque le piston est dans une position de départ, au plus près par exemple de l'extrémité antérieure 9 du tube intérieur 5. Le piston 54, éventuellement un poussoir 56 expliqué ci-dessous, est agencé pour que du fluide sortant des passages 55 dans cette position de départ puisse s'échapper vers le fond du trou 31. Les passages 55 sont de préférence régulièrement répartis autour de l'axe longitudinal du carottier 1.
Dans la forme de réalisation particulière du carottier 1 représenté aux figures 5 et 6, il peut être prévu, sur l'extrémité 54A du piston 54 tournée vers la carotte 7, un poussoir 56 agencé pour prendre appui, au début d'un carottage, sur le fond 3 du trou de carottage et ensuite sur le dessus de la carotte 7 en cours de formation. Le poussoir 56 peut aussi ne former qu'une pièce avec le piston 54.
Le piston 54 ou, suivant les figures 5 et 6, le poussoir 56 comporte, à l'endroit de son extrémité destinée à coopérer avec le sommet de la carotte 7, un orifice de remplissage 57 et, raccordée à celui-ci, une conduite 58 à travers le poussoir 56 et/ou le piston 54 jusqu'à l'espace interne 8. Une soupape anti-retour 59 est avantageusement installée dans la conduite 58 ou à l'endroit de l'orifice de remplissage 57.
Pour un carottage au moyen du carottier 1 des figures 5 à 7, le piston 54 est disposé dans la position de départ précitée (figure 5) . Un fluide de carottage eεt injecté par l'orifice de remplissage 57 et par le conduit 58 dans l'espace interne 8 et de préfé¬ rence jusqu'à ce que le fluide sorte des canaux radiaux 53 (figure 7) et s'écoule vers le bas du carottier 1 par le second canal longitudinal 17 (figure 5) . Le carottage proprement dit eεt démarré. Le poussoir 56, poussé par le fond du trou 31 et ensuite par la carotte 7 qui entre dans le carottier 1, pousse le piston 54 dans l'espace interne 8. Le fluide de carottage chassé vers le haut de cet espace interne 8 s'échappe par les conduits radiaux 53 vers le second canal longitudinal 17 et de celui-ci par les passages 55 à partir desquels le fluide de carottage se répartit dans un interstice annulaire entre la paroi du tube intérieur 5 et la carotte 7 pour recouvrir cette der¬ nière à mesure qu'elle pénètre dans l'espace interne 8. Comme le montre la figure 5, dans sa posi¬ tion de départ le poussoir 56 dépasse avantageusement du carottier 1 de façon à donner accès à l'orifice de remplissage 57 agencé latéralement.
Le piston 54 peut comporter des joints d'étanchéité toriques 60 coopérant avec la paroi du tube intérieur 5, si l'on veut éviter des écoulements de fluide directs depuis l'espace interne 8 verε le sommet de la carotte 7.
Dans le cas de la forme de réaliεation particulière suivant les figures 5 à 8, le fluide de carottage injecté dans l'espace interne 8 peut être différent de celui qui provient du réservoir précité par l'intermédiaire du conduit d'amenée 27. Le fluide différent peut être un fluide de protection de la carotte 7 ou un fluide apte à lubrifier le glissement de la carotte 7 dans le tube intérieur 5, connu de l'homme de métier.
Suivant l'invention, les conduits radiaux 21 (figure 2) et/ou 53 (figure 7) peuvent constituer un pasεage étranglé du fluide de carottage qui va de l'eεpace interne 8 verε le second canal longitudinal 17. Des moyens de réglage, connus de l'homme de métier (soupape à ressort, etc.), peuvent être adjoints à ces conduits pour pouvoir en régler le passage, par exemple de façon à soumettre la carotte 7 à une pression choisie qui aide à conserver sa stabilité de structure.
QUILLEDEREMPLACEMENT(REGLE 2^ Une soupape de sécurité 61 (figure 7) et/ou un moyen de décharge de pression comme une vis 62 peuvent être agencés de façon à pouvoir laisser échapper par exemple de l'espace interne 8 et/ou du second canal longitudinal 17 du fluide qui y est mis sous pression à la suite de l'enfoncement de la carotte 7 dans cet espace interne 8 et qui est maintenu sous pression à la suite d'un blocage des conduits prévus pour l'évacuation de cette pression. Par exemple, la soupape de sécurité 61 peut agir pendant le carottage et laisse échapper, en cas de nécessité, du fluide depuis l'espace interne 8 vers le premier canal longitudinal 16. Par exemple aussi, après le carottage et avant de libérer la carotte 7 du système 10 à bague tronconique fendue 11, on peut dévisser la vis-pointeau 62 pour s'assurer qu'il n'y a plus dans l'espace interne 8 une pression qui pourrait expulser dangereusement de ce dernier la carotte 7.
Les figures 2, 4 et 7 montrent chaque fois un agencement des trois tubes intérieur 5, médian 15 et extérieur 3 dans lequel :
- les tubes intérieur 5 et médian 15 sont reliés l'un à l'autre par exemple par l'intermédiaire d'un premier raccord 63 qui, par un système connu de réglage axial à vis, trou fileté et contre-écrou 64, permet d'une part de régler axialement l'un par rapport à l'autre les tubes intérieur 5 et médian 15 et, d'autre part, de bloquer ceux-ci l'un par rapport à l'autre en ce qui concerne une rotation autour de leur axe longitudinal commun, - le premier raccord 63 est fixé par exemple par un autre système connu de réglage axial à vis, trou fileté et contre-écrou 65, à un moyeu 66 (en deux pièces) d'une butée à billes 67 retenue entre le tube extérieur 3 et un écrou 68. De cette façon, les tubes intérieur 5 et médian 15 peuvent, ensemble, tourner ou non autour de leur axe longitudinal commun, indépendamment d'une rotation du tube extérieur 3.
La figure 8 montre une forme de réalisation dans laquelle les tubes intérieur 5, médian 15 et extérieur 3 peuvent tourner indépendamment l'un de l'autre autour de leur axe longitudinal commun. A cet effet, une vis 70 fixée dans un trou fileté de l'extré¬ mité postérieure du tube intérieur 5 est montée sur une bague 71 agencée entre deux butées à billes 72, 73 qui sont montées sur un arbre 74 porté lui-même par un raccord 75 approprié qui est monté quant à lui dans le tube extérieur 3 comme l'est le raccord 63 de la figure 7.
Un montage semblable à celui de la figure 8 mais sans butée à billes 67 peut aussi être utilisé au cas où il est souhaité que les tubes médian 15 et extérieur 3 soient fixés l'un à l'autre en ce qui concerne leur rotation autour de leur axe longitudinal commun et que le tube intérieur 5 puisse tourner ou rester immobile autour de l'axe longitudinal commun, indépendamment des tubes médian 15 et extérieur 3.
Il doit être entendu que l'invention n'est nullement limitée aux formes de réalisation décrites et que bien des modifications peuvent être apportées à ces dernières sans sortir du cadre de la présente invention.
Ainsi les conduits dits radiaux, axiaux, désaxés, obliques, peuvent être orientés et disposés différemment que dans les dessins.
Par exemple également, comme le montre la figure 10, les tubes intérieur 5 et médian 15 sont fixéε l'un à l'autre par deux butéeε à billes pour former un ensemble constitutif 80 et de façon à pouvoir tourner indépendamment l'un de l'autre autour de leur axe longitudinal commun. L'ensemble constitutif 80 eεt diεposé dans le tube extérieur 3 de façon à pouvoir y coulisser entre : une position de carottage représentée dans les figures 9 et 10, dans laquelle le tube médian 15 est à butée dans la couronne 2, tel que représenté, ou éventuellement (de façon non représentée) contre le tube extérieur 3 et une position retirée du tube extérieur 3 pour retirer la carotte 7 réalisée.
L'ensemble constitutif 80 comporte des moyens d'accrochage 81 connus disposés à son extrémité la plus éloignée de l'extrémité antérieure 9 du tube intérieur 5. Un carottier 1 du genre représenté dans les figures 9 et 10 peut faire partie du type dit "wire line". Au cours d'un carottage normal, l'ensemble constitutif 80 est maintenu en position de butée au moyen de la pression du fluide de carottage appliqué sur ses surfaces exposées.
Les moyens sélectifs 18 du carottier 1 de la figure 10 comportent un bossage annulaire 82 agencé sur la paroi interne 83 du tube extérieur 3 et au moins un orifice de sortie 84, tel que celui du conduit oblique 36 débouchant dans le premier canal longitudinal 16. En position de carottage, l'ensemble constitutif 80 étant à butée à l'extrémité antérieure dans le tube extérieur 3, le bossage annulaire 82 est en dehors d'un écoulement de liquide allant de l'orifice de sortie 84 dans le premier canal longitudinal 16. L'ensemble constitutif 80 peut s'écarter de la position de butée, par exemple parce qu'il reste bloqué à un certain niveau de la carotte 7 alors que la couronne 2 continue à progresser. Un tel blocage peut résulter de ce que le tube intérieur 5 est coincé autour de la carotte 7 ou de ce que du liquide accumulé entre la carotte 7 et le fond du tube intérieur 5 ne peut pas s'échapper. Suivant l'invention, à mesure que l'ensemble constitutif 80 s'écarte ainsi de sa position de butée, le bossage annulaire 82 et l'ori¬ fice de sortie 84 se disposent progresεivement l'un en face de l'autre de façon à restreindre dans une mesure voulue l'écoulement de liquide depuis l'orifice de sortie 84 vers le canal longitudinal 16. Cette restric¬ tion d'écoulement peut être pratiquement totale ou au moins suffisante pour entraîner une augmentation de pression du fluide de carottage, cette augmentation pouvant être interprétée comme étant un signal d'un blocage de la pénétration de la carotte 7 dans le tube intérieur 5. En position de carottage (figure 9) , le tube médian 15 peut être en appui étanche, du côté de l'ex¬ trémité antérieure 16A, contre une surface d'appui de la couronne 2 ou éventuellement du tube extérieur 3, de façon à y fermer le premier canal longitudinal 16. La figure 9 montre de façon non limitative le carottier 1 dans un cas avec parois circulaires coaxiales mince 43 et épaisse 44. Dans ce cas une soupape 85 permet de choisir, par un réglage de son ressort, la pression du fluide à partir de laquelle celui-ci peut passer du conduit d'amenée 27 vers le second canal longitudinal 17, par un conduit coaxial 86 et des conduits radiaux 87, afin de déformer, comme expliqué ci-dessus, la paroi mince 43.
Un léger passage de fluide peut être sou- haité entre les tubes intérieur 5 et médian 15 de la figure 9, à leur extrémité antérieure.
Pour préparer le carottier 1 de la figure 10 et éventuellement en vue d'un carottage et, par exemple, pour remplir le tube intérieur d'un fluide de protection et/ou de lubrification de la carotte 7, il peut être prévu une entrée 90 pour injecter soit ce fluide soit de l'air comprimé afin de repousser le piston 54 en posi¬ tion de départ. Pour cette opération, un bouchon 91 est retiré de cette entrée 90 et est placé dans une sortie 92 pour éviter des fuites par l'intermédiaire de la soupape 61. Après cette opération, le bouchon 91 eεt retiré de la sortie 92 et est mis à nouveau dans l'en¬ trée 90 pour éviter une fuite, non contrôlée par la soupape 61, du fluide compris dans le tube intérieur 5. Après un carottage, le bouchon 91 peut à nouveau être déplacé de l'entrée 90 à la sortie 92 et un fluide approprié (air comprimé, etc.) peut être injecté pour pousser le piston 54 et ainsi chasser une carotte 7 logée dans le tube intérieur 5, par exemple après avoir démonté (figure 9) un tronçon de ce dernier qui comporte la paroi mince 43, si celle-ci est mise en oeuvre.
Liste des numéros de référence
1 Carottier
2 Couronne de carottage
3 Tube extérieur 4 Tronçon de tube extérieur 3
5 Tube intérieur
6 Tronçon de tube intérieur 5
7 Carotte
8 Espace interne 8A Extrémité antérieure de l'espace interne 8
8B Extrémité postérieure de l'espace interne 8
9 Extrémité antérieure du tube intérieur 5
10 Système à bague tronconique fendue 11
11 Bague tronconique fendue 15 Tube médian
16 Premier canal longitudinal
16A Extrémité antérieure du premier canal longitudinal
16
16B Extrémité postérieure du premier canal longitudi- nal 16
17 Second canal longitudinal
17A Extrémité antérieure du second canal longitudinal
17
17B Extrémité postérieure du second canal longitudinal 17
18 Moyens sélectifs
19 Tronçon de tube médian 15
20 Conduit axial
21 Conduit radial 22 Soupape
23 Conduit axial
24 Conduits divergents et radiaux
25 Bille de soupape 22
26 Siège de la soupape 22 ou bille 25 27 Conduit d'amenée
28 Ajutage de la couronne 2 29 Interstice annulaire
31 Fond de trou de carottage
33 Conduit désaxé
34 Espace à fluide 35 Conduit désaxé
36 Conduit oblique
37 Bille de soupape
38 Siège de soupape de la bille 37
39 Bille de soupape auxiliaire 40 Siège de soupape de la bille 39
42 Passage étranglé
43 Paroi circulaire coaxiale interne mince
44 Paroi circulaire coaxiale externe épaisse
45 Chambre annulaire 46 Extrémité de la chambre 45
47 Extrémité de la chambre 45
48 Passage radial
50 Partie tronconique externe
51 Partie tronconique interne 53 Conduit radial
54 Piston
54A Extrémité du piston 54
55 Passages
56 Poussoir 57 Orifice de remplissage
58 Conduite
59 Soupape anti-retour
60 Joint d'étanchéité torique
61 Soupape de sécurité 62 Vis-pointeau
63 Raccord entre tubes intérieur 5 et médian 15
64 Contre-écrou d'un système de réglage axial
65 Contre-écrou d'un autre syεtème de réglage axial
66 Moyeu (en deux pièceε) d'une butée à billes 67 67 Butée à billes
68 Ecrou de butée à billes 67 70 Vis
71 Bague
72 Butée à billes
73 Butée à billes 74 Arbre
75 Raccord
80 Ensemble constitutif
81 Moyens d'accrochage
82 Bossage annulaire 83 Paroi interne
84 Orifice de εortie
85 Soupape
86 Conduit axial
87 Conduitε radiaux 90 Entrée
91 Bouchon
92 Sortie

Claims

' REVENDICATIONS
1. Carottier, en particulier dans le domaine de la prospection pétrolière, comprenant : une couronne de carottage (2) , - un tube extérieur (3) pour l'entraînement en rota¬ tion de la couronne de carottage (2) , et un tube intérieur (5) pour recevoir une carotte (7) dans son espace interne (8) au cours du carottage, les tubes intérieur (5) et extérieur (3) étant sensiblement coaxiaux, caractérisé en ce qu'il comporte de plus : un tube médian (15) agencé coaxialement entre les tubes intérieur (5) et extérieur (3) et délimitant, d'une part avec le tube extérieur (3), un premier canal longitudinal (16) pour un fluide de carottage et, d'autre part avec le tube intérieur (5) , un second canal longitudinal (17) pour un fluide de carottage, les canaux longitudinaux (16, 17) et l'espace interne (8) présentant chacun une extrémité antérieure (16A, 17A, 8A) proche de la couronne de carottage (2) et une extrémité poεtérieure (16B, 17B, 8B) éloignée de cette couronne (2), et des moyens (18) qui réalisent et/ou bloquent sélec¬ tivement, au moins temporairement, une communication de fluide de carottage entre l'extrémité postérieure (17B) du second canal longitudinal (17) et/ou celle (16B) du premier canal longitudinal (16) et/ou celle (8B) de l'espace interne (8) .
2. Carottier suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens sélectifs (18) précités mettent au moins temporairement en communication de fluide un conduit (27) d'amenée d'un fluide de carottage depuis un réservoir à la surface du sol et deε ajutages
(28) de la couronne (2) par l'intermédiaire du premier canal longitudinal (16) .
3. Carottier suivant la revendication 2, caractérisé en ce que leε moyens sélectifs (18) mettent au moins temporairement en communication de fluide l'extrémité postérieure (8B) de l'espace interne (8) précité et le conduit (27) d'amenée de fluide de carot¬ tage.
4. Carottier suivant l'une ou l'autre des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'extrémité antérieure (17A) du second canal longitudinal (17) est en communication de fluide avec un interstice annulaire (29) entre la carotte (7) et la couronne (2) et par cela avec un fond de trou (31) au cours d'un carottage.
5. Carottier suivant l'une ou l'autre des revendications 3 et 4 , caractérisé en ce que les moyens sélectifs (18) comportent une soupape commandée (22) agencée de façon à bloquer sélectivement un écoulement de fluide allant du conduit d'amenée (27) vers l'espace interne (8) et de façon à éventuellement permettre un écoulement depuis ce dernier vers le conduit d'amenée (27) , le cas échéant vers le premier canal longitudinal (16) .
6. Carottier suivant la revendication 5, caractérisé en ce que leε moyens sélectifs (18) réali¬ sent au moins temporairement une communication de fluide entre le conduit d'amenée (27) et le second canal longitudinal (17) et comportent une soupape auxiliaire (39) commandée agencée de façon à bloquer sélectivement un écoulement de fluide du conduit d'amenée (27) vers le premier canal longitudinal (16) .
7. Carottier suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'un pasεage étranglé (42) éventuel¬ lement réglable est agencé entre l'extrémité antérieure (17A) du second canal longitudinal (17) et l'interstice annulaire (29) précité, pour la communication de fluide entre ceux-ci.
8. Carottier suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens sélectifs (18) mettent en communication de fluide, par leurs extrémités postérieures (8B, 17B) , l'espace interne (8) et le second canal longitudinal (17) , un piston (54) est monté dans le tube intérieur (5) de façon à pouvoir être pouεsé, depuis pratiquement l'extrémité antérieure de l'espace interne (8) vers l'extrémité postérieure (8B) de celui-ci, par une carotte (7) en cours de formation, et un fluide de carottage est logé dans le tube inté¬ rieur (5), au moins entre le piston (54) et l'extré¬ mité postérieure (8B) de l'espace interne (8) .
9. Carottier suivant la revendication 8, caractérisé en ce que l'extrémité antérieure (17A) du second canal longi¬ tudinal (17) est au moins partiellement fermée par rapport à un interstice annulaire (29) entre la couronne (2) et la carotte (7) , et
- des passages (55) entre le second canal longitudinal (17) et l'espace interne (8) sont agencés à proxi¬ mité de leurs extrémités antérieures (17A, 8A) respectives et débouchent dans l'eεpace interne (8) du côté de l'extrémité (54A) du piεton (54) tournée vers la carotte (7) et en ce que, de préférence ces passages (55) sont régulièrement répartis autour de l'axe longitudinal.
10. Carottier suivant l'une ou l'autre des revendications 8 et 9, caractérisé en ce qu'il comporte éventuellement un poussoir (56) qui est agencé sur l'extrémité (54A) du piston (54) tournée vers la carotte (7), de façon à prendre appui sur le fond d'un trou (31) de carottage et ensuite sur le dessuε de la carotte (7) en courε de formation, et en ce que le piεton (54) , ou le caε échéant le pouεsoir (56) , comporte à l'endroit de son extrémité destinée à coopérer avec le dessuε de la carotte (7) un orifice de rempliεsage (57) et, raccordée à celui-ci, une conduite (58) à travers le poussoir (56) et/ou le piston (54) , de façon à pouvoir injecter, par l'orifice (57) et la conduite (58) , un fluide de carot¬ tage au moins dans une partie de l'espace interne (8) , préalablement à un carottage, lorsque le piston (54) est pratiquement à l'endroit de l'extrémité antérieure (8A) de l'espace interne (8) .
11. Carottier suivant l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que le fluide de carottage logé dans le tube intérieur (5) et éven¬ tuellement dans le second canal longitudinal (17) est différent du fluide de carottage dans le conduit d'ame- née (27) et dans le premier canal longitudinal (16) et est de préférence un fluide lubrifiant.
12. Carottier suivant l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les moyens sélectifs (18) comportent pour la communication de fluide entre l'extrémité postérieure (8B) de l'espace interne (8) et celle (17B) du second canal longitudinal (17) un passage étranglé, éventuellement réglable.
13. Carottier suivant l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il comprend, pour l'espace interne (8) et/ou pour le second canal longitudinal (17) , du côté de leurs extrémités posté¬ rieures (8B, 17B) , une soupape de sécurité (61) et/ou un moyen (62) de décharge de pression.
14. Carottier suivant l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que les tubes extérieur (3) et médian (15) sont montés de façon à pouvoir tourner indépendamment l'un de l'autre autour de leur axe longitudinal commun et en ce que le tube intérieur (5) est monté de manière fixe, au moins en rotation, par rapport au tube médian (15) .
15. Carottier suivant l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que les tubes extérieur (3) et médian (15) sont montés de manière fixe l'un par rapport à l'autre, au moins en ce qui concerne leur rotation autour de leur axe longitudinal commun, et en ce que les tubes médian (15) et intérieur (5) sont montés de façon à pouvoir tourner indépendamment l'un de l'autre autour de leur axe longitudinal commun.
16. Carottier suivant l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que les tubes intérieur (5) et médian (15) sont fixés l'un à l'autre, sous la forme d'un ensemble constitutif (80), de façon à pouvoir tourner indépendamment l'un de l'autre autour de leur axe longitudinal commun et en ce que l'ensemble constitutif (80) ainsi formé est disposé dans le tube extérieur (3) de façon à pouvoir y coulisser entre une position de carottage, dans laquelle le tube médian (15) est pratiquement à butée dans la couronne de carottage (2) , et une position retirée du tube extérieur (3) , pour en retirer une carotte (7), l'ensemble constitutif (80) comportant des moyens d'accrochage (81) disposés à son extrémité la plus éloignée de l'extrémité antérieure 9 du tube intérieur (5) .
17. Carottier suivant la revendication 16, caractériεé en ce que les moyens sélectifs (18) compor¬ tent un bossage annulaire (82) sur la paroi interne (83) du tube extérieur (3) et au moins un orifice de sortie (84) , tel que celui d'un conduit oblique (36) débouchant dans le premier canal longitudinal (16) , et en ce que, en position de carottage de l'ensemble constitutif (80) à butée dans le tube extérieur (3) , le bossage annulaire (82) se trouve en dehors d'un écoulement de liquide allant de l'orifice de sortie (84) dans le premier canal longitudinal (16) et, à mesure que l'ensemble constitu- tif (80) s'écarte de la position à butée, le bossage annulaire (82) et l'orifice de sortie (84) se rappro- chent et se disposent l'un en face de l'autre de façon à restreindre l'écoulement de liquide de l'orifice de sortie (84) vers le canal longitudinal (16) .
18. Carottier suivant l'une ou l'autre des revendications 15 et 16, caractérisé en ce qu'en posi¬ tion de carottage, du côté de l'extrémité antérieure (16A) , le tube médian (15) est en appui étanche contre une surface d'appui de la couronne (2) ou du tube exté¬ rieur (3) de façon à y fermer le premier canal longitu- dinal (16).
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