FR2473616A1

FR2473616A1 - Ensemble de montage et d'amortissement de chocs pour appareil de telemesure dans des sondages et forages

Info

Publication number: FR2473616A1
Application number: FR8018433A
Authority: FR
Original assignee: Teleco Oilfield Services Inc
Current assignee: Teleco Oilfield Services Inc
Priority date: 1979-08-27
Filing date: 1980-08-25
Publication date: 1981-07-17
Also published as: CA1130271A; JPS5634889A; US4265305A; DE3032299C2; FR2473616B1; GB2057033A; GB2057033B; GB2109442A; JPS6353355B2; GB2109442B; DE3032299A1

Abstract

L'invention concerne un ensemble de montage et d'amortissement de chocs pour un appareil de télémesure dans des sondages et forages, cet appareil comprenant des éléments 16 émettant des impulsions de pression dans la boue de forage et des éléments détecteurs 35. L'ensemble est caractérisé en ce qu'il comprend un premier amortisseur 14 associé à l'émetteur d'impulsions et placé en totalité à une extrémité de l'ensemble au-dessus de l'émetteur et un second amortisseur 36 associé au groupe de détecteurs 35 et dont les éléments constituants sont placés en totalité à l'autre extrémité de l'ensemble, en dessous dudit groupe de détecteurs, ce qui permet d'incorporer tous les composants de l'ensemble amortisseur à une masse-tige monobloc 10. Application aux installations de sondage et forage pétrolier. (CF DESSIN DANS BOPI)

Description

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La présente invention se rapporte au domaine de la télé-

mesure dans des trous de sondage ou de forage, notamment la té-

lémesure par impulsions transmises par la boue de forage, o des données concernant des paramètres du trou de sondage ou de forage sont collectés par des instruments de détection placés au fond du trou dans la tige de forage et sont transmises à la surface par l'intermédiaire d'impulsions de pression créées dans la boue

de forage. Plus particulièrement, l'invention concerne un ensem-

ble amortisseur de chocs dans lequel l'émetteur d'impulsions dans

la boue, et les éléments détecteurs sont logés dans un seul seg-

ment monobloc d'une masse-tige, l'ensemble amortisseur de chocs

de l'émetteur d'impulsions dans la boue étant positionné entière-

ment à l'extrémité supérieure ou avant de la masse-tige au-dessus de l'émetteur d'impulsions dans la boue tandis que la totalité de l'ensemble amortisseur de chocs des éléments détecteurs est positionnée à l'extrémité inférieure ou arrière de la masse-tige,

complètement en-dessous du groupe de détecteurs.

On connait depuis quelque temps le principe fondamental de

la télémesure par impulsions dans la boue, utilisé pour la trans-

mission de données concernant un sondage ou un forage depuis le fond d'un puits jusqu'à la surface. Ainsi,dans les brevets US 4,021,774, 4,013,945 et 3,982,431 délivrés à la demanderesse, on a mis en évidence différents aspects d'un système de télémesure par impulsionsdans la boue qui a été mis au point depuis plusieurs années. Au cours de cette période de mise au point, on a attaché une attention particulière aux ensembles de montage des composants

et d'amortissement de chocs. Des ensembles de montage et d'amor-

tissement de chocs ont été décrits dans les brevets US 3,714,831 et 3,782, 464. Bien que ces ensembles de montage et d'amortissement de chocs conviennent pour certaines applications, ils posent des problèmes d'assemblage et autres et la masse-tige dans laquelle

ils sont installés doit être réalisée en deux parties pour per-

mettre d'accéder aux éléments amortisseurs de chocs lors de l'as-

semblage. L'obligation de réaliser une masse-tige en deux parties présente plusieurs inconvénients. Les joints à prévoir dans une

masse-tige introduisent plusieurs difficultés qui sont bien con-

nues. Ils nécessitent deux diamètres intérieurs différents, ils créent des zones de concentration de contraintes de flexion qui peuvent provoquer des ruptures structurales et ils constituent

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des sources de fuites importantes. Bien que des joints doivent obligatoirement être placés à la jonction de chaque segment d'une tige de forage, il est souhaitable de ne pas avoir plus de joints qu'il est nécessaire, c'est ainsi qu'on s'est rendu compte qu'il était souhaitable de concevoir un système-de montage et d'amor- tissement de chocs qui ne nécessite pas une masse-tige en deux parties. Dans les réalisations connues, on a également rencontré

des difficultés pour isoler différents composants du système par--

rapport à des charges dues à des chocs exercés sur d'autres com-

posants.

L'invention a pour but de remédier aux inconvénients des

réalisations connues à l'aide d'un ensemble de montage et d'amor-

tissement de chocs d'un type nouveau.

Conformément à la présente invention il est prévu un ensem-

ble de montage et d'amortissement de chocs pour appareil de télé-

mesure dans des trous de sondage ou forage, caractérisé en ce qu' il comprend un premier butoir,un second butoir placé à la suite du premier, plusieurs éléments annulaires de montage disposés à la suite du second butoir,le premier et le second butoir ainsi que

les différents éléments annulaires de montage étant répartis suc-

cessivement le long de l'axe d'une structure à monter,chaque bu-

toir comportant un anneau extérieur, une nervure annulaire faisant

saillie vers l'intérieur,des organes annulaires de butée en mati-

ère élastomère qui sont fixés de chaque côté de la nervure,deux anneaux intérieurs sur chacun desquels il est prévu une nervure annulaire s'étendant vers l'extérieur et étant placés en regard

desdits organes de butée en matière élastomère,chacun desdits élé-

ments annulaires de montage comprenant un anneau extérieur, un an-

neau intérieur et une partie en matière élastomère disposée entre et fixée sur lesdits anneaux,les anneaux extérieurs des butoirs et les anneaux extérieurs des éléments annulaires de montage étant

reliés à un manchon porteur extérieur tandis que les anneaux inté-

rieurs des butoirs et les anneaux intérieurs des éléments annulai-

res de montage sont reliés à ladite structure à monter pour la suspension et l'absorption des chocs, des moyens définissant un trajet d'écoulement de fluide dans ledit ensemble et des moyens de blocage dudit ensemble afin d'empêcher une rotation de ladite

structure à monter par rapport au manchon porteur.

En conséquence,l'invention concerne un ensemble amortisseur de chocs dans lequel les composants d'amortissement de chocs de

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l'émetteur d'impulsions de boue sont tous placés et positionnés

à une extrémité d'un segment de la masse-tige au-dessus de l'é-

metteur d'impulsions de boue tandis que les composants d'amortis-

sement de chocs des éléments de détection de paramètres de trou de sondage ou forage sont tous placés à l'autre ectrémité du seg- ment de masse-tige en-dessous des composants de détection.Les

deux ensembles amortisseurs comprennent des butoirs à double ef-

fet et un groupe d'anneaux flexibles.Des croisillons de centrage sont disposés aux extrémités opposées des composants à monter, c'est-à-dire aux extrémités opposées du dispositif émetteur et du groupe de détecteurs de façon à compléter lesdits ensembles.Cet agencement permet d'isoler le groupe de détecteurs par rapport à des chocs causés par la pulsation du distributeur d'impulsions de boue.Les composants annulaires des ensembles amortisseurs de chocs sont clavetés de façon à empêcher une rotation entre le composant à monter et la masse-tige,ce qui bloque les composants afin qu'ils ne puissent tourner car il en résulterait autrement une rupture

de connexions électriques.

D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront

mis en évidence dans la suite de la description,donnée à titre d'

exemple non limitatif,en référence aux dessins dans lesquels: - les figures lA,lB et 1C représentent des tronçons successifs d'

une masse-tige à un seul segment o est monté un système de télé-

mesure pour trou de sondage ou forage conforme à l'invention,les-

dites figures étant destinées à représenter un seul segment conti-

nu de masse-tige et les trois tronçons étant dessinés pour montrer la structure de façon plus détaillée;

- la figure 2 est une vue détaillée de l'extrémité avant correspon-

dant à l'émetteur,de l'ensemble de montage et d'amortissement de chocs;

-la figure 3 est une vue détaillée de l'extrémité arrière corres-

pondant au groupe de détecteurs,de l'ensemble de montage et d'amortissement de chocs; - la figure 4 est un schéma du circuit hydraulique, et

- les figures 5,6 et 7 donnent des détails de l'ensemble de con-

nexion électrique.

Les figures lA,lB et 1C donnent une vue générale de l'appa-

reil de télémesure par impulsions de pression dans la boue,auquel

l'invention est appliquée.Ces figures représentent un segment con-

tinu monobloc de masse-tige 10 dans lequel est logé le système de

télémesure par impulsions dans la boue.Ce tronçon de la tige de fo-

rage est placé au fond du trou de sondage ou forage et il est adja-

cent ou très proche du trépan.De la boue de forage s'écoule,comme -_

indiqué par les flèches 12,en passant par le hautde la tige de fo-

rage et devant un ensemble amortisseur de chocs 14 pour parvenir à

un distributeur d'impulsions dans la boue 16.L'actionnement du di-

stributeur d'impulsions 16 en direction de son siège 18 assure la génération d' impulsions de pression,porteuses d'informations,dans la boue de forage en vue de la transmission desdites informations

ou données jusqu'à la surface.La boue s'écoule ensuite dans un pas-

sage annulaire existant entre la surface intérieure de paroi de la massetige 10 et les parois externes d'un carter 20 qui contient un système de commande hydraulique et d'actionnement 22 du distributeur

16, un alternateur électrique 24 qui alimente en courant les détec-

teurs,un dispositif d'actionnement de distributeur et d'autres élé-

ments du système de télémesure,ainsi qu'un système de compensation

de pression 26 qui assure l'équilibrage en pression du fluide hy-

draulique d'actionnement du distributeur d'impulsions de boue. La boue pénètre ensuite par l'entrée 28 d'une turbine de manière à l'entraîner, cette turbine étant accouplée au rotor de l'alternateur 24 afin de le faire tourner pour produire du courant. L'extrémité de décharge de la turbine 30 comporte un bandage 32 à partir duquel la boue est déchargée à l'intérieur de la masse-tige l0.Un ensemble de connexion électrique flexible 34 est en partie enroulé autour du bandage de décharge 32 et il sert à établir une liaison électrique entre l'alternateur 24 et les détecteurs de paramètres du système qui sont placés dans un boîtier 35 et également entre les détecteurs et le dispositif d'actionnement de distributeur 22.La boue continue

ensuite à s'écouler dans un passage anguleux existant entre l'inté-

rieur du carter 10 et l'extérieur du boîtier 35,qui contient des

détecteurs de détermination de paramètres du trou de sondage ou fo-

rage,tels que des paramètres directionnels ou autres paramètres qu' on désire mesurer.La boue continue ensuite à passer devant un second ensemble amortisseur de chocs 36 qui assure l'amortissement des

chocs s'exerçant sur le boîtier à détecteurs 35,la boue étant en-

suite déchargée à l'extrémité d'aval du segment de masse-tige 10 vers le trépan ou bien vers le segment de masse-tige suivant dans la tige de forage.Les composants décrits ci-dessus sont montés et positionnés à l'intérieur du segment de masse-tige 10 par l'action

combinée des ensembles amortisseurs de chocs 14 et 36 et d'une sé-

- -

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rie de croisillons de montage et de centrage 38,40,42,44,46. Ces croisillons comportent des bagues métalliques de centrage et des corps en caoutchouc profilés en étoile pour permettre à la boue de passer au travers des croisillons.Sur la figure 4 on a représenté schématiquement le circuit hydraulique et le système de commande

servant à l'actionnement du distributeur d'impulsions de boue 16.

Une pompe 48 fournit du fluide hydraulique à une pression de 53kg/ cm2 à un filtre 50 par l'intermédiaire d'un conduit 52.Un tuyau de dérivation 54 partant du conduit 52 en amont du filtre 50 est relié à un accumulateur 56 qui comporte une chambre de stockage 58 et une

chambre de contre-pression 60 séparées par un piston 62 qui est char-

gé par un ressort 64.L'accumulateur 56 sert à emmagasiner du fluide à la pression de décharge de la pompe et à le fournir au système lorsqu'il en a besoin pendant le fonctionnement du distributeur d' impulsions de boue. Le fluide sortant du filtre 50 est canalisé par

l'intermédiaire d'un conduit-66 au dispositif d'actionnement du di-

stributeur 22 et par l'intermédiaire d'un tuyau de dérivation 68 à

une soupape de régulation et de sureté 70,et en outre par l'intermé-

diaire d'un tuyau de dérivation 72 à un orifice d'une électro-valve à deux voies 74 qui fait partie d'une paire d'électro-valves à deux

voies 74 et 76.Un orifice de l'électro-valve 76 est relié à un con-

duit de retour 78 qui renvoie le fluide à la pompe 48,ce conduit 78

étant également relié au côté arrière de la soupape 70 et à la cham-

bre de contre-pression 60 de l'accumulateur 56.

Le dispositif d'actionnement 22 comporte un piston 80 qui est pour-

vu d'une face avant 82 et d'une face arrière 84,dont la surface est plus grande que celle de la face avant 82.Le conduit d'alimentation 66 fait arriver en permanence du fluide hydraulique sous pression sur la petite face avant 82 du piston qui refoule du fluide par sa

face arrière 84 en direction de l'électro-valve 74 ou de l'électro-

valve 76,en fonction des états de ces électro-valves et par l'inter-

médiaire du conduit 86.Dans la condition indiquée sur la fig.4, les électro-valves 74 et 76 sont désexcitées et le piston 80,ainsi que le distributeur 16 relié à celui-ci,sont en position retractée. En conséquence,du fluide à haute pression transmis par le conduit 66 et

agissant sur la petite face 82 maintient le piston 80 à droite tan-

dis que la surface arrière 84 du piston est reliée,par l'intermédi-

aire du conduit 86 et de l'électro-valve 76,au tuyau 78 de retour à l'entrée de la pompe 48.Lorsqu'on désire actionner le distributeur d'impulsions de boue 16 pour produire une impulsion dans la boue de

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forage,un signal de commande est appliqué aux électro-valves 74 et 76 de façon que l'électro-valve 74 relie le conduit 84 au conduit

86 et que l'électro-valve-76 soit isolée du conduit et mise au re-

pos.Dans cette condition d'excitation des électro-valves, du flui-

de hydraulique à haute pression est fourni à la face du piston 84 de telle sorte que,du fait que la face 84 est supérieure à la face 82, le piston 80 est déplacé vers la gauche(même si du fluide à

haute pression sollicite en permanence la face 82). Le mouvement du-

piston vers la gauche entraîne le distributeur d'impulsions de boue 16 qui se rapproche du siège 18 afin d'étrangler l'écoulement de

boue et de produire ainsi une impulsion de pression dans la boue.

Lorsque les électro-valves sont désexcitées,le piston 80 du dispo-

sitif 22 est déplacé en retrait jusque dans la position de la fig.4,

afin de faire cesser l'impulsion de pression transmise par la boue.

Un soufflet 88 est rempli de fluide hydraulique et sa cavité inter-

ne est reliée par l'intermédiaire d'un conduit 90 à un.conduit de retour 78,et également au côté arrière de la soupape de régulation et de sureté 70,à la chambre de contre-pression 60 de l'accumulateur

56 et à l'entrée de la pompe 48.L'extérieur du soufflet 88 est sol-

licité par la pression d'huile régnant à l'intérieur d'un soufflet

89 du système de compensation de pression 26, ledit soufflet 89 é-

tant sollicité par la pression de la boue de forage qui s'écoule

dans le conduit annulaire existant entre la masse-tige 10 et le car-

ter à composants 20(cf.églt.fig.lA). En conséquence,des modifica-

tions ambiantes de la pression de la boue de forage sont détectées par le soufflet 89 et sont transmises au soufflet 88 et au système hydraulique pour faire varier dans celui-ci les niveaux de basse

pression en fonction de la pression de la boue de forage. Il en ré-

sulte que les soufflets 88 et 89 servent de moyens d'équilibrage ou

de compensation de pression dans le système hydraulique.

Le système hydraulique est extrêmement fiable et le nombre de pièces nécessaires pour un fonctionnement efficace est réduit au minimum. Les servo-valves qui étaient utilisées dans les systèmes connues sont remplacées par des électro-valves à deux voies plus fiables. La disposition de l'accumulateur 56 en amont du filtre 50

procure deux avantages importants. En premier lieu, le fluide four-

ni par l'accumulateur au système lorsque cela est nécessaire est toujours filtré. En second lieu, il ne se produit aucun reflux de fluide au travers du filtre lorsque

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le système est arrêté, ce qui élimine une cause sérieuse de contamination du système tout en évitant la prévision d'une soupape d'arrêt qui serait autrement nécessaire. Egalement la disposition de la soupape de régulation et de sureté 70 en aval du filtre, et non pas en amont, fait en sorte que tout le fluide renvoyé à la pompe soit filtré, même lorsqu'il est dérivé par la soupape d'arrêt. Egalement il est à noter que la petite face du piston 80 est toujours sollicitée par du fluide hydraulique sous pression, ce qui évite les complications résultant d'une

communication à établir entre la petite face du piston et l'en-

trée de pompe.

Sur les figures lB, 5, 6 et 7, on peut voir en détail la structure du connecteur flexible. Comme indiqué précédemment, le bottier à détecteurs 35 et le carter à composants 20 doivent pouvoir se déplacer librement l'un par rapport à l'autre le long de l'axe du segment de masse-tige 10 de façon à absorber les vibrations et les chocs engendrés dans le système. Il est prévu une liaison à joint glissant 92, figure lB, entre l'extrémité de décharge de la turbine 30 et le boîtier à détecteurs 35 pour permettre ce mouvement axial relatif, de l'ordre de 5 à 10 mm, qui risque de poser de sérieux problèmes en ce qui concerne

l'intégrité des connexions électriques dans le système. On remé-

die à ces difficultés à l'aide d'un connecteur électrique

flexible. Des conducteurs électriques doivent relier l'alterna-

teur 24 et les détecteurs logés dans le bottier 35 en vue d'as-

surer leur alimentation en courant; en outre, des conducteurs doivent relier les détecteurs au dispositif d'actionnement de

distributeur 22 de façon à assurer l'excitation des électro-

valves 74 et 76. Ces conducteurs électriques, se présentant sous forme de fils normalement isolés, peuvent s'étendre en partie le long de l'intérieur du carter à composants 20 mais ils doivent ensuite sortir de ce carter et s'étendre le long de l'extérieur de celui-ci et de parties extérieures de la turbine 30. Le long du reste de l'extérieur du carter 20 et le long des

parties extérieures de la turbine 30, il faut protéger les con-

ducteurs contre l'écoulement de boue de forage. En conséquence, entre l'alternateur 24 et le boîtier à détecteurs 35, on doit prendre des mesures particulières pour protéger les conducteurs électriques contre une abrasion par la boue de forage et un mouvement relatif entre le bottier 35 et le carter 20 doit être

compensé pour éviter une rupture des conducteurs électriques.

Dans ce but, en commençant à proximité de l'alternateur 24, on enferme les conducteurs électriques dans une gaine métallique flexible 94 qui s'étend du connecteur 96 (représenté en détail sur la figure 6), sur l'extérieur du carter 20, jusqu'à une liaison physique 98 (représentée en détail sur la figure 7) prévue sur un corps 100, qui s'étend jusqu'à et est relié au bottier à détecteurs 35 par un connecteur 102 (représenté en détail sur la figure 5). Les connecteurs 96 et 102 sont des connecteurs mécaniques et électriques mais la liaison 98 est

seulement une liaison physique par laquelle passent les fils.

L'extérieur du bandage de décharge 32 de la turbine est revêtu d'une matière élastomère telle que du caoutchouc de façon à former une surface d'amortissement pour une grande

partie centrale de la gaine métallique flexible 94 qui est en-

roulée en spirale sous la forme de plusieurs spires autour du bandage 32, afin de constituer en fait un ressort flexible qui peut être soumis à une extension et à une contraction de la même façon qu'un ressort effectif. Lorsqu'il se produit un mouvement axial et/ou radial entre le bottier à détecteurs 35 et le carter à composants 20 par l'intermédiaire du joint glissant 92, la partie enroulée de la gaine 94 se contracte ou se dilate de manière à absorber ce mouvement et les conducteurs électriques enroulés autour du bandage 32 à l'intérieur des spires de la gaine 94 se déplacent avec les spires sans se rompre. Puisque les spires de la gaine 94 qui forment la partie enroulée sont placées en aval du trajet de décharge de la boue hors de la turbine, elles sont situées dans une zone statique de boue et en conséquence il se produit peu d'action abrasive

de la boue de forage sur les spires qui sont orientées perpen-

diculairement à la direction générale d'écoulement de la boue.

Dans la zone o la gaine 94 est exposée à la boue, elle est alignée dans l'ensemble avec la direction d'écoulement de la

boue, ce qui réduit au minimuml'abrasion de ladite gaine 94. -

Egalement le tronçon de gaine compris entre l'extrémité de la partie enroulée et la liaison 98 est revêtu par plasma d'une

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matière dure, comme un alliage de carbure de tungstène, pour augmenter la résistance à l'abrasion, et la gaine est fixée sur un berceau porteur 104 entre la sortie de turbine et la liaison 98 de façon à établir un renforcement supplémentaire contre les forces exercées par la boue. L'intérieur de la gaine 94 est mis en pression avec de

l'huile pour équilibrer la pression intérieure du tube par rap-

port à la pression exercée parla boue de forage sur l'extérieur

de la gaine, en réduisant ainsi au minimum la pression diffé-

rentielle et les charges appliquées à ladite gaine 94. La pres-

sion de l'huile dans la gaine 94 est modifiée en fonction de la pression de la boue de forage à l'aide d'un soufflet prévu

dans le connecteur 102 en vue de maintenir l'équilibre de pres-

sion dans la gaine 94.

On a représenté en détail sur la figure 6 le connecteur 96 dans la zone de jonction de la gaine 94 avec le carter à composants 20. La gaine 94 est soudée à une boite de jonction 106 qui comporte un couvercle amovible 108 permettant d'accéder à l'intérieur de la boîte pour effectuer le raccordement par épissure de conducteurs placés à l'intérieur de la gaine 94 avec des conducteurs sortant d'une fiche 109 hermétiquement scellée.La fiche 109 est vissée dans la boite 106 en 110 et une bague torique 112 assure le scellement de l'intérieur de la boite 106. La fiche à broches 109 est à son tour fixée sur un raccord fileté, qui dépasse d'une partie 20 (a) du carter 20, à l'aide d'un écrou 114. Avant le montage de la fiche 109 sur la partie de carter 20 (a), les broches de la fiche 109 sont amenées en coincidence avec des broches correspondantes reliées à des conducteurs qui s'étendent, au travers du carter 20, jusqu'à l'alternateur 24 et au dispositif d'actionnement de distributeur 22. Un orifice 105, pourvu d'un bouchon 107, sert d'orifice de vidange et de remplissage auxiliaire quand on doit

remplir d'huile l'ensemble connecteur.

Sur la figure 7, on a représenté en détail la liaison 98 de la gaine 94 avec le corps 100. La gaine 94 est soudée sur une collerette 116 qui est elle-même fixée sur le corps 100 à

l'aide d'un écrou 118 venant s'appliquer contre un rebord annu-

laire de la collerette 116 et vissé sur un embout de prolonge-

ment du corps 100 par l'intermédiaire dhn filetage 120. Une

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bague torique d'étanchéité 122 complète la liaison en cet

endroit. Le corps 100 comporte un canal intérieur 124 et forme-

essentiellement un prolongement de la gaine 94 destiné à con-

tenir les conducteurs électriques assurant la liaison, à l'aide du connecteur 102, avec les détecteurs logés dans le

bottier 35.

Les détails du connecteur 102 sont indiqués sur la figure qui montre que le carter 100 est fixé à l'intérieur du carter 126 à l'aide d'un écrou annulaire 128 vissé à l'intérieur du carter 126 et à l'aide d'un écrou stabilisateur 130 vissé à l'extérieur d'un élément de terminaison 132. Cet élément de terminaison 132 est soudé sur l'extrémité du corps 100; en outre

il est pourvu de cannelures engagées dans des cannelures cor-

respondantes du carter 126 afin d'empêcher sa rotation et il est fixé à l'aide de boulons 134 sur un anneau 136. L'écrou de

stabilisation 130 vient buter contre l'extrémité du carter 126.

Cette liaison structurale établie entre l'élément de terminai-

son 132, l'écrou annulaire 128, l'écrou stabilisateur 130 et le carter 126 assure une transmission des contraintes de flexion et d'autres contraintes du connecteur 102 au carter 126 dans les zones o ces contraintes peuvent être absorbées, en vue de

réduire ainsi leurs effets perturbateurs sur le connecteur.

En considérant encore la figure 5, on voit qu'un élément de transition 138 comporte un tronçon tubulaire 140 qui passe

par un trou central de l'anneau 136 et qui est maintenu en pla-

ce par une bague d'arrêt 142. Une fiche du type à broches 144 hermétiquement scellée est fixée sur l'élément de transition

138 à l'aide de boulons 146 et les conducteurs électriques lo-

gés à l'intérieur de la gaine 94 et du corps 100 passent au travers de la cavité centrale du tronçon tubulaire 140 et sont fixés par brasage à une extrémité de la fiche 144 dans la zone de l'évidement 148. Une chambre 150 est formée entre l'élément de terminaison 130 et l'anneau 136 et les conducteurs électriques qui sont logés dans la gaine 94 et le corps 100 forment une spire dans la chambre 150 de sorte que les fils et le tampon

148 peuvent dépasser de l'extrémité de l'élément de transition-

138 afin d'insérer le tampon dans la fiche 144. Les conducteurs sont enfermés dans un tube court 152 qui les protège contre il 247361 6 l'abrasion à l'extrémité de l'élément 132. Les conducteurs sont également logés dans un tube perforé 156 entre l'extrémité du tronçon tubulaire 140 et la chambre 150. Le tube perforé est

engagé par torsion sur les conducteurs et il est rétréci ther-

miquement pour former la spire dans la chambre 150, les perfo- rations permettant l'évacuation de l'air, de sorte que les espaces existant entre les conducteurs peuvent être remplis d'huile. Comme indiqué précédemment, la gaine 94 est remplie d'huile pour une pressurisation interne. L'huile est introduite dans le système par l'intermédiaire d'un orifice de remplissage 158 qui

est obturé par un bouchon amovible 160. L'huile remplit le vo-

lume intérieur de la chambre 150 et du tronçon tubulaire du connecteur 102, tout le volume intérieur du corps 100, tout le volume intérieur de la gaine 94 et tout le volume intérieur

de la botte de jonction 106. Un soufflet annulaire 162 est sou-

dé sur l'anneau 136 et communique, par l'intermédiaire de pas-

sages 164, avec la chambre 150 de sorte que l'intérieur du soufflet est également rempli d'huile. L'extérieur du soufflet est sollicité par la boue de forage par l'intermédiaire des orifices 166 du carter 126 de façon que la pression de l'huile corresponde à des variations de la pression de la boue de forage pour assurer à tous moments un équilibre entre la pression de

l'huile dans la gaine 94 et la pression de la boue de forage.

L'extrémité de droite du connecteur à fiches 144 est reliée par un moyen approprié à des conducteurs électriques aboutissant aux éléments détecteurs se trouvant dans le bottier 35, en vue de compléter les connexions électriques dans le système. Une caractéristique importante del'ensemble connecteur précité consiste en ce qu'il peut être installé dans et démonté du système de télémesure sous la forme d'un ensemble unitaire et homogène. Cet ensemble unitaire part de la boite de jonction 106 et de la fiche 108 hermétiquement scellée à une extrémité

et aboutit à la fiche 144 hermétiquement scellée à l'autre ex-

trémité. Ledit ensemble unitaire retient l'huile contenue dans le système puisque ce dernier est scellé par ledit ensemble, y compris les extrémités dont l'étanchéité est assurée par les

fiches précitées 108, 144. En conséquence, lorsqu'on doit démon-

ter l'ensemble connecteur pour une raison quelconque (p.ex. pour

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une réparation ou un entretien de cet ensemble ou d'un autre composant), on peut l'enlever et le remettre en place sous la

forme d'une unité monobloc et autonome, et il n'est pas né-

cessaire de vidanger l'huile ou de prévoir son remplacement.

On va maintenant considérer en combinaison les figures 2

et 3. On a représenté sur la figure 2 l'ensemble supérieur de mon-

tage et d'amortissement de chocs prévu pour le système émetteur,

alors que la figure 3 représente l'ensemble inférieur de mon-

tage et d'amortissement de chocs correspondant au système

détecteur. Les deux ensembles supérieur et inférieur d'amortis-

sement de chocs sont constitués de structures formées par des

éléments annulaires et des butoirs, l'ensemble supérieur com-

portant un plus grand nombre d'éléments annulaires et de butoirs que l'ensemble inférieur du fait que la masse de l'émetteur et des éléments associés prévus à l'extrémité supérieure est plus grande que la masse des éléments détecteurs prévus à l'extrémité

inférieure et du fait qu'il est nécessaire dassurer l'amortis-

sement de ces deux masses par rapport aux mêmes vibrations

externes du système.

En référence à la figure 2, l'extrémité supérieure de l'ensemble de montage et d'amortissement de chocs est placée

entre un manchon intérieur de fixation 168 et la paroi intéri-

eure d'un manchon extérieur 180 adjacent à la masse-tige 10. La partie inférieure du manchon de montage 168 (extrémité de droite sur la figure 2) définit un siège 18 et est reliée au carter

à composants 20 de manière à le supporter. L'ensemble amortis-

seur de chocs est formé de sept éléments annulaires 170 et de deux butoirs 172. Chaque élément annulaire 170 est composé d'un anneau extérieur 174 en acier et d'un anneau intérieur 176 en acier, un anneau en caoutchouc 178 étant interposé entre les anneaux extérieur et intérieur 174, 176. Les anneaux -intérieurs 174 viennent buter contre le manchon extérieur 180 qui est placé

dans une position adjacente à la paroi intérieure de la masse-

tige 10 et qui est bloqué sur cette masse-tige à l'aide d'une bague fendue 175 et de la structure filetée représentée sur la figure 2. Les anneaux intérieurs 176 sont adjacents au manchon-de montage 168. Les anneaux intérieurs 176 sont tous bloqués sur le

manchon 168 par une clavette 182 engagée dans des rainures ména-

gées dans les anneaux 176 et le manchon 168; en outre l'anneau

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extérieur 174 situé complètement en bas est bloqué à l'aide d'une clavette 184 engagée dans une rainure du manchon 180 et

dans une encoche ménagée dans l'ensemble d'anneaux. En consé-

quence, les manchons de montage 168 et 180 sont empêchés de tourner l'un par rapport à l'autre. Il est nécessaire de verrouiller ensemble ces éléments pour les empêcher de tourner l'un par rapport à l'autre car une rotation relative pourrait provoquer une torsion et une rupture des connexions électriques dans le système en dessous des amortisseurs. Les anneaux en caoutchouc 178 comportent également chacun un passage central 186, lesdits passages 186 étant alignés pour former un conduit

d'écoulement au travers des anneaux. Ces anneaux sont essentiel-

lement identiques à ceux décrits dans le brevet US 3,782,464.

Les butoirs 172 de l'ensemble de montage et d'amortis-

* sement de chocs comprennent chacun un anneau 188 qui est pourvu

d'une nervure centrale 190 orientée vers l'intérieur. Des bu-

toirs en caoutchouc 191 sont montés de chaque côté des nervures de sorte que les butoirs 172 servent chacun de butoirs à double effet pour absorber des charges excessives dans les deux directions d'amont et d'aval. L'ensemble formé par les anneaux et les butoirs est maintenu en position par un anneau extérieur de blocage 192, un anneau de retenue 194 (qui assure également le blocage anti-rotation de l'anneau complètement inférieur) et un anneau intérieur de blocage 196. Une entretoise d'espacement

198 détermine la position axiale de l'ensemble.

Ces éléments annulaires 170 et les deux paires de doubles butoirs 172 coopèrent de façon à amortir les vibrations (cet amortissement étant assuré par les anneaux o les éléments en

caoutchouc agissent comme des ressorts) et à absorber les sur-

charges dans les directions d'amont et d'aval (absorbées par les anneaux en caoutchouc 191) lors de l'entrée en contact avec les nervures annulaires 200, de profil complémentaire, faisant

saillie des anneaux 202 dans une zone adjacente au tube de mon-

tage 168. Les butoirs sont également conformes à ce qui a été décrit dans le brevet US 3,782,464, les nervures 200 étant

légèrement inclinées par rapport aux surfaces des anneaux 191.

Comme le montre la figure 2, il existe un trajet de fuite

de boue de forage, au travers l'ensemble de montage et d'amor-

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tissement de chocs, dans l'espace existant entre les parties extérieures et intérieures de l'ensemble amortisseur et dans les trous ménagés dans les anneaux en caoutchouc. Ce trajet de fuite est intentionnellement établi pour empêcher un dommage au cas o le trajet normal d'écoulement de la boue entre le siège 18 et le distributeur 16 serait bloqué (autrement que

pendant la génération de l'impulsion de pression dans la boue).

Cependant, lorsque le distributeur 16 est déplacé en direction du siège 18 pour produire des impulsions dans la boue, il est

souhaitable de fermer ce trajet de fuite pour augmenter au maxi-

mum la puissance de l'impulsion, Dans ce but, lorsque l'impul-

sion est engendrée dans la boue, la charge de réaction produite dans le système a tendance à fermer les intervalles existant entre les parties extérieures et intérieures des butoirs; de sorte que ces butoirs servent également de joints à labyrinthe

de manière à obturer le trajet de fuite de la boue.

L'ensemble de montage et d'amortissement de chocs décrit

ci-dessus en référence à la figure 2 procure un avantage impor-

tant du fait que tous les éléments de l'amortisseur associé au distributeur d'impulsions dans la boue et à diautres composants placés à la partie supérieure du segment de masse-tige sont disposés à une extrémité de la masse-tige et seulement d'un côté des composants pour lesquels on doit absorber les chocs (c'est-à-dire le distributeur d'impulsions dans la boue, le carter 20 et ses composants, et la turbine). Egalement, les

chocs provenant de ces lourds composants supérieurs sont ab-

sorbés par l'ensemble amortisseur supérieur et les composants inférieurs de détection sont isolés de ces chocs supérieurs, par exemple lors de la génération des impulsions de pression par

le distributeur 16.

Avec cet ensemble de montage et d'absorption de chocs, il n'est pas nécessaire de placer d'autres éléments amortisseurs pour les composants placés près ou en aval de la turbine. Le carter de turbine est maintenu dans un croisillon de centrage 38 qui constitue la seule structure de montage et de support à

prévoir en addition pour ces composants dans le système.

Puisqu'aucune structure additionnelle deanontage ou d'amortisse-

ment de chocs n'est nécessaire en aval de la turbine pour les-

dits composants, il devient alors possible de positionner le

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connecteur électrique flexible comme indiqué et on n'est pas assujetti à des limitations spatiales critiques pour effectuer la liaison électrique entre les éléments détecteurs et le carter à composants 20, cette liaison pouvant être réalisée à l'aide d'un seul connecteur monobloc. Sur la figure 3, on a représenté l'ensemble de montage et d'amortissement de chocs correspondant au bottier à détecteurs et à son contenu. Comme pour la structure de la figure 2, cet ensemble est également composé d'un groupe d'anneaux et de butoirs, des éléments correspondants étant désignés par les mêmes références numériques que sur la figure 2, auxquelles on a ajouté l'indice prime ('). Dans l'ensemble amortisseur de la figure 3, on utilise un groupe de quatre ensembles d'anneaux ' et d'un ensemble de butoiisl72', les butoirs étant placés au centre entre deux ensembles d'anneaux disposés de part et d'autre. Cette position centrale des butoirs est avantageuse pour la facilité du montage et dans un but de symétrie et elle

est utilisée dans l'agencement de la figure 3 puisque les bu-

toirs de cette structure servent seulement à absorber les

surcharges mais ne remplissent aucune fonction d'étanchéité.

Cependant il existe encore un trajet de fuite de boue de forage

au travers de l'amortisseur de la figure 3 à des fins d'égali-

sation de pression. Au contraire, les butoirs intervenant dans la structure de la figure 2 sont placés à l'extrémité d'amont du groupe de façon à assurer la fonction d'étanchéité à l'entrée de la structure. L'amortisseur de la figure 3 est placé entre le tube intérieur de montage 204 et un manchon extérieur 206 qui est relié à la paroi intérieure de la masse-tige 10 par la

bague fendue 175'et la liaison filetée visible sur la figure 3.

Les éléments amortisseurs de chocs sont maintenus en place par la bague filetée 208 qui pousse les anneaux extérieurs contre

l'épaulement 210 et par l'écrou 212 qui pousse les anneaux inté-

rieurs contre l'entretoise 214 et l'épaulement 216 du tube in-

térieur 204. Les anneaux en acier situés complètement à l'in-

térieur dans les deux groupes supérieurs (gauche) de la struc-

ture de la figure 3 sont bloqués par une clavette 218 sur le tube intérieur de montage 204 tandis que l'anneau extérieur en acier du groupe supérieur (extrême-gauche) est bloqué par une clavette 220 sur le manchon extérieur 206. En conséquence, l'ensemble amortisseur inférieur et la structure de détection sur laquelle il est fixé sont empêchés de-tourner afin d'éviter une rupture de la connexion électrique et de fixer l'angle de référence pour un détecteur directionnel dans le boîtier 35. Le tube intérieur de montage 204 est soudé par son extrémité in- férieure sur le croisillon 46 et l'arbre de montage 222 est boulonné et claveté sur ce croisillon 46. L'arbre 222 s'étend jusqu'à et est relié au boîtier à détecteurs 35. Ces-croisillons de centrage 40 et 42 sont placés à chaque extrémité du bottier 35 et on peut prévoir le cas échéant un croisillon de centrage supplémentaire 44 à mi-distance le long de l'arbre 222, comme indiqué sur la figure 1C. En conséquence, la totalité du système de détection est montée juste sur les deux croisillons 40 et 42 et il est supporté pour l'absorption deschocs par la liaison établie par l'intermédiaire de l'arbre 222 avec l'amortisseur 36 qui remplit toutes les fonctions d'absorption de chocs et d'amortissement de vibrations pour le groupe de détecteurs. Ce groupe de détecteurs est par conséquent isolé des chocs exercés par le distributeur d'impulsions de pression dans la boue de

forage et par d'autres composants placés à l'extrémité supéri-

eure du segment de masse-tige. L'angle de référence pour un détecteur directionnel placé dans le boîtier 35 est également

bien défini par rapport à la masse-tige 10.

Comme pour la structure d'amortissement de chocs de la figure 2, il est également à noter que la structure de la figure 3 est entièrement placée d'un côté (dans ce cas le côté d'aval) de la partie pour laquelle elle sert d'amortisseur. Puisque toute la structure d'amortissement est placée d'un côté du groupe de détecteurs, le montage et le démontage de la structure

d'amortissement sont extrêmement simples. L'ensemble des struc-

tures d'amortissement de chocs prévues aux extrémités avant et arrière (c'est-à-dire les structures des figures 2 et 3), dans lequel chaque amortisseur est entièrement placé d'un côté de la structure à protéger, procure l'avantage important de permettre la réalisation de la totalité de la masse-tige à partir d'une seule longueur de tuyau correspondant. Si un amortisseur de chocs était placé à chaque extrémité de la structure à protéger,

il faudrait utiliser un tuyau en plusieurs tronçons. La possi-

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bilité d'utiliser un seul tronçon de masse-tige pour la totalité du système de télémesure par impulsions de pression dans la boue élimine les joints de raccordement de tuyaux, qui créent un gros risque de rupture, et également les zones de fuites dans la masse-tige. L'ensemble de montage et d'amortissement de chocs

permet également d'assembler les composants du système entière-

ment à l'extérieur de la masse-tige, afin d'avoir ensuite juste

à les insérer et à les bloquer en position.

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Claims

R E V E N D I C A T I O N S

1. Ensemble de montage et d'amortissement de chocs pour appareil de télémesure dans des trous de sondage ou forage, caractérisé en ce qu'il comprend un premier butoir (172), un second butoir (172) placé à la suite du premier, plusieurs éléments annulaires de montage (170) disposés à la suite du second butoir, le premier et le second butoir (172) ainsi que

lesdits éléments annulaires de montage (170) étant répartis suc--

cessivement et axialement le long de l'axe de la structure à

supporter, en ce que chaque butoir (172) comporte un anneau ex-

térieur (188), une nervure annulaire (190) en saillie vers l'intérieur, des organes annulaires de butée (191), en matière élastomère qui sont fixés de chaque côté de la nervure (190), deux anneaux intérieurs (192, 194) sur chacun desquels il est prévu une nervure annulaire orientée vers l'extérieur et placée en regard desdits organes de butée (191.) en matière élastomère, en ce que chacun desdits éléments annulaires de montage (170) comprend un anneau extérieur (174), un anneau intérieur (176) et une partie en matière élastomère (178) disposée entre et fixée

sur lesdits anneaux (174, 176), les anneaux extérieurs des bu-

toirs et les anneaux extérieurs des éléments annulaires de mon-

tage étant reliés à un manchon porteur extérieur (180) tandis que les anneaux intérieurs des butoirs et les anneaux intérieurs _ des éléments annulaires de montage sont reliés à la structure à supporter en vue de l'absorption des chocs, et en ce qu'il est prévu des moyens (186) définissant un trajet d'écoulement de fluide dans ledit ensemble et des moyens de blocage (182, 184) dudit ensemble, afin d'empêcher une rotation de ladite structure

par rapport au manchon porteur (180).

2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de blocage comprennent un premier moyen (182) pour

bloquer l'anneau extérieur d'au moins un élément annulaire de mon-

tage (170) sur ledit manchon porteur extérieur (180) et un second moyen (184) pour bloquer l'anneau intérieur d'au moins un élément

annulaire de montage (170) sur ladite structure.

3. Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce que le premier moyen de blocage (182) est constitué par une clavette placée entre et s'engageant dans le manchon porteur extérieur (180) et l'anneau extérieur de l'élément annulaire de montage et

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en ce que le second moyen de blocage (184) est constitué par une clavette placée entre et s'engageant dans ledit anneau

nterieur et ladite structure à supporter.

4. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de blocage comprennent un premier moyen (182) pour bloquer l'anneau extérieur d'au moins un élément annulaire de montage (170) sur le manchon porteur extérieur (180) et un second moyen (184) pour bloquer l'anneau intérieur de chaque

élément annulaire de montage (170) sur ladite structure à sup-

porter.

5. Ensemble selon la revendication 4, caractérisé en ce

que ledit premier moyen de blocage est constitué par une clavet-

te (182) placée entre et s'engageant dans le manchon porteur extérieur (180) et une encoche ménagée dans l'anneau extérieur de l'élément annulaire de montage (170) et en ce que ledit second moyen de blocage est constitué par une clavette (184) placée

entre et s'engageant dans ledit anneau intérieur et ladite struc-

ture à supporter.

6. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce

que le premier et le second butoir (172) et les différents élé-

ments annulaires de montage (170) sont tous placés à une extré-

mité de la structure à supporter et en ce qu'il est prévu un croisillon de centrage (40) à l'autre extrémité de la structure

à supporter.

7. Ensemble selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il est associé à un second ensemble comportant un troisième butoir, un second groupe d'éléments annulaires de montage, ledit troisième butoir et ledit second groupe d'éléments annulaires de montage formant un second groupe axial o le troisième butoir est placé entre lesdits éléments annulaires de montage, en ce que ledit second groupe axial est associé à une seconde structure à supporter en vue de l'absorption des chocs, en ce que ledit

troisième butoir comprend un anneau extérieur, une nervure annu-

laire en saillie vers l'intérieur, des organes annulaires de butée en matière élastomère qui sont fixés sur chaque côté de ladite nervure, deux anneaux intérieurs et une nervure annulaire s'étendant vers l'extérieur à partir de chacun desdits anneaux intérieurs et placée en regard desdits organes de butée, en ce que chacun desdits él*ments annulaires de montage du second groupe comprend un arneau extérieur, un anneau intérieur et une

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partie en matière élastomère placée entre et fixée sur lesdits

anneaux; en ce que les anneaux extérieurs du troisième butoir et-

les anneaux extérieurs du second groupe d'éléments annulaires de montage sont reliés à un second manchon porteur extérieur, en ce que les anneaux intérieurs du troisième butoir et les anneaux intérieurs de second groupe d'éléments annulaires de montage sont reliés à ladite seconde structure à supporter et en ce qu'il est prévu des moyens pour bloquer ledit second ensemble afin d'empécher de tourner ladite seconde structure par rapport au

second manchon porteur.

8. Ensemble selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits moyens de blocage dudit second groupe comprennent un premier moyen pour bloquer l'anneau extérieur d'au moins un

élément annulaire de montage sur ledit second manchon porteur ex-

térieur et un second moyen pour bloquer l'anneau intérieur d'au

moins un élément annulaire de montage sur ladite seconde struc-

ture à supporter.

9. Ensemble selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit premier moyen de blocage est une clavette, placée entre

et s'engageant dans le second manchon porteur extérieur et l'an-

neau extérieur de l'élément annulaire de montage et'en ce que le second moyen de blocage est une clavette placée entre et

s'engageant dans ledit anneau intérieur et ladite seconde struc-

ture à supporter.

10. Ensemble selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits moyens de blocage comprennent un premier moyen de blocage de l'anneau extérieur d'au moins un élément annulaire de montage sur le second manchon porteur extérieur et un second moyen de blocage de l'anneau intérieur de chacun desdits éléments

annulaires de montage sur ladite structure à supporter.

11. Ensemble selon la revendication 10, caractérisé en ce

que le premier moyen de blocage est une clavette placée entre et-

s'engageant dans le second manchon porteur extérieur et une en-

coche ménagée dans l'anneau extérieur dudit élément annulaire de montage et en ce que le second moyen de blocage est une clavette

placée entre et s'engageant dans ledit anneau intérieur et la-

dite seconde structure à supporter.

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12. Ensemble selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit troisième butoir et ledit second groupe d'éléments annulaires de montage sont tous placés à une extrémité de ladite seconde structure à supporter et en ce qu'il est prévu un second croisillon de centrage (42) à l'autre extrémité de ladite seconde

structure à supporter.