EP2331786A1 - Element de garniture de forage a instruments - Google Patents

Element de garniture de forage a instruments

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Publication number
EP2331786A1
EP2331786A1 EP09741328A EP09741328A EP2331786A1 EP 2331786 A1 EP2331786 A1 EP 2331786A1 EP 09741328 A EP09741328 A EP 09741328A EP 09741328 A EP09741328 A EP 09741328A EP 2331786 A1 EP2331786 A1 EP 2331786A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
hole
angle
element according
opens
bearing surface
Prior art date
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Granted
Application number
EP09741328A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP2331786B1 (fr
Inventor
Jean Boulet
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tuboscope Vetco France SAS
Original Assignee
Vam Drilling France SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vam Drilling France SAS filed Critical Vam Drilling France SAS
Publication of EP2331786A1 publication Critical patent/EP2331786A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP2331786B1 publication Critical patent/EP2331786B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/02—Couplings; joints
    • E21B17/028—Electrical or electro-magnetic connections

Definitions

  • the invention relates to a drill string element and to a drill string composed of such elements.
  • Elements of this type are used in the field of drilling, particularly oil drilling, to form a drill string that extends from the surface of the well to the bottom thereof.
  • These elements include in particular drill pipes, heavy drill rods, and drill collars.
  • the specifications of the American Petroleum Institute (or "API") define for example such elements.
  • measuring devices are arranged in the drill string to measure certain physical quantities relating to the wellbore, its environment, or the packing itself. These devices, which can be of various types, are in particular arranged near the lower end of the drill string.
  • Storage systems may in some cases be associated with the measuring devices to record the measurement results.
  • the results of the measurements made should be communicated to the surface of the wellbore, without the entire packing being raised to the surface.
  • telemetry devices can be used, which are arranged in the well.
  • very low frequency electromagnetic devices may be used.
  • US 2006/0225926 discloses a trim member provided with a cable.
  • the packing element is in the form of a tube.
  • the cable is sometimes housed in a passage formed in the wall of the tube and sometimes arranged inside the tube against this wall.
  • Electromagnetic coupling elements are disposed near the longitudinal ends of the tube to transmit data from the cable to the cable of a similar tube, adjacent in the drill string.
  • the cable is protected by a tubular cladding, pressed against the inner wall of the tube, for example by hydroforming. Such sheathing proves difficult and expensive to achieve.
  • a packing element made in the form of a tube, is provided with a cable element disposed inside a protective conduit.
  • the protective conduit is in the form of a sheath, which sheath is disposed against the inner wall of the tube, so as to extend along the tube along a helix.
  • the sheath is inserted inside the tube by passages arranged at the ends of the tube and extending parallel to the central axis of the tube. This helical shape gives very good resistance to the cable, in particular the traction and compression forces.
  • a drill string element of the type comprising an elongated tubular body delimiting an inner surface longitudinally having at least one revolution portion, and having a first hole in the elongate tubular body having a first end opening on said portion of revolution, the first hole having in the vicinity of said first end a longitudinal axis intersecting the inner surface at an intersection point, remarkable in that said longitudinal axis forms, in projection in a first plane passing through the central axis of the portion of revolution and containing the intersection point, a first angle of non - zero value, and, in projection in a second plane tangential to the inner surface of said intersection location, a second angle of non - zero value .
  • a sheath or conduit, or any other elongated and flexible element can be introduced into the cylindrical cavity through the first hole.
  • the sheath is imparted a helix shape pressing on the wall of the central longitudinal bore simply because of the shape and position of the hole.
  • the cable has a continuous shape between its portion housed in the conduit and its adjacent portion, extending freely in the central bore.
  • the cable then has a better resistance to drilling forces, in particular by eliminating the inflection zone that existed at this location in the configurations of the state of the art.
  • a drill string formed by butting elements of the type mentioned above is also provided.
  • Said elongate tubular body has, at at least one of its longitudinal ends, a junction portion intended to cooperate with another lining element, and comprising a support surface disposed substantially transversely, and at least one element of the group; formed of said first hole and a first additional hole opens on the bearing surface.
  • the first additional hole opens on the bearing surface and in said first hole.
  • junction portion further comprises an additional bearing surface, disposed substantially transversely, and the other element of said group opens on the additional support surface.
  • Said bearing surface is arranged at the free end of a male type junction portion or in the form of an internal shoulder of a female type junction portion.
  • the additional bearing surface is arranged in the form of an intermediate shoulder of the male-type junction portion or at the free end of the female-type junction portion.
  • the elongated tubular body has a second hole having a first end opening on the inner surface, the second hole having in the vicinity of said first end a longitudinal axis intersecting the inner surface at a second location.
  • the value of the second angle is chosen according to the longitudinal distance separating said first place from said second place.
  • the inner surface has at least one straight cylinder portion between the first place and the second place.
  • the right cylinder portion extends over most of the longitudinal distance between the first place and the second place.
  • the second hole opens into a second portion of revolution, and the longitudinal axis of the second hole forms, in projection in a third plane passing through the central axis of the second portion of revolution and containing said second place, a third an angle of non-zero value, and, in projection in a fourth plane tangential to the inner surface of said second location, a fourth angle of non-zero value.
  • the value of the fourth angle is close to the value of the second angle.
  • the first hole extends substantially all of its length rectilinearly.
  • the element further comprises a flexible tubular element at least partially housed in said hole and extending on the inner surface generally describing a helix.
  • the said helix has an angle depending on the value of the second angle.
  • the element further comprises an electrical connection device housed in a wall thickness of said tubular body and elongate.
  • the value of the second angle is between 5 ° and 40 °.
  • FIG. 1 shows a drill pipe according to the invention in front view
  • FIG. 2 represents the drill pipe of FIG. 1 truncated and enlarged, in front view
  • FIG. 3 represents an end portion of the drill pipe of FIG. 1, seen from the front
  • FIG. 4 represents the end portion of FIG. 3, in perspective view
  • FIGS. 5A and 5B show in a simplified manner the end portion of FIG. 3, respectively in longitudinal section and in plan view in projection on a plane of projection tangential to a bore portion of the end portion and passing through a particular point of this bore portion
  • FIG. 6 represents an end portion of the drill rod of FIG. 1 opposite the end portion of FIGS. 3 and 4, in a cavalier perspective;
  • FIG. 7 represents the end portion of FIG. 6, in front view
  • FIG. 8 is a front view of the end portion of FIGS. 3 and 4 assembled with the end portion of FIGS. 6 and 7,
  • FIG. 9 is a view similar to FIG. 8 in perspective view
  • FIG. 10 is a front view of a first variant embodiment of the end portion of FIGS. 6 and 7,
  • FIG. 11 is a perspective view similar to FIG. 10,
  • FIG. 12 is a front view of a second variant embodiment of the end portion of FIGS. 6 and 7,
  • FIG. 13 is a perspective view similar to FIG. 12,
  • FIG. 14 is a front view of a third variant embodiment of the end portion of FIGS. 6 and 7,
  • FIG. 15 is a perspective view similar to FIG.
  • FIG. 16 is a front view of a first variant embodiment of the end portion of FIGS. 3 and 4,
  • FIG. 17 is a perspective view similar to FIG. 16,
  • FIG. 18 is a front view of the end portion of FIGS. 14 and 15 assembled with the end portion of FIGS. 16 and 17,
  • FIG. 19 is a view similar to FIG. 18 in perspective view
  • FIG. 20 is a front view of a fourth variant embodiment of the end portion of FIGS. 6 and 7,
  • FIG. 21 is a perspective view similar to FIG. 10,
  • FIG. 22 is a front view of a second variant embodiment of the end portion of FIGS. 3 and 4,
  • FIG. 23 is a perspective view similar to FIG. 22, and
  • FIG. 24 is a view similar to Figure 3 for an alternative embodiment of the drill rod 1.
  • Figures 1 and 2 illustrate a drill string element in the form of a drill pipe 1.
  • the drill pipe mainly comprises an elongate pipe 2 having an elongated middle portion 3.
  • a first junction portion 5 and a second junction portion 7 are arranged at opposite ends of this middle portion 3.
  • the first junction portion 5 and the second junction portion 7 are correspondingly shaped.
  • the first junction portion 5 and the second junction portion 7 are capable of cooperating respectively with a second junction portion 7 and a first junction portion 5 of similar elongate tubes 2 for assembling drill rods therebetween .
  • the first junction portion 5 is here of "male” type, while the second junction portion 7 is of the “female” type, these portions being shaped in a complementary manner.
  • the male junction portion 5 can be inserted into a female junction portion 7 of an elongate tube 2 similar to perform a drill string assembly 1.
  • a drill string can be made by connecting the elongated tubes 2 of several drill pipes, by cooperation of the first junction portions 5 and the second junction portions 7.
  • this connection of the elongated tubes 2 is done by the co-operation of the form of male 5 junction portions and female 7 junction portions.
  • the male junction portion 5 comprises a main sub-portion 8, disposed between an attachment sub-portion 9, terminating the elongate tube 2, and a sub-transition portion 10 connecting the main sub-portion 8 to the middle portion 3.
  • the fastening sub-portion 9 protrudes axially from the intermediate sub-portion 8.
  • the fixing sub-portion 9 is shaped externally so that it can be received in a fixing bore 11, formed internally in the second connecting portion 7 of a drill rod 1 and open on the end of the corresponding elongate tube 2.
  • the second junction portion 7 comprises a main sub-portion 12, terminating the elongate tube 2, and a transition sub-portion 13 connecting this main sub-portion 12 to the middle portion 3.
  • the fixing sub-portion 9 has a tubular and frustoconical shape, externally threaded, while the fixing bore 11 has a complementary frustoconical threaded shape.
  • the elongated tube 2 is in the form of a piece of revolution having a central longitudinal axis 14 and rectilinear.
  • the first joining portion 5 and the second joining portion 7 are preferably made in the form of separate mechanical parts and then reported on the elongated middle portion 3, for example by means of a friction welding operation.
  • the first joining portion 5 and the second joining portion 7 are often referred to as "tool-joint".
  • the elongate tube 2 can be made in one piece.
  • the elongate tube 2 has an annular cross-section, the inside and outside diameters of which vary along the length of the elongated tube 2 to form and delimit different portions of this tube 1.
  • the thickness of the Elongated tube 2 may also vary over the length of this tube.
  • the elongate tube 2 has a longitudinal central bore 15 extending through the elongated tube 2 from one end to the other.
  • the central bore 15 passes through the middle portion 3, the first junction portion 5 and the second junction portion 7.
  • this longitudinal central bore 15 opens into the fixing bore 11 and passes through the sub-portion fixing 9.
  • the longitudinal central bore 15 has a circular section of diameter varying along the length of the elongate tube 3, so as to form and delimit different portions of this central bore 15.
  • the central bore 15 here has a median portion 16 of a first ID1 diameter value, disposed between two junction portions 17 of a second ID2 diameter value, less than the value ID1. Each time, a transition portion 18 connects the middle portion 16 to a junction portion 17.
  • junction portion 17 of the bore 15 is in each case formed in each of the junction portions of the first junction portion 5 and second junction portion 7.
  • each of the first junction portion 5 and the second junction portion 7 has an outside diameter substantially larger than the outside diameter of the middle portion 3.
  • the elongate tube 2 has a substantially greater wall thickness at the first 5 and second
  • the first joining portion 5 has a first bearing surface 19 while the second joining portion 7 has a first bearing surface 21, these first bearing surfaces 19 and 21 being arranged in a complementary manner.
  • surface support can be achieved by cooperation of the first bearing surfaces 19 and 21 of similar elongated tubes 1.
  • first bearing surfaces 19 and 21 are in the form of plane faces, generally annular, and arranged substantially perpendicular to the central axis 14.
  • the first bearing surface 19 of the first junction portion 5 is made by a sudden change in outer diameter between the main sub-portion 8 and the attachment sub-portion 9.
  • the first bearing surface IS is made in the form of a shoulder.
  • the first bearing surface 21 of the second junction portion 7 is formed by an end face of the elongated tube 2, on which the fixing bore 11 opens.
  • the length of the fastening sub-portion 9 and that of the fixing bore 11 are such that a mutual plane support is formed between the first bearing surfaces 19 and 21 when two like drill rods 1 are connected to one another. one to another.
  • first junction portion 5 further has a second bearing surface 23, or additional bearing surface.
  • second joining portion 7 further has a second bearing surface 25, or additional bearing surface, these second bearing surfaces 23 and 25 being shaped in a complementary manner.
  • the second bearing surface 23 is arranged at the free end of the attachment section 9.
  • the second bearing surface 25 is arranged at the bottom of the fixing bore 11.
  • the second bearing surfaces 23 and 25 are arranged in the form of flat faces, generally annular, and arranged substantially perpendicular to the longitudinal central axis 14.
  • the second bearing surface 23 of the first joining portion 5 is formed by an end face of the fastening sub-portion 9 on which the central bore 15 opens.
  • the second bearing surface 25 of the second joining portion 7 is made by a sudden difference in diameter between the bottom of the fastening sub-portion 11 and the central bore 15.
  • the length of the fastening section 9 and that of the fixing bore 11 are such that mutual plane support is provided between the second bearing surfaces 23 and 25, when two drill rods 1 are mutually connected.
  • the assembly of two drill rods 1 involves two planar supports, or shoulders, between a first junction portion 5 and a second junction portion 7, respectively made by contacting the first bearing surfaces 19 and 21 and second bearing surfaces 23 and 25. These shoulders allow the assembly of the drill rods under a given tightening torque and sealing of the connection to the drilling fluid.
  • first bearing surfaces 19 and 21 constitute an external stop while the second bearing surfaces 23 and 25, or additional bearing surfaces, constitute an internal stop.
  • the qualification of the bearing surfaces as “first”, “second” or “additional” is independent of the distribution of forces between these surfaces when the drill rods 1 are assembled with interference to each other: Additional supports 23 and 25 may be the main bearing surfaces, in the sense that the contact pressure is greater than the contact pressure between the first bearing surfaces 19 and 21.
  • the shoulders of one and / or the other of the inner and outer abutments make it possible to house devices for transmitting electrical signals from one drill pipe to another by magnetic coupling.
  • FIGS. 3 and 4 illustrate the end of the elongated tube 2 corresponding to the second junction portion 7.
  • the elongated tube 2 has a first hole 27, formed in the thickness of the wall of the elongated tube 2, and opening on the central bore 15, here on the corresponding transition portion 18.
  • the first hole 27 is here provided at the level of the main sub-portion 12 and of the transition sub-portion 13.
  • This first hole 27 extends here in a rectilinear manner, along a longitudinal axis 29 not shown in FIGS. 3 and 4.
  • the longitudinal axis 29 intersects the central bore 15 at a first location 31.
  • the central bore 15 has a median plane P1, containing the longitudinal central axis 14, and a tangential plane P2, not shown in FIGS. 3 and 4.
  • the tangential plane P2 is tangent to the transition portion 18.
  • the elongated tube 2 has a peripheral recess 32 formed in the thickness of its wall, into which the first hole 27 opens at its end opposite the bore 15.
  • the peripheral recess 32 is open on the outside of the elongated tube 2, here on the outer periphery of the joining portion 7.
  • the peripheral recess 32 has a general appearance of a rectangular parallelepiped.
  • a base face 33 of this parallelepiped is generally parallel to the central longitudinal axis 14. This base face 33 extends in length parallel to this central axis 13.
  • the first hole 27 opens on a small side face 34 at a longitudinal end of the peripheral recess 32.
  • the protective sheath 35 has a flexibility that allows it to expand, for its part not included in the first hole 27, within the space delimited by the longitudinal central bore 15.
  • the elongated tube 2 further has a first deflection hole 36, or additional first hole, formed in the thickness of the wall and opening into the first hole 27.
  • the first deflection hole 36 opens on the second bearing surface 25 of the second junction portion 7.
  • the first deflection hole 36 here has only rectilinear section.
  • the first deflection hole 36 may be used to pass one or more cables connected to a data / energy transmission element, housed near the second bearing surface 25, inside the protective sheath 35, and from there traverse the entire elongate tube 2.
  • this transmission element comprises a magnetic coil of which part at least one transmission cable.
  • the first deflection hole 36 provides a junction between the second bearing surface 25 of the second junction portion 7 and the first hole 27.
  • the second junction portion 7 may comprise an annular housing for a transmission device. signals, for example of the type described in US 6,670,880 and US 6,641,434.
  • the protective sheath 35 may be partially cut transversely to simplify the introduction of said cables, or be provided with a dedicated orifice.
  • the peripheral recess 32 can house a housing, not shown, used to prestress the protective sheath 35.
  • the protective sheath 35 can accommodate cables or any other sufficiently fine and flexible element, additional introduced from the recess 32. The latter can then receive one or more connection boxes (not shown) for these additional cables.
  • the peripheral recess 32 may furthermore, or alternatively, accommodate electronic components of different types, such as signal amplifiers, sensors, transducers, filters and the like.
  • the first deflection hole 36 opens into the peripheral recess 32, on the one hand, and onto the second bearing surface 25 of the second joining portion 7, on the other hand go.
  • FIG. 5A schematically shows the elongated tube 2 in section along the median plane P1
  • FIG. 5B schematically shows this elongated tube 2 seen from above, in a plane perpendicular to the median plane Pl.
  • the longitudinal axis 29 of the first hole 27 forms a first angle A1, or penetration angle, with the tangential plane P2.
  • the projection of the longitudinal axis 29 of the first hole 27 in the median plane Pl forms a non-zero angle with the projection of the median plane P2 in this plane.
  • the longitudinal axis 29 of the first hole 27 forms a second angle A2, or angle of inclination, with the central longitudinal axis 14.
  • the projection of the longitudinal axis 29 of the first hole 27 in the plane P2 forms a non-zero angle and a chosen value with the projection in this plane of the longitudinal central axis 14.
  • This particular configuration of the first hole 27 ensures that a helical conformation and a constant support against the longitudinal central bore 15 of the protective sheath 35. And this conformation is practically natural thanks to said particular configuration.
  • the helical conformation offers a good resistance to the bending forces that may occur on the rod 1 during drilling or the ascent of the latter: the tensile forces on the extrados parts are compensated by the compression forces on the parts in intrados.
  • this helical conformation avoids the buckling of the protective sheath 35 under compression forces, the buckling being able to cause a bulge of the protective sheath 25 in the longitudinal central bore 15.
  • the first hole 27 provides a simple means of applying this helical shape to the protective sheath 35.
  • the drill rod 1 surpasses the drilling rods of the state of the art, in which a flexible protection element is introduced by a hole extending coaxially with the rod.
  • the flexible element in question is subjected to an axial compressive force very important to be shaped helically.
  • the flexible element also undergoes a sudden change of direction at the outlet of the coaxial hole, which change of direction creates harmful stress concentrations, leading to fractures of the flexible element by fatigue in service.
  • a pre-stress box housed in the recess 32 for example, ensures the protective sheath 35 remains plated in contact with the central bore 15, including when the elongated tube 2 is subjected to the forces of drilling, in particular bending.
  • an axial compressive force is advantageously exerted at the ends of the duct so as to shorten its axial size.
  • the penetration angle A1 is non-zero so that the first hole 27 can penetrate into the central longitudinal bore 15.
  • the angle A1 is chosen as small as possible for a good continuity between the portion of the protective sheath 35 housed in the first hole 27 and the portion extending on the longitudinal central bore 15.
  • a break, or an inflection, too large constitutes a weakening point of the protective sheath 35.
  • the transition portion 18 has a slightly frustoconical shape, diverging towards the middle of the drill rod 1, which assists the penetration of the first hole 27
  • the transition portion 18 may have an apex half-angle of 5 to 10 degrees, for example.
  • the angle of penetration A1 can take values between 2 and 20 degrees, for example.
  • the angle of inclination A2 is close to the angle of the helix described by the protective sheath 25 on the longitudinal central bore 15, in particular in its median portion 16.
  • the value of this angle of bias A2 is in relation with the pitch of the helix and the length of elongated tube 2.
  • This value of the angle of bias A2 can be determined so that the protective sheath describes a particular desired helix. This value can also be chosen arbitrarily in a range of suitable values. This is particularly the case for applications where one can be satisfied with a helical appearance, without requiring a particular form of propeller.
  • angle of bias A2 The greater the value of the angle of bias A2, the more the protective sheath 35 is able to absorb the axial tensile and compressive forces on the drill pipe 1.
  • the choice of ranges of values, or of a particular value, for the angle of bias A2 results from a compromise, which may depend on the different applications envisaged.
  • angles of bias A2 between 2 ° and 40 ° are satisfactory and are therefore considered preferable. This range of values means close to the machining tolerances.
  • the first hole 27 is substantially in the immediate extension of the helical shape taken by the protective sheath 35. Consequently, this flexible element has practically no inflection, in projection in the tangent plane Pl, between its part accommodated in the longitudinal central bore 15 and its portion housed in the first hole 27.
  • the residual inflection between these portions of the protective sheath 34 is practically limited to the angle of penetration A1, the angle of bias A2 corresponding thereto. at the helix angle.
  • any breakage of the protective sheath 35 is thus avoided, or is at least made very unlikely, particularly when working the drill pipe 1 in rotational bending.
  • the particular configuration of the first orifice 27 makes the protective sheath 35 less subject to rupture.
  • the first hole 27 is used to shape the protective sheath 35, but any other sufficiently flexible and long element introduced into the longitudinal central bore 15 through this first hole 27 would naturally extend thereto in accordance with said generally helically pressing on the peripheral surface of this bore.
  • the particular configuration of the through conduit 27 makes it easy to conform any sufficiently flexible element, such as cables, helically.
  • the first hole 27 connects the space delimited by the longitudinal central bore 15 to the outer periphery of the elongated tube 2.
  • the introduction of the protective sheath 35 is facilitated, in particular with respect to to an introduction hole which extends coaxially with the elongate tube 2.
  • junction of the first hole 27 and the first deflection hole 36 may be chosen so that the longitudinal axis of the latter forms, in particular in the transverse median plane Pl, a reduced angle to facilitate the introduction of a cable into the protective sheath 35.
  • the first hole 27 and the first deflection hole 36 may be made by various methods, for example by gun drilling.
  • Figures 6 and 7 show the first junction portion 5 of the elongated tube 2.
  • the elongated tube 2 has a second hole 37, formed in the thickness of the wall of the elongated tube 2, and opening on the central bore 15, here on the corresponding transition portion 18.
  • the second hole 37 is here provided at the level of the main sub-portion 8 and of the transition sub-portion 10 of the first junction portion 5.
  • This second hole 37 extends here rectilinearly, along a longitudinal axis not shown in FIGS. 6 and 7.
  • the longitudinal axis of the second hole 37 intersects the central bore 15 at a second location 38.
  • the second hole 37 is arranged in a similar manner to the first hole 27, namely:
  • the central bore 15 has a median plane P3, containing the longitudinal central axis 14, and a tangential plane P4, not shown in Figures 6 and 7.
  • the projection of the central axis of the second hole 37 forms with the projection of the tangential plane P4 a non-zero penetration angle.
  • the value of the penetration angle of the central axis of the second hole 37 may be close to the value of the penetration angle A1 of the central axis 29 of the first hole 27, in particular to simplify the machining ranges. . These angular values may also differ from each other in some cases, in particular when the transition portions 18 of the first junction portion 5 and the second junction portion 7 have different taper values.
  • the value of the angle of bias of the central axis of the second hole 37 is advantageously close to the value of the angle of bias A2 of the central axis 29 of the first hole 27, in particular to ensure continuity in the shape taken by the protective sheath 35 between its part bearing against the longitudinal central bore 15 and its portion housed in the second hole 37.
  • the relative angular position of the first place 27 and the second place 38, in a plane of projection transverse to the elongate tube 2, can be determined according to the desired helical shape for the protective sheath 35, and the length of the longitudinal central bore.
  • the length of the elongated tube 2 is such that said relative angular position of the first place 27 and the second place 37 has very little influence on the shape taken by the protective sheath 35, and can to be chosen almost arbitrarily.
  • the choice of the value of the angle of bias A2 in combination of the distance longitudinally separating the first place 27 and the second place 37 determines the number of turns described by the protective sheath 35: this number of turns is influenced by the relative angular position of the first place 27 and the second place 37, at most, only at a turn. The greater the number of turns, the more the influence of said relative angular position is negligible.
  • the elongated tube 2 has a second peripheral recess 39 formed in the thickness of its wall, into which the second hole 27 opens at its end opposite the bore 15.
  • the second peripheral recess 39 is open on the outside of the elongated tube 2, here on the outer periphery of the first junction portion 5.
  • the second peripheral recess 39 is here shaped analogously to the peripheral recess 33 of the second joining portion 7.
  • the elongated tube 2 still has a second deflection hole 41, or additional second hole, formed in the thickness of the wall and opening into the second hole 37.
  • the second deflection hole 41 opens on the second bearing surface 23 of the first junction portion 5.
  • the second deflection hole 41 is similar to the first deflection hole 36 .
  • the second deflection hole 41 may be used to pass one or more cables connected to a data / energy transmission element, similar to the element housed in the vicinity of the second bearing surface 25 of the second joining portion 7. , housed near the second bearing surface 23, inside the protective sheath 35.
  • the second deflection hole 41 provides a junction between the second bearing surface 23 of the first junction portion 5 and the second hole 37.
  • Figures 8 and 9 show a first junction portion 5 of a first drill pipe 1 assembled with a second junction portion 7 of a second drill pipe 1.
  • the transmission of data and / or energy between these adjacent drill rods 1 is via magnetic coils arranged facing each other, typically in annular grooves formed in the first surfaces of FIG. support 19 and 21, no electric cable has to go from one rod to another.
  • the relative angular position of the open ends of the first bypass hole 36 and the second bypass hole 41 in a projection plane transverse to the elongate tube 2 can be practically unimportant. In other words, these ends are not necessarily facing each other when the first and second rods 1 are assembled. Such a relative arrangement is however not excluded, and it can be made so that said open ends are found facing each other, as shown in Figures 8 and 9.
  • Figures 10 and 11 show a first alternative embodiment of the first joining portion 5 for the drill rod 1.
  • the elements functionally identical to the elements of the preceding figures bear identical reference numbers.
  • the elongate tube 2 At the level of the main sub-portion 8 of the first junction portion 5, the elongate tube 2 here has an intermediate portion 43 of outside diameter greater than the remainder of the main sub-portion 8. In other words, the elongate tube 2 has an greater wall thickness at this intermediate portion 43 than at the rest of the main sub-portion 8.
  • the intermediate portion 43 and the areas adjacent thereto may be shaped in the manner described in French patent application No. 08/00942, not published on the date of filing of the present application.
  • the second peripheral recess 39 is formed at the portion of the main sub-portion 8 separated from the fastening sub-portion 9 by the middle portion 43.
  • the second hole 37 opens into this peripheral recess 39 on a first small transverse face 45 of it.
  • the second deflection hole 41 also opens into the second circumferential recess 39, here on a second small transverse face 47, opposite the first small transverse face 45. deflection hole 41 does not open directly into the first hole 37.
  • An electrical cable housed in the second deflection hole 41 can here be introduced into the protective sheath 35 at the level of the second peripheral recess 39.
  • this second peripheral recess 39 can accommodate an electrical connection device (not shown), so that the cable housed in the second deflection hole 41 and an additional cable housed in the protective sheath 35 are connected to each other by this device. This can prevent the introduction of a cable inside the protective sheath 35 once it is put in place.
  • FIGS. 12 and 13 show a second variant embodiment of the first junction portion 5 of the elongated tube 2.
  • This second variant differs from the first in that the second peripheral recess 39 is here provided at the level of the main sub-portion 8 of the first junction portion 5 close to the connecting sub-portion 9.
  • FIGS. 14 and 15 show a third variant embodiment of the first junction portion 5 of the elongated tube 2.
  • the first junction portion 5 is here devoid of a second peripheral recess 39.
  • the second hole 37 opens directly onto the first bearing surface 19 of the first junction portion 5.
  • the second deflection hole 41 opens into the second hole 37.
  • the protective sheath 35 is introduced into the space delimited by the central bore longitudinally from the first bearing surface 19, that is to say directly from the outside of the elongate tube 2.
  • FIGS. 16 and 17 show a first alternative embodiment of the second junction portion 7 of the elongate tube 2.
  • the second junction portion 7 is here devoid of peripheral recess 32.
  • the first hole 27 opens directly onto the first bearing surface 21 of the second junction portion 7.
  • the first deflection hole 36 opens into the first hole 27.
  • the protective sheath 35 can be introduced from the first bearing face 21 of the second junction portion 7.
  • This variant embodiment can be used in combination with the first junction portion 5 in its third embodiment, as illustrated in FIGS. 18 and 19.
  • This advantageous configuration of the elongated tube 2 is not mandatory.
  • the first deflection hole 36 and the second deflection hole 41 have been shown to open opposite each other in FIGS. 18 and 19. This is an entirely reconfigurable configuration. particular and in no way obligatory. In most applications, no wired element passes from one drill pipe 1 to the other, as explained above. This does not exclude that the configuration of FIGS. 18 and 19 may be of interest in very particular applications.
  • FIGS. 20 and 21 show a fourth variant embodiment of the first junction portion 5 of the elongated tube 2.
  • the elongated tube 2 is here devoid of second recess 39 and second deflection hole 41.
  • the second hole 37 opens directly onto the second bearing surface 23 of the first junction portion 5.
  • the protective sheath 35 can be introduced with a cable already housed at the interior of the latter, the connection to the transmission elements being performed later.
  • FIGS. 22 and 23 show a second variant embodiment of the second junction portion 7 of the elongated tube 2.
  • the elongate tube 2 is here devoid of first peripheral recess 32 and first deflection hole 36.
  • the introduction of the protective sheath 35 and the connection of the cable elements that it protects can be carried out in a similar manner to said fourth variant described above.
  • this second embodiment of the second junction portion 7 is advantageously used in combination with the fourth embodiment of the first junction portion 5, in particular to simplify the machining ranges.
  • the invention makes it possible, thanks to the particular configuration of the first hole 27, to easily conform a helical protective sheath and to extend this sheath in support against the longitudinal recess bore.
  • this configuration reduces the stress concentrations at the level of the junction between the portion of the protective sheath housed in the first hole 27 and the portion of this sheath extending in the longitudinal central bore 15.
  • the first hole 27 and the second hole 37 house a part of the protective sheath 35 which can be described as “guided”, as opposed to a “free” part of this sheath, which free part extends between these first 27 and second 37 holes, in the longitudinal central bore 15.
  • the partial guide of the protective sheath 35 performs a helical conformation of the protective sheath 35, in particular in its free portion.
  • This free portion could, for some very particular applications, be maintained, in its helical form, in the longitudinal central bore 15, for example by means of an epoxy type resin.
  • the particular arrangement of the first 27 and second 37 holes is advantageous.
  • the angle of bias A2 has been defined in the tangent plane P2 to the longitudinal central bore 15 at the first intersection location 31.
  • the invention could be equivalently defined with an angle of inclination A3 defined in a plane perpendicular to the median plane P1 and containing said first locus 31.
  • the angle of bias A3 in this case is equivalent to the projection of the angle of bias A2 in said plane perpendicular to the median plane Pl.
  • One or the other of the first hole 27 and the second hole 37 may have, in addition to the rectilinear segment described above, segments of any shape connecting said rectilinear segment to the outside of the elongated tube 2.
  • the elongated tube 2 may have several holes of the type of the first hole 27, for example in the case where several protective sheaths must extend against the longitudinal central bore 15.
  • the first hole 27 or the second hole 37 could lead directly to the outer surface of the elongated tube 2, in particular according to the connections to be established with the cables introduced into the protective sheath 35.
  • the elongated tube 2 may have a curved median line.
  • the first hole 27 or the second hole 37 could lead to a different portion of the longitudinal central bore 15, for example on the middle portion 16 directly.
  • the elongate tube 2 may have only the first hole 27, or the second hole 37 may be arranged differently from the first hole 27, in terms of the first angle value A1 and second angle A2.
  • the first junction portion 5 and the second junction portion 7 may be adapted for connection with elements of different configuration of the lining and be arranged in a non-complementary manner.
  • the first bypass hole 36 or the second bypass hole 41 may open elsewhere than on the second bearing surfaces 23 and 25, in particular on the first bearing surfaces 19 and 21, particularly when in the vicinity of these latter surfaces elements to be electrically connected.
  • the first and second holes 27 could extend beyond the thickness of the drill pipe 1, for example in the case where the central bore has a layer of protective coating, in particular quite thick.
  • the invention applies to all types of drill rods, including so-called heavy rods and drill collars.
  • the invention also covers a drill string made by abutting drill rods 1.
  • This abutment comprises the end-to-end insertion of these drill rods 1 and their mutual tightening.

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Abstract

Élément de garniture de forage (1) comprenant un corps tubulaire et allongé (2) délimitant une surface intérieure (15) présentant longitudinalement au moins une portion de révolution (18), et présentant un premier trou (27,37) ménagé dans ce corps tubulaire et allongé (2). Ce premier trou a une première extrémité débouchant sur ladite portion de révolution (18) et présente au voisinage de cette première extrémité un axe longitudinal coupant la surface intérieure (15) en un lieu d'intersection. L'axe longitudinal forme, en projection dans un premier plan passant par l'axe central (14) de la portion de révolution (18) et contenant le lieu d'intersection, un premier angle de valeur non nulle, et, en projection dans un second plan tangent à la surface intérieure audit lieu d'intersection, un second angle de valeur non nulle.

Description

Élément de garniture de forage à instruments
L'invention a trait à un élément de garniture de forage ainsi qu'à une garniture de forage composée de tels éléments.
Des éléments de ce type sont utilisés dans le domaine du forage, en particulier du forage pétrolier, pour former une garniture de forage qui s'étend de la surface du puits au fond de celui-ci.
Ces éléments comprennent en particulier les tiges de forage ("drill pipes" en anglais), les tiges lourde de forage, et les masses-tiges de forage ("drill collars" en anglais) . Les spécifications de l'American Petroleum Institute (ou "API") définissent par exemple de tels éléments.
Au cours du forage, de nouveaux éléments sont aboutés aux éléments déjà présents dans la garniture pour prolonger cette dernière et poursuivre le forage plus profondément .
Couramment, des dispositifs de mesure sont disposés dans la garniture de forage pour mesurer certaines grandeurs physi- ques relatives au puits de forage, à son environnement, ou à la garniture elle-même. Ces dispositifs, qui peuvent être de types variés, sont en particulier agencés à proximité de l'extrémité inférieure de la garniture de forage.
Des systèmes de mémorisation peuvent dans certains cas être associés aux dispositifs de mesure pour enregistrer les résultats de mesure.
De l'énergie électrique est nécessaire au fonctionnement des dispositifs de mesure et des systèmes de mémorisation. Classiquement, des batteries électriques et/ou des générateurs de courant à turbine sont donc adjoints aux dispositifs de mesure. Le cas échéant, la turbine est mise en rotation par le flux de fluide de forage circulant à travers les éléments de la garniture de forage.
D'autre part, il convient que les résultats des mesures effectuées soient communiqués à la surface du puits de forage, sans que l'ensemble de la garniture soit remonté à la surface.
Pour ce faire, des dispositifs de télémétrie peuvent être employés, lesquels sont disposés dans le puits. Par exemple, des dispositifs électromagnétiques à très basse fréquence peuvent être utilisés.
Il est également possible de moduler le flux du fluide de forage circulant à l'intérieur de la garniture de manière que ses variations de pression et/ou de débit puissent être détectées à la surface.
Les dispositifs classiques, tant pour l'alimentation en énergie électrique que pour la remontée des données de mesure, présentent de multiples inconvénients, bien connus, lesquels ont trait notamment à la résistance aux efforts rencontrés et à la complexité de connexion des différents éléments entre eux le long de la garniture de forage, et à chaque fois qu'un nouvel élément est adjoint à la structure.
Finalement, une façon simple de transporter l'énergie électrique et les signaux de mesure est d'utiliser des éléments électriquement conducteurs de type filaires. Différents agencements ont ainsi été proposés pour loger ces éléments conducteurs dans les éléments de garniture. Ces agencements doivent cependant répondre à certaines exigences, telles que, par exemple, l'assemblage réversible et aisé des éléments entre eux, la résistance aux efforts de torsion, de flexion, de compression ou de traction, aux chocs inopinés et aux vibrations ou encore à l'érosion par le fluide de forage .
US 2006/0225926 divulgue un élément de garniture muni d'un câble.
L'élément de garniture est réalisé sous la forme d'un tube. Le câble est tantôt logé dans un passage ménagé dans la paroi du tube et tantôt agencé à l'intérieur du tube contre cette paroi . Des éléments de couplage électromagnétique sont disposés à proximité des extrémités longitudinales du tube pour transmettre des données du câble au câble d'un tube analogue, adjacent dans la garniture de forage. Le câble est protégé par un gainage tubulaire, plaqué contre la paroi intérieure du tube, par exemple par hydroformage. Un tel gainage s'avère difficile et coûteux à réaliser.
Dans US 2005/0092499 et US 4 095 865, un élément de garniture, réalisé sous forme de tube, est muni d'un élément de câble disposé à l'intérieur d'un conduit protecteur. Le conduit protecteur est réalisé sous la forme d'une gaine, laquelle gaine est disposée contre la paroi intérieure du tube, de manière à s'étendre le long du tube suivant une hélice. La gaine est insérée à l'intérieur du tube par des passages disposés aux extrémités du tube et s 'étendant parallèlement à l'axe central du tube. Cette forme en hélice confère une très bonne résistance au câble, en particulier aux efforts de traction et compression.
Une telle disposition induit des concentrations de contrain- tes au passage de la disposition hélicoïdale à la disposition rectiligne des trous. En outre, il est peu aisé de conformer la gaine en hélice.
L'invention vise à améliorer la situation. À cette fin, il est proposé un élément de garniture de forage du type comprenant un corps tubulaire et allongé délimitant une surface intérieure présentant longitudinalement au moins une portion de révolution, et présentant un premier trou ménagé dans le corps tubulaire et allongé ayant une première extrémité débouchant sur ladite portion de révolution, le premier trou présentant au voisinage de ladite première extrémité un axe longitudinal coupant la surface intérieure en un lie\i d' intersection, remarquable en ce que ledit axe longitudinal forme, en projection dans un premier plan passant par l'axe central de la portion de révolution et contenant le lieu d' intersection, un premier angle de valeur non nulle, et, en projection dans un second plan tangent à la surface intérieure audit lieu d' intersection, un second angle de valeur non nulle.
Grâce à cet agencement particulier de l'élément de garniture, une gaine ou un conduit, ou tout autre élément allongé et souple, peut être introduit dans la cavité cylindrique à travers le premier trou. La gaine se voit conférer une forme d'hélice s' appuyant sur la paroi de l'alésage central longitudinal du seul fait de la forme et de la position du trou.
En outre, le câble présente une allure continue entre sa portion logée dans le conduit traversant et sa portion adjacente, s 'étendant librement dans l'alésage central. Le câble présente alors une meilleure résistance aux efforts de forage, en particulier par élimination de la zone d'inflexion qui existait à cet endroit dans les configurations de l'état de la technique. On propose également une garniture de forage formée par aboutement d'éléments du type mentionné ci-dessus.
Des caractéristiques optionnelles de l'invention, complémen- taires ou de substitution, sont énoncées ci-après :
- Ledit corps tubulaire et allongé présente à l'une au moins de ses extrémités longitudinales une portion de jonction, destinée à coopérer avec un autre élément de garniture, et comportant une surface d'appui disposée sensiblement transversalement, et un élément au moins du groupe formé dudit premier trou et d'un premier trou supplémentaire débouche sur la surface d' appui .
- Ledit premier trou débouche dans un évidement périphérique du corps tubulaire et allongé ouvert extérieurement .
- Ledit premier trou supplémentaire débouche dans ledit évidement périphérique .
- Le premier trou supplémentaire débouche sur la surface d'appui et dans ledit premier trou.
- Ledit premier trou débouche dans l' évidement périphérique.
- La portion de jonction comporte en outre une surface d'appui supplémentaire, disposée sensiblement transversalement, et l'autre élément dudit groupe débouche sur cette surface d'appui supplémentaire.
- Ladite surface d'appui est agencée à l'extrémité libre d'une portion de jonction de type mâle ou sous la forme d'un épaulement intérieur d'une portion de jonction de type femelle. - La surface d'appui supplémentaire est agencée sous la forme d'un épaulement intermédiaire de la portion de jonction de type mâle ou à l'extrémité libre de la portion de jonction de type femelle.
- Le corps tubulaire et allongé présente un second trou ayant une première extrémité débouchant sur la surface intérieure, ce second trou présentant au voisinage de ladite première extrémité un axe longitudinal coupant la surface intérieure en un second lieu.
- La valeur du second angle est choisie en fonction de la distance longitudinale séparant ledit premier lieu dudit second lieu.
- La surface intérieure présente au moins une portion de cylindre droit entre le premier lieu et le second lieu.
- La portion de cylindre droit s'étend sur l'essentiel de la distance longitudinale séparant le premier lieu du second lieu.
- Le second trou débouche en une seconde portion de révolution, et l'axe longitudinal du second trou forme, en projec- tion dans un troisième plan passant par l'axe central de la seconde portion de révolution et contenant ledit second lieu, un troisième angle de valeur non nulle, et, en projection dans un quatrième plan tangent à la surface intérieure audit second lieu, un quatrième angle de valeur non nulle.
- La valeur du quatrième angle est voisine de la valeur du second angle .
- Le premier trou s'étend sur pratiquement l'ensemble de sa longueur de manière rectiligne. - L' élément comprend en outre un élément tubulaire souple au moins partiellement logé dans ledit trou et s 'étendant sur la surface intérieure en décrivant généralement une hélice.
- Ladite hélice présente un angle fonction de la valeur du second angle.
- L'élément comprend en outre un dispositif de connexion électrique logé dans une épaisseur de paroi dudit corps tubulaire et allongé.
- La valeur du second angle est comprise entre 5° et 40°.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci- après, et des dessins sur lesquels :
- la figure 1 représente une tige de forage selon l'invention en vue de face,
- la figure 2 représente la tige de forage de la figure 1 tronquée et agrandie, en vue de face,
- la figure 3 représente une portion d'extrémité de la tige de forage de la figure 1, en vue de face,
- la figure 4 représente la portion d'extrémité de la figure 3, en perspective cavalière,
- les figures 5A et 5B représentent de manière simplifiée la portion d'extrémité de la figure 3, respectivement en coupe longitudinale et en vue de dessus en projection sur un plan de projection tangent à une portion d'alésage de la portion d'extrémité et passant par un point particulier de cette portion d'alésage, - la figure 6 représente une portion d'extrémité de la tige de forage de la figure 1 opposée à la portion d'extrémité des figures 3 et 4 , en perspective cavalière,
- la figure 7 représente la portion d'extrémité de la figure 6, en vue de face,
- la figure 8 est une vue de face de la portion d'extrémité des figures 3 et 4 assemblée avec la portion d' extrémité des figures 6 et 7,
- la figure 9 est une vue analogue à la figure 8 en perspective cavalière,
- la figure 10 est une vue de face d'une première variante de réalisation de la portion d'extrémité des figures 6 et 7,
- la figure 11 est une vue en perspective cavalière analogue à la figure 10,
- la figure 12 est une vue de face d'une seconde variante de réalisation de la portion d'extrémité des figures 6 et 7,
- la figure 13 est une vue en perspective cavalière analogue à la figure 12,
- la figure 14 est une vue de face d'une troisième variante de réalisation de la portion d'extrémité des figures 6 et 7,
- la figure 15 est une vue en perspective cavalière analogue à la figure 14,
- la figure 16 est une vue de face d'une première variante de réalisation de la portion d'extrémité des figures 3 et 4, - la figure 17 est une vue en perspective cavalière analogue à la figure 16,
- la figure 18 est une vue de face de la portion d'extrémité des figures 14 et 15 assemblée avec la portion d'extrémité des figures 16 et 17,
- la figure 19 est une vue analogue à la figure 18 en perspective cavalière,
- la figure 20 est une vue de face d'une quatrième variante de réalisation de la portion d'extrémité des figures 6 et 7,
- la figure 21 est une vue en perspective cavalière analogue à la figure 10,
- la figure 22 est une vue de face d'une seconde variante de réalisation de la portion d'extrémité des figures 3 et 4,
- la figura 23 est une vue en perspective cavalière analogue à la figure 22, et
- la figure 24 est une vue analogue à la figure 3 pour une variante de réalisation de la tige de forage 1.
Les dessins annexés pourront, non seulement servir à compléter l'invention, mais aussi contribuer à sa définition, le cas échéant .
Les figures 1 et 2 illustrent un élément de garniture de forage sous la forme d'une tige de forage 1. La tige de forage comprend principalement un tube allongé 2 présentant une portion médiane allongée 3.
Une première portion de jonction 5 et une seconde portion de jonction 7 sont agencées aux extrémités opposées de cette portion médiane 3. La première portion de jonction 5 et la seconde portion de jonction 7 sont conformées de manière correspondante. On entend par là que la première portion de jonction 5 et la seconde portion de jonction 7 sont capables de coopérer avec respectivement une seconde portion de jonction 7 et une première portion de jonction 5 de tubes allongés 2 analogues pour assembler des tiges de forage entre elles.
La première portion de jonction 5 est ici de type "mâle", tandis que la seconde portion de jonction 7 est de type "femelle", ces portions étant conformées de manière complémentaire. On entend par là que la portion de jonction mâle 5 peut être insérée dans une portion de jonction femelle 7 d'un tube allongé 2 analogue afin de réaliser un assemblage de tiges de forage 1.
Une garniture de forage peut être réalisée en reliant les tubes allongés 2 de plusieurs tiges de forage, par coopération des premières portions de jonction 5 et des secondes portions de jonction 7.
Ici, cette liaison des tubes allongés 2 se fait par coopération de forme de portions de jonction 5 mâles et de portions de jonction 7 femelles.
La portion de jonction mâle 5 comprend une sous-portion principale 8, disposée entre une sous-portion de fixation 9, terminant le tube allongé 2, et une sous portion de transition 10 reliant la sous-portion principale 8 à la portion médiane 3.
La sous-portion de fixation 9 fait saillie axialement de la sous-portion intermédiaire 8.
La sous-portion de fixation 9 est conformée extérieurement de manière à pouvoir être reçue dans un alésage de fixation 11, ménagé intérieurement dans la seconde portion de jonction 7 d'une tige de forage 1 et ouvert sur l'extrémité du tube allongé 2 correspondante.
La seconde portion de jonction 7 comprend une sous-portion principale 12, terminant le tube allongé 2, et une sous- portion de transition 13 reliant cette sous-portion principale 12 à la portion médiane 3.
Ici, la sous-portion de fixation 9 présente une forme tubulaire et tronconique, extérieurement filetée, tandis que l'alésage de fixation 11 présente une forme tronconique complémentaire, filetée.
Le tube allongé 2 se présente sous la forme d'une pièce de révolution présentant un axe central 14 longitudinal et rectiligne.
La première portion de jonction 5 et la seconde portion de jonction 7 sont de préférence réalisées sous la forme de pièces mécaniques distinctes et ensuite rapportées sur la portion médiane allongée 3, par exemple au moyen d'une opération de soudage par friction.
La première portion de jonction 5 et la seconde portion de jonction 7 sont souvent désignées par le terme anglais de "tool-joint" (raccord d'outils) .
En variante, le tube allongé 2 peut être réalisé d'un seul tenant.
Le tube allongé 2 présente une section transversale annulaire, dont les diamètres intérieur et extérieur varient sur la longueur du tube allongé 2 pour former et délimiter différentes portions de ce tube 1. L'épaisseur de la paroi du tube allongé 2 peut également varier sur la longueur de ce tube .
Le tube allongé 2 présente un alésage central longitudinal 15 traversant le tube allongé 2 d'une extrémité à l'autre.
Autrement dit, l'alésage central 15 traverse la portion médiane 3, la première portion de jonction 5 et la seconde portion de jonction 7. En particulier, cet alésage central longitudinal 15 débouche dans l'alésage de fixation 11 et traverse la sous-portion de fixation 9.
Sur les figure 1 et 2, l'alésage central longitudinal 15 présente une section circulaire de diamètre variant sur la longueur du tube allongé 3, de manière à former et délimiter différentes portions de cet alésage central 15.
En particulier, l'alésage central 15 présente ici une portion médiane 16 d'une première valeur de diamètre IDl, disposée entre deux portions de jonction 17 d'une seconde valeur de diamètre ID2, inférieur à la valeur IDl. À chaque fois, une portion de transition 18 relie la portion médiane 16 à une portion de jonction 17.
Ici, une portion de jonction 17 de l'alésage 15 est à chaque fois ménagée dans chacune des portions de jonction des première portion de jonction 5 et seconde portion de jonction 7.
En outre chacune des première portion de jonction 5 et seconde portion de jonction 7 présente un diamètre extérieur sensiblement plus important que le diamètre extérieur de la portion médiane 3.
Autrement dit, le tube allongé 2 présente une épaisseur de paroi sensiblement plus importante aux première 5 et seconde
7 portions de jonction qu'en la portion médiane 3. Ceci permet notamment de transmettre un couple de serrage suffisant pour assurer l'assemblage de deux tiges adjacentes dans la garniture de forage, malgré la mise en rotation des tiges lors de leur descente dans le puits de forage.
La première portion de jonction 5 présente une première surface d'appui 19 tandis que la seconde portion de jonction 7 présente une première surface d'appui 21, ces premières surfaces d'appui 19 et 21 étant agencées de manière complé- mentaire. On entend par là qu'un appui surfacique peut être réalisé par coopération des premières surfaces d'appui 19 et 21 de tubes allongés 1 analogues.
Ici, les premières surfaces d'appui 19 et 21 se présentent sous la forme de faces planes, généralement annulaires, et disposées sensiblement perpendiculairement à l ' axe central 14.
La première surface d'appui 19 de la première portion de jonction 5 est réalisée par une brusque variation de diamètre extérieur entre la sous-portion principale 8 et la sous- portion de fixation 9. Autrement dit, la première surface d'appui IS est réalisée sous la forme d'un épaulement.
La première surface d'appui 21 de la seconde portion de jonction 7 est formée par une face d'extrémité du tube allongé 2, sur laquelle débouche l'alésage de fixation 11.
La longueur de la sous-portion de fixation 9 et celle de l'alésage de fixation 11 sont telles qu'un appui plan mutuel est réalisé entre les premières surfaces d'appui 19 et 21 lorsque deux tiges de forage 1 analogues sont reliées l'une à l'autre.
Ici, la première portion de jonction 5 présente en outre une seconde surface d'appui 23, ou surface d'appui supplémen- taire, tandis que la seconde portion de jonction 7 présente en outre une seconde surface d'appui 25, ou surface d'appui supplémentaire, ces secondes surfaces d'appui 23 et 25 étant conformées de manière complémentaire.
La seconde surface d'appui 23 est agencée à l'extrémité libre de la section de fixation 9. La seconde surface d'appui 25 est agencée au fond de l'alésage de fixation 11.
Les secondes surfaces d'appui 23 et 25 sont agencées sous la forme de faces planes, généralement annulaires, et disposées de manière sensiblement perpendiculaire à l ' axe central longitudinal 14.
La seconde surface d'appui 23 de la première portion de jonction 5 est formée par une face d'extrémité de la sous- portion de fixation 9, sur laquelle débouche l'alésage central 15.
La seconde surface d'appui 25 de la seconde portion de jonction 7 est réalisée par une brusque différence de diamètre entre le fond de la sous-portion de fixation 11 et l'alésage central 15.
La longueur de la section de fixation 9 et celle de l'alésage de fixation 11 sont telles qu'un appui plan mutuel est réalisé entre les secondes surfaces d'appui 23 et 25, lorsque deux tiges de forage 1 sont mutuellement reliées.
L'assemblage de deux tiges de forage 1 fait intervenir deux appuis plan, ou épaulements, entre une première portion de jonction 5 et une seconde portion de jonction 7, respectivement réalisés par la mise en contact des premières surfaces d'appui 19 et 21 et des secondes surfaces d'appui 23 et 25. Ces épaulements permettent l'assemblage des tiges de forage sous un couple de vissage donné et une étanchéité de la connexion au fluide de forage.
Une telle disposition peut être qualifiée de "double butée" ou "double épaulement" : les premières surfaces d'appui 19 et 21 constituent une butée externe tandis que les secondes surfaces d'appui 23 et 25, ou surfaces d'appui supplémentaires, constituent une butée interne. La qualification des surfaces d'appui en tant que "premières", "secondes", ou "supplémentaires" est indépendante de la répartition des efforts entre ces surfaces lorsque les tiges de forage 1 sont assemblées avec serrage les unes aux autres : les surfaces d'appui supplémentaires 23 et 25 peuvent se trouver être les surfaces d'appui principales, au sens où la pression de contact y est supérieure à la pression de contact entre les premières surfaces d'appui 19 et 21.
Les épaulements de l'une et/ou l'autre des butées interne et externe permettent de loger des dispositifs de transmission de signaux électriques d'une tige de forage à une autre par couplage magnétique.
Les figures 3 et 4 illustrent l'extrémité du tube allongé 2 correspondant à la seconde portion de jonction 7.
Dans cette seconde portion de jonction 7, le tube allongé 2 présente un premier trou 27, ménagé dans l'épaisseur de la paroi du tube allongé 2, et débouchant sur l'alésage central 15, ici sur la portion de transition 18 correspondante.
Le premier trou 27 est ici ménagé au niveau de la sous- portion principale 12 et de la sous-portion de transition 13.
Ce premier trou 27 s'étend ici de manière rectiligne, suivant un axe longitudinal 29 non représenté sur les figures 3 et 4. L'axe longitudinal 29 coupe l'alésage central 15 en un premier lieu 31.
En ce premier lieu 31, l'alésage central 15 admet un plan médian Pl, contenant l'axe central longitudinal 14, et un plan tangent P2, non représentés sur les figures 3 et 4. Ici, le plan tangent P2 est tangent à la portion de transition 18.
Au niveau de la seconde portion de jonction 7, le tube allongé 2 présente un évidement périphérique 32 ménagé dans l'épaisseur de sa paroi, dans lequel débouche le premier trou 27 à son extrémité opposée à l'alésage 15.
L 'évidement périphérique 32 est ouvert sur l'extérieur du tube allongé 2, ici sur la périphérie extérieure de la portion de jonction 7.
L' évidement périphérique 32 présente une allure générale de parallélépipède rectangle. Une face de base 33 de ce parallé- lépipède est généralement parallèle à l'axe central longitudinal 14. Cette face de base 33 s'étend en longueur parallèlement à cet axe central 13. Le premier trou 27 débouche sur une face de petit côté 34, à une extrémité longitudinale de l' évidement périphérique 32.
Dans le premier trou 27, est logée une partie d'une gaine de protection de câble 35, ou conduit, introduite depuis le l' évidement périphérique 32. La gaine de protection 35 présente une souplesse qui lui permet de s'étendre, pour sa partie non comprise dans le premier trou 27, à l'intérieur de l'espace délimité par l'alésage central longitudinal 15.
Dans la seconde portion de jonction 7, le tube allongé 2 présente encore un premier trou de déviation 36, ou premier trou supplémentaire, ménagé dans l'épaisseur de la paroi et débouchant dans le premier trou 27. À son extrémité opposée au premier trou 27, le premier trou de déviation 36 débouche sur la seconde surface d'appui 25 de la seconde portion de jonction 7. Le premier trou de déviation 36 présente ici unique tronçon rectiligne.
Le premier trou de déviation 36 peut être utilisé pour faire passer un ou plusieurs câbles reliés à un élément de transmission de données/énergie, logé à proximité de la seconde surface d'appui 25, à l'intérieur de la gaine de protection 35, et de là traverser l'ensemble du tube allongé 2. Typiquement, cet élément de transmission comprend une bobine magnétique de laquelle part au moins un câble de transmission.
Autrement dit, le premier trou de déviation 36 assure une jonction entre la seconde surface d'appui 25 de la seconde portion de jonction 7 et le premier trou 27. La seconde portion de jonction 7 peut comporter un logement annulaire pour un dispositif de transmission de signaux, par exemple du type décrit dans les documents US 6 670 880 et US 6 641 434.
La gaine de protection 35 peut être partiellement découpée transversalement pour simplifier l'introduction desdits câbles, ou encore être munie d'un orifice dédié.
L'évidement périphérique 32 peut loger un boîtier, non représenté, utilisé pour pré-contraindre la gaine de protection 35.
La gaine de protection 35 peut loger des câbles, ou tout autre élément suffisamment fin et souple, supplémentaires introduits depuis l'évidement 32. Ce dernier peut alors recevoir un ou plusieurs boîtiers de connexion (non représenté) pour ces câbles supplémentaires. L' évidement périphérique 32 peut en outre, ou en remplacement, loger des composants électroniques de type différent, tels que des amplificateurs de signaux, des capteurs, des transducteurs, des filtres et analogues.
Dans une variante de réalisation illustrée sur la figure 24, le premier trou de déviation 36 débouche dans l' évidement périphérique 32, d'une part, et sur la seconde surface d'appui 25 de la seconde portion de jonction 7, d'autre part.
La figure 5A montre schématiquement le tube allongé 2 en coupe suivant le plan médian Pl, tandis que la figure 5B montre schématiquement ce tube allongé 2 vu de dessus, selon un plan perpendiculaire au plan médian Pl .
Dans le plan de la figure 5A, l'axe longitudinal 29 du premier trou 27 forme un premier angle Al, ou angle de pénétration, avec le plan tangent P2. Autrement dit, la projection de l'axe longitudinal 29 du premier trou 27 dans le plan médian Pl forme un angle non nul avec la projection du plan médian P2 dans ce plan.
Dans le plan de la figure 5B, l'axe longitudinal 29 du premier trou 27 forme un second angle A2, ou angle de biais, avec l'axe central longitudinal 14. Autrement dit, la projection de l'axe longitudinal 29 du premier trou 27 dans le plan P2 forme un angle non nul et de valeur choisie avec la projection dans ce plan de l'axe central longitudinal 14.
Cette configuration particulière du premier trou 27 assure qu'une conformation en hélice et un appui constant contre l'alésage central longitudinal 15 de la gaine de protection 35. Et cette conformation se fait pratiquement naturellement grâce à ladite configuration particulière. La conformation hélicoïdale offre une bonne résistance aux efforts de flexion qui peuvent survenir sur la tige 1 en cours de forage ou à la remontée de celle-ci : les efforts de traction sur les parties en extrados sont compensés par les efforts de compression sur les parties en intrados.
En outre, cette conformation hélicoïdale évite le flambage de la gaine de protection 35 sous des efforts de compression, le flambage pouvant provoquer un renflement de la gaine de protection 25 dans l'alésage central longitudinal 15.
Le premier trou 27 offre un moyen simple d'appliquer cette forme hélicoïdale à la gaine de protection 35.
Grâce à cette configuration du premier trou 27, la tige de forage 1 surpasse les tiges de forages de l'état de la technique, dans lesquelles un élément de protection souple est introduit par un trou s 'étendant coaxialement à la tige. Dans une tige de l'état de la technique, l'élément souple en question est soumis à un effort axial de compression très important pour être conformé en hélice. L'élément souple subit en outre un brusque changement de direction au débouché du trou coaxial, lequel changement de direction crée des concentrations de contraintes néfastes, conduisant à des ruptures de l'élément souple par fatigue en service.
L'utilisation d'un boîtier de pré-contrainte, logé dans l'évidement 32 par exemple, assure la gaine de protection 35 reste plaquée au contact de l'alésage central 15, y compris lorsque le tube allongé 2 est soumis aux efforts de forage, en particulier de flexion. Autrement dit, un effort axial de compression est avantageusement exercé aux extrémités du conduit en sorte de raccourcir son encombrement axial .
L'angle de pénétration Al est non nul pour que le premier trou 27 puisse pénétrer dans l'alésage central longitudinal 15. Cependant, l'angle Al est choisi aussi faible que possible pour une bonne continuité entre la partie de la gaine de protection 35 logée dans le premier trou 27 et la partie s 'étendant sur l'alésage central longitudinal 15. Une cassure, ou une inflexion, trop importante constitue un point de fragilisation de la gaine de protection 35. Ici, la portion de transition 18 présente une allure légèrement tronconique, divergente vers le milieu de la tige de forage 1, qui aide la pénétration du premier trou 27. La portion de transition 18 peut présenter un demi-angle au sommet de 5 à 10 degrés, par exemple.
L'angle de pénétration Al peut prendre des valeurs comprises entre 2 et 20 degrés, par exemple.
L'angle de biais A2 est voisin de l'angle de l'hélice décrite par la gaine de protection 25 sur l'alésage central longitudinal 15, en particulier en sa portion médiane 16. La valeur de cet angle de biais A2 est en relation avec le pas de l'hélice et de la longueur de tube allongé 2. Cette valeur de l'angle de biais A2 peut être déterminée de manière que la gaine de protection décrive une hélice particulière souhaitée. Cette valeur peut également être choisie de manière arbitraire dans une gamme de valeurs adaptées. C'est en particulier le cas pour des applications où l'on peut se contenter d'une allure en hélice, sans exiger une forme d'hélice particulière.
Plus la valeur de l'angle de biais A2 est faible, plus les pertes de charge sont faibles dans l'espace délimité par l'alésage central longitudinal 15.
Plus la valeur de l'angle de biais A2 est importante, plus la gaine de protection 35 est capable d'absorber les efforts de traction et de compression axiales sur la tige de forage 1. Le choix de gammes de valeurs, ou d'une valeur particulière, pour l'angle de biais A2 résulte d'un compromis, lequel peut dépendre des différentes applications envisagées.
Actuellement, des valeurs de l'angle de biais A2 comprises entre 2° et 40° donnent satisfaction et sont donc jugées préférables. Cette gamme de valeurs s'entend aux tolérances d'usinages près.
Dans cette configuration, le premier trou 27 se trouve pratiquement dans le prolongement immédiat de la forme hélicoïdale prise par la gaine de protection 35. Dès lors, cet élément souple ne présente pratiquement aucune inflexion, en projection dans le plan tangent Pl, entre sa partie logée dans l'alésage central longitudinal 15 et sa portion logée dans le premier trou 27. L'inflexion résiduelle entre ces parties de la gaine de protection 34 est pratiquement limitée à l'angle de pénétration Al, l'angle de biais A2 correspondant lui à l'angle d'hélice.
Toute rupture de la gaine de protection 35 se trouve ainsi évitée, ou est du moins rendu très peu probable, en particulier en cas de travail de la tige de forage 1 en flexion rotative. Autrement dit, la configuration particulière du premier orifice 27 rend la gaine de protection 35 moins sujette à rupture.
Ici, le premier trou 27 est utilisé aux fins de conformation de la gaine de protection 35, mais tout autre élément suffisamment souple et long introduit dans l'alésage central longitudinal 15 à travers ce premier trou 27 s'y étendrait naturellement suivant ladite allure généralement hélicoïdale en s ' appuyant sur la surface périphérique de cet alésage . Autrement dit, la configuration particulière du conduit traversant 27 permet de conformer aisément tout élément suffisamment souple, tels que des câbles, en hélice.
Dans ce mode de réalisation, le premier trou 27 relie l'espace délimité par l'alésage central longitudinal 15 à la périphérie extérieure du tube allongé 2. L'introduction de la gaine de protection 35 s'en trouve facilitée, en particulier par rapport à un trou d'introduction qui s'étendrait coaxia- lement au tube allongé 2.
Le cas échéant, le lieu de jonction du premier trou 27 et du premier trou de déviation 36 peut être choisi de manière que l'axe longitudinal de ce dernier forme, en particulier dans le plan médian transversal Pl, un angle réduit pour faciliter l'introduction d'un câble dans la gaine de protection 35.
Le premier trou 27 et le premier trou de déviation 36 peuvent être réalisés par différents procédés, par exemple par perçage par foret canon ( "gun drilling" en anglais) .
Les figures 6 et 7 montrent la première portion de jonction 5 du tube allongé 2.
Dans cette première portion de jonction 5, le tube allongé 2 présente un second trou 37, ménagé dans l'épaisseur de la paroi du tube allongé 2, et débouchant sur l'alésage central 15, ici sur la portion de transition 18 correspondante.
Le second trou 37 est ici ménagé au niveau de la sous-portion principale 8 et de la sous-portion de transition 10 de la première portion de jonction 5.
Ce second trou 37 s'étend ici de manière rectiligne, suivant un axe longitudinal non représenté sur les figures 6 et 7. L'axe longitudinal du second trou 37 coupe l'alésage central 15 en un second lieu 38.
Le second trou 37 est agencé de manière analogue au premier trou 27, à savoir :
- Au second lieu 38, l'alésage central 15 admet un plan médian P3, contenant l'axe central longitudinal 14, et un plan tangent P4, non représentés sur les figures 6 et 7.
- Dans le plan médian P3, la projection de l'axe central du second trou 37 forme avec la projection du plan tangent P4 un angle de pénétration non nul.
- Dans le plan tangent P4, la projection de l'axe central du second trou 37 et la projection de l'axe central longitudinal 14 forment un angle non nul de valeur choisie, en rapport avec la forme d'hélice prise par la gaine de protection 35 sur l'alésage central longitudinal 15.
La valeur de l'angle de pénétration de l'axe central du second trou 37 peut être voisine de la valeur de l'angle de pénétration Al de l'axe central 29 du premier trou 27, en particulier pour simplifier les gammes d'usinage. Ces valeurs angulaires peuvent également différer l'une de l'autre dans certains cas, en particulier quand les portions de transition 18 de la première portion de jonction 5 et de la seconde portion de jonction 7 présentent des valeurs de conicité différentes.
La valeur de l'angle de biais de l'axe central du second trou 37 est avantageusement voisine de la valeur de l'angle de biais A2 de l'axe central 29 du premier trou 27, en particulier pour assurer une continuité dans la forme prise par la gaine de protection 35 entre sa partie en appui contre l'alésage central longitudinal 15 et sa partie logée dans le second trou 37.
La position angulaire relative du premier lieu 27 et du second lieu 38, dans un plan de projection transversal par rapport au tube allongé 2 , peut être déterminée en fonction de la forme hélicoïdale souhaitée pour la gaine de protection 35, et de la longueur de l'alésage central longitudinal.
Dans la plupart des applications, la longueur du tube allongé 2 est telle que ladite position angulaire relative du premier lieu 27 et du second lieu 37 n'a que très peu d'influence sur la forme prise par la gaine de protection 35, et peut être choisie de manière pratiquement arbitraire. Autrement dit, le choix de la valeur de l'angle de biais A2, en combinaison de la distance séparant longitudinalement le premier lieu 27 et le second lieu 37, détermine le nombre de spires décrites par la gaine de protection 35 : ce nombre de spire n'est influencé par la position angulaire relative du premier lieu 27 et du second lieu 37, au maximum, qu'à hauteur d'une spire. Plus le nombre de spires est important, plus l'influence de ladite position angulaire relative est négligeable.
Au niveau de la première portion de jonction 5, le tube allongé 2 présente un second évidement périphérique 39 ménagé dans l'épaisseur de sa paroi, dans lequel débouche le second trou 27 à son extrémité opposée à l'alésage 15.
Le second évidement périphérique 39 est ouvert sur l'extérieur du tube allongé 2, ici sur la périphérie extérieure de la première portion de jonction 5.
Le second évidement périphérique 39 est ici conformé de manière analogue à l' évidement périphérique 33 de la seconde portion de jonction 7. Dans la première portion de jonction 5, le tube allongé 2 présente encore un second trou de déviation 41, ou second trou supplémentaire, ménagé dans l'épaisseur de la paroi et débouchant dans le second trou 37.
À son extrémité opposée au second trou 37, le second trou de déviation 41 débouche sur la seconde surface d'appui 23 de la première portion de jonction 5. Pour le reste, le second trou de déviation 41 est analogue au premier trou de déviation 36.
Le second trou de déviation 41 peut être utilisé pour faire passer un ou plusieurs câbles reliés à un élément de transmission de données/énergie, analogue à l'élément logé au voisinage de la seconde surface d'appui 25 de la seconde portion de jonction 7, logé à proximité de la seconde surface d'appui 23, à l'intérieur de la gaine de protection 35.
Autrement dit, le second trou de déviation 41 assure une jonction entre la seconde surface d'appui 23 de la première portion de jonction 5 et le second trou 37.
Les figures 8 et 9 montrent une première portion de jonction 5 d'une première tige de forage 1 assemblée avec une seconde portion de jonction 7 d'une seconde tige de forage 1.
La transmission des données et/ou de l'énergie entre ces tiges de forage 1 adjacentes se faisant par l'intermédiaire de bobines magnétiques disposées en regard l'une de l'autre, typiquement dans des rainures annulaires ménagées dans les premières surfaces d'appui 19 et 21, aucun câble électrique n'a à passer d'une tige à l'autre. La position angulaire relative des extrémités débouchantes du premier trou de dérivation 36 et du second trou de dérivation 41 dans un plan de projection transversal au tube allongé 2 peut être prati- quement sans importance. Autrement dit, ces extrémités ne se trouvent pas nécessairement en regard l ' une de l ' autre lorsque les première et seconde tiges 1 sont assemblées. Un tel agencement relatif n'est cependant pas à exclure, et il peut être fait en sorte que lesdites extrémités débouchantes se retrouvent en regard l'une de l'autre, tel que représenté sur les figures 8 et 9.
Les figures 10 et 11 montrent une première variante de réalisation de la première portion de jonction 5 pour la tige de forage 1. Les éléments fonctionnellement identiques aux éléments des figures précédentes portent des numéros de référence identiques .
Au niveau de la sous-portion principale 8 de la première portion de jonction 5, le tube allongé 2 présente ici une portion intermédiaire 43 de diamètre extérieur supérieur au reste de la sous-portion principale 8. Autrement dit, le tube allongé 2 présente une épaisseur de paroi plus importante au niveau de cette portion intermédiaire 43 qu'au niveau du reste de la sous-portion principale 8.
La portion intermédiaire 43 et les zones adjacentes à celle-ci peuvent être conformées de la manière décrite dans la demande de brevet français enregistrée sous le numéro 08/00942, non publiée au jour du dépôt de la présente demande.
Le second êvidement périphérique 39 est ménagé au niveau de la partie de la sous-portion principale 8 séparée de la sous- portion de fixation 9 par la portion médiane 43. Le second trou 37 débouche dans cet êvidement périphérique 39 sur une première petite face transversale 45 de celui-ci.
Dans cette variante de réalisation, le second trou de déviation 41 débouche également dans le second êvidement périphé- rique 39, ici sur une seconde petite face transversale 47, opposée à la première petite face transversale 45. Le second trou de déviation 41 ne débouche pas directement dans le premier trou 37.
Un câble électrique logé dans le second trou de déviation 41 peut ici être introduit dans la gaine de protection 35 au niveau du second évidement périphérique 39. En variante, ce second évidement périphérique 39 peut loger un dispositif de jonction électrique (non représenté) , en sorte que le câble logé dans le second trou de déviation 41 et un câble supplé- mentaire logé dans la gaine de protection 35 sont reliés l'un à l'autre grâce à ce dispositif. Ceci peut éviter l'introduction d'un câble à l'intérieur de la gaine de protection 35 une fois celle-ci mise en place.
Les figures 12 et 13 montrent une seconde variante de réalisation de la première portion de jonction 5 du tube allongé 2.
Cette seconde variante diffère de la première en ce que le second évidement périphérique 39 est ici ménagé au niveau de la sous-portion principale 8 de la première portion de jonction 5 proche de la sous-portion de connexion 9.
Les figures 14 et 15 montrent une troisième variante de réalisation de la première portion de jonction 5 du tube allongé 2.
La première portion de jonction 5 est ici dépourvue de second évidement périphérique 39.
Le second trou 37 débouche directement sur la première surface d'appui 19 de la première portion de jonction 5. Le second trou de déviation 41 débouche dans le second trou 37.
Dans cette variante de réalisation, la gaine de protection 35 est introduite dans l'espace délimité par l'alésage central longitudinal depuis la première surface d'appui 19, c'est-à- dire directement depuis l'extérieur du tube allongé 2.
Les figures 16 et 17 montrent une première variante de réalisation de la seconde portion de jonction 7 du tube allongé 2.
La seconde portion de jonction 7 est ici dépourvue d'évidement périphérique 32. Le premier trou 27 débouche directement sur la première surface d'appui 21 de la seconde portion de jonction 7. Le premier trou de déviation 36 débouche dans le premier trou 27.
La gaine de protection 35 peut être introduite depuis la première face d'appui 21 de la seconde portion de jonction 7.
Cette variante de réalisation peut être utilisée en combinaison avec la première portion de jonction 5 dans sa troisième variante de réalisation, comme illustré sur les figures 18 et 19. Cette configuration avantageuse du tube allongé 2 n'est pas obligatoire.
Le premier trou de déviation 36 et le second trou de déviation 41 ont été représentés de manière à déboucher l'un en face de l'autre sur les figures 18 et 19. Il s'agit là d'une configuration tout-à-fait particulière et en aucun cas obligatoire. Dans la plupart des applications, aucun élément filaire ne passe d'une tige de forage 1 à l'autre, comme expliqué plus haut. Ceci n'exclut pas que la configuration des figures 18 et 19 puisse présenter un intérêt dans des applications très particulières .
Le premier trou 27 et le second trou 37 ne débouchent pas nécessairement en regard l'un de l'autre. Les figures 20 et 21 montrent une quatrième variante de réalisation de la première portion de jonction 5 du tube allongé 2.
Le tube allongé 2 est ici dépourvu de second évidement 39 et de second trou de déviation 41.
Le second trou 37 débouche directement sur la seconde surface d'appui 23 de la première portion de jonction 5. Dans cette variante de réalisation de conception particulièrement simple, et donc économique, la gaine de protection 35 peut être introduite avec un câble déjà logé à l'intérieur de celle-ci, le raccord aux éléments de transmission étant effectué ultérieurement .
Les figures 22 et 23 montrent une seconde variante de réalisation de la seconde portion de jonction 7 du tube allongé 2.
Le tube allongé 2 est ici dépourvu de premier évidement périphérique 32 et de premier trou de déviation 36. L'introduction de la gaine de protection 35 et la connexion des éléments de câble qu'elle protège peuvent être réalisées de manière analogue à ladite quatrième variante décrite ci- dessus.
Bien que cela ne soit pas absolument nécessaire, cette seconde variante de réalisation de la seconde portion de jonction 7 est avantageusement utilisée en combinaison de la quatrième variante de réalisation de la première portion de jonction 5, en particulier pour simplifier les gammes d'usinage.
L'invention permet, grâce à la configuration particulière du premier trou 27, de conformer aisément une gaine de protection en hélice et de faire s'étendre cette gaine en appui contre l'alésage rentrai longitudinal. En outre, cette configuration réduit les concentrations de contrainte au niveau de la jonction entre la partie de la gaine de protection logée dans le premier trou 27 et la partie de cette gaine s 'étendant dans l'alésage central longitudinal 15.
Dans les réalisations décrites plus haut, le premier trou 27 et le second trou 37 logent une partie de la gaine de protection 35 qui peut être qualifiée de "guidée", par opposition à une partie "libre" de cette gaine, laquelle partie libre s'étend entre ces premier 27 et second 37 trous, dans l'alésage central longitudinal 15. Le guidage partiel de la gaine de protection 35 réalise une conformation hélicoïdale de la gaine de protection 35, en particulier en sa partie libre.
Cette partie libre pourrait, pour certaines applications très particulières, se trouver maintenue, dans sa forme hélicoïdale, dans l'alésage central longitudinal 15, par exemple au moyen d'une résine de type époxy. Dans cette réalisation particulière également, la disposition particulière des premier 27 et second 37 trous se trouve avantageuse.
L'angle de biais A2 a été défini dans le plan tangent P2 à l'alésage central longitudinal 15 en le premier lieu d'intersection 31. L'invention pourrait être définie de manière équivalente avec un angle de biais A3, défini dans un plan perpendiculaire au plan médian Pl et contenant ledit premier lieu 31. L'angle de biais A3 équivaut dans ce cas à la projection de l'angle de biais A2 dans ledit plan perpendiculaire au plan médian Pl .
L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits ici à titre d'exemples uniquement, mais englobe toutes les variantes que pourra envisager l'homme de l'art.
En particulier : - L'un ou l'autre du premier trou 27 et du second trou 37 peut présenter, en plus du segment rectiligne décrit plus haut, des segments de forme quelconque reliant ledit segment rectiligne à l'extérieur du tube allongé 2.
- Le tube allongé 2 peut présenter plusieurs trous du type du premier trou 27, par exemple dans le cas où plusieurs gaines de protection doivent s'étendre contre l'alésage central longitudinal 15.
- Le premier trou 27 ou le second trou 37 pourraient déboucher en directement la surface extérieure du tube allongé 2, en particulier selon les connexions à établir avec les câbles introduits dans la gaine de protection 35.
- Le tube allongé 2 peut présenter une ligne médiane courbe .
- Le premier trou 27 ou le second trou 37 pourraient déboucher sur une portion différente de l'alésage central longitudinal 15, par exemple sur la portion médiane 16 directement.
- Le tube allongé 2 peut présenter uniquement le premier trou 27, ou encore le second trou 37 peut être agencé différemment du premier trou 27, en termes de valeur de premier angle Al et de second angle A2.
- La première portion de jonction 5 et la seconde portion de jonction 7 peuvent être adaptées à la connexion avec des éléments ùe garniture de configuration différente et être agencées de manière non complémentaire.
- Le premier trou de dérivation 36 ou le second trou de dérivation 41 peuvent déboucher ailleurs que sur les secondes surfaces d'appui 23 et 25, en particulier sur les premières surfaces d'appui 19 et 21, en particulier lorsque se trouvent au voisinage de ces dernières surfaces des éléments à relier électriquement .
- Les premier et second trous 27 pourraient se prolonger au delà de l'épaisseur de la tige de forage 1, par exemple dans le cas où l'alésage central présenterait une couche de revêtement de protection, en particulier assez épaisse.
- L'invention s'applique à tous types de tiges de forage, y compris les tiges dites lourdes et les masse-tiges.
L'invention couvre également une garniture de forage réalisée par aboutement de tiges de forage 1. Cet aboutement comprend la mise bout à bout de ces tiges de forage 1 et leur serrage mutuel.

Claims

Revendications
1. Élément de garniture de forage (1) du type comprenant un corps tubulaire et allongé (2) délimitant une surface inté- rieure (15) présentant longitudinalement au moins une portion de révolution (18), et présentant un premier trou (27,37) ménagé dans le corps tubulaire et allongé (2) ayant une première extrémité débouchant sur ladite portion de révolution
(18), le premier trou (27,37) présentant au voisinage de ladite première extrémité un axe longitudinal (29) coupant la surface intérieure (15) en un lieu d'intersection (31), caractérisé en ce que ledit axe longitudinal (29) forme, en projection dans un premier plan (Pl) passant par l'axe central (14) de la portion de révolution (18) et contenant le lieu d'intersection (31), un premier angle (Al) de valeur non nulle, et, en projection dans un second plan (P2) tangent à la surface intérieure (15) audit lieu d'intersection (31), un second angle (A2) de valeur non nulle.
2. Élément selon la revendication 1, dans lequel ledit corps tubulaire et allongé (2) présente à l'une au moins de ses extrémités longitudinales une portion de jonction (5,7), destinée à coopérer avec un autre élément de garniture, et comportant une surface d'appui disposée sensiblement transver- salement, et dans lequel un élément au moins du groupe formé dudit premier trou (27,37) et d'un premier trou supplémentaire (36,41) débouche sur la surface d'appui.
3. Élément selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel ledit premier trou (27,37) débouche dans un évidement périphérique (32,39) du corps tubulaire et allongé (2) ouvert extérieurement .
4. Élément selon la revendication 3 prise en combinaison de la revendication 2, dans lequel ledit premier trou supplémentaire
(36,41) débouche dans ledit évidement périphérique (32,39) .
5. Élément selon l'une des revendications 2 à 4, dans lequel le premier trou supplémentaire débouche sur la surface d'appui et dans ledit premier trou (27,37).
6. Élément selon la revendication 4, dans lequel ledit premier trou (27,37) débouche dans l'évidement périphérique.
7. Élément selon l'une des revendications 2 à 6, dans lequel la portion de jonction (5,7) comporte en outre une surface d'appui supplémentaire, disposée sensiblement transversalement, et dans lequel l'autre élément dudit groupe débouche sur cette surface d'appui supplémentaire.
8. Élément selon l'une des revendications 2 à 7, dans lequel ladite surface d'appui est agencée à l'extrémité libre d'une portion de jonction de type mâle (5) ou sous la forme d'un épaulement intérieur d'une portion de jonction de type femelle (7).
9. Élément selon la revendication 8 prise en combinaison de la revendication 7, dans lequel la surface d'appui supplémentaire (23,25) est agencée sous la forme d'un épaulement intermédiaire de la portion de jonction de type mâle (5) ou à l'extrémité libre de la portion de jonction de type femelle (7).
10. Élément selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le corps tubulaire et allongé (2) présente un second trou (27,37) ayant une première extrémité débouchant sur la surface intérieure (15), ce second trou (27,37) présentant au voisinage de ladite première extrémité un axe longitudinal coupant la surface intérieure (15) en un second lieu (31,38) .
11. Élément selon la revendication 10, dans lequel la valeur du second angle (A2) est choisie en fonction de la distance longitudinale séparant ledit premier lieu (31) dudit second lieu (38) .
12. Élément selon l'une des revendications 10 et 11, dans lequel la surface intérieure (15) présente au moins une portion de cylindre droit (16) entre le premier lieu (31) et le second lieu (38) .
13. Élément selon la revendication 12, dans lequel la portion de cylindre droit (16) s'étend sur l'essentiel de la distance longitudinale séparant le premier lieu (31) du second lieu (38) .
14. Élément selon l'une des revendication 10 à 13, dans lequel le second trou (37,27) débouche en une seconde portion de révolution (18), et dans lequel l'axe longitudinal du second trou (37) forme, en projection dans un troisième plan passant par l'axe central (14) de la seconde portion de révolution
(18) et contenant ledit second lieu (38) , un troisième angle de valeur non nulle, et, en projection dans un quatrième plan tangent à la surface intérieure (15) audit second lieu
(31,38), un quatrième angle de valeur non nulle.
15. Élément selon la revendication 10, dans lequel la valeur du quatrième angle est voisine de la valeur du second angle
(A2) .
16. Élément selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le premier trou (27,37) s'étend sur pratiquement l'ensemble de sa longueur de manière rectiligne.
17. Élément selon l'une des revendications précédentes, comprenant en outre un élément tubulaire souple au moins partiellement logé dans ledit trou (27,37) et s'étendant sur la surface intérieure (15) en décrivant généralement une hélice.
18. Élément selon la revendication 17, dans lequel ladite hélice présente un angle fonction de la valeur du second angle (A2) .
19. Élément selon l'une des revendications précédentes comprenant en outre un dispositif de connexion électrique logé dans une épaisseur de paroi dudit corps tubulaire et allongé (2) .
20. Élément selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la valeur du second angle (A2) est comprise entre 5° et 40°.
21. Garniture de forage formée par aboutement d'éléments selon l'une des revendications précédentes.
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