FR2565287A1

FR2565287A1 - Appareil de forage de puits avec unite de commande au sommet et clef dynamometrique retenue contre rotation

Info

Publication number: FR2565287A1
Application number: FR8507959A
Authority: FR
Inventors: George I Boyadjieff
Original assignee: Varco International Inc
Current assignee: Varco International Inc
Priority date: 1982-08-03
Filing date: 1985-05-28
Publication date: 1985-12-06
Also published as: GB2152108B; GB2152106B; US4449596A; CA1194855A; FR2565288B1; DE3347972C2; DE3347970C2; GB2152108A; JPS6245392B2; GB8501645D0; DE3327739C2; FR2565288A1; GB2152107B; JPS5944487A; NO832774L; FR2565287B1; GB8501644D0; DE3347971C2; NO157630C; GB2152107A

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LE FORAGE DE PUITS AVEC UNITE DE COMMANDE AU SOMMET. L'APPAREIL DE L'INVENTION COMPREND UN ASSEMBLAGE DE FORAGE A COMMANDE AU SOMMET 20 COMPORTANT UNE TIGE 57 ENTRAINEE PAR UN MOTEUR ET DESTINEE A ETRE FIXEE A L'EXTREMITE SUPERIEURE D'UN TRAIN DE TIGES 13 ET L'ENTRAINER AU COURS D'UNE OPERATION DE FORAGE, UNE CLEF DYNAMOMETRIQUE 69 SUPPORTEE PAR L'ASSEMBLAGE 20 ET POUVANT SE DEPLACER POUR ROMPRE UN RACCORDEMENT PAR VISSAGE ENTRE LE TRAIN DE TIGES 13 ET LA TIGE 57, DE MEME QU'UN ELEVATEUR 118 SUPPORTE PAR L'ASSEMBLAGE 20 ET VENANT S'ENGAGER SUR UNE SECTION DE TIGE 13 EN DESSOUS DE LA CLEF DYNAMOMETRIQUE. LA CLEF DYNAMOMETRIQUE 69 EST EMPECHEE, AU COURS DU FORAGE D'UN PUITS, DE TOURNER AVEC LA TIGE 57. L'INVENTION EST UTILISEE POUR RESOUDRE LES PROBLEMES D'EQUILIBRAGE ET METTRE LE PERSONNEL A L'ABRI DES DANGERS LORS DU FORAGE DES PUITS.

Description

La présente invention concerne un équipement de forage de puits comprenant un assemblage de commande au sommet comportant un moteur qui entraine un élément rotatif solidarisé au train de tiges de forage pour faire tourner ce dernier.

Une installation de forage à commande au sommet de ce type général selon la technique antérieure comprend un mécanisme de manipulation de tiges con stitué d'une clef dynamométrique pour établir et rompre des raccordements, ainsi que d'un élévateur destiné à suspendre une section de tige, ces deux dispositifs étant solidarisés à l'élément rotatif à moteur de l'assemblage de commande au sommet en vue de tourner avec cet élément. Un mécanisme de manipulation de tiges conçu suivant la présente invention facilite considérablement la formation et la rupture de raccordements, ainsi que la manipulation de sections de tige grace à l'utilisation d'une clef dynamométrique qui est empêchée de tourner avec le train de tiges au cours du forage.On évite ainsi les problèmes d'équilibrage, de même que les risques pour le personnel et l'équipement que l'on rencontre dans les équipements de la technique antérieure suite à la rotation de la clef dynamométrique au cours du forage. En outre, cette clef dynamométrique non rotative peut être orientée en permanence afin d'offrir un accès plus commode pour le personnel se trouvant tant au niveau du plancher de l'installation de forage qu a un endroit élévé de cette dernière. De plus, tous les raccordements de commande et de force motrice destinés à la clef dynamométrique peuvent rester fixés à tout moment à cette dernière, si bien que cette clef peut établir et rompre des raccordements de tiges à n'impor te quel niveau de llinstallation.

Dans les dessins annexés
la figure 1 illustre une installation de forage réalisée suivant l'invention;
la figure 2 est une vue agrandie illustrant une partie de l'installation de la figure 1;
la figure 3 est une vue latérale prise suivant la ligne 3-3 de la figure 2;
la figure 4 illustre une partie de l'installation de la figure 2 avec l'élévateur rétracte;
la figure 5 est une coupe horizontale prise suivant la ligne 5-5 de la figure 2;
la figure 6 est une coupe verticale prise suivant la ligne 6-6 de la figure 5;
les figures 7, 8 et 9 sont des coupes horizontales prises suivant les lignes 7-7, 8-8 et 9-9 de la figure 3;
les figures 10, 11 et 12 sont des coupes verticales agrandies prises suivant la ligne 10-10 de la figure 2 et illustrant l'appareil dans trois états différents;;
les figures 13A, 13B, 13C, 13D et 13E représentent plusieurs stades de ltadjonction d'une unité de tige au train de tiges de forage; et
les figures l-4A, 14B et 14C illustrent plusieurs stades de ltenlèvement d'une unité de tige hors du train de tiges de forage.

L'installation de forage 10 illustrée en figure 1 comprend un mât ou un pylone de forage 11 s'élevant à partir d'un plancher 12, avec un train de tiges tubulaires 13 constitué d'une série de sections de tiges reliées l'une à l'autre par des joints filetés 17, s'étendant vers le bas le long d'un axe vertical 14 et supportant un trépan 15 destiné à forer un puits 16. Une cuvette à coins de sûreté 18 montée dans le plancher 12 de l'installation de forage comporte des surfaces allant en diminuant en cône vers le bas et pouvant venir s' engager sur les surfaces à section décroissante de coins de sûreté 19 destinés à supporter le train de tiges alors qu'une section de tige est ajoutée à ou retirée de ce dernier.Au cours du forage, le train de tiges est entraîné en rotation par un assemblage de forage à commande au sommet 20 suspendu à l'aide d'un crochet 26 d'un mécanisme de levage 21 qui comprend une poulie mobile 22 pouvant se déplacer verticalement par rapport à une poulie fixe 23 à l'intervention d'un câble 24 tiré par un treuil de manoeuvre 25. L'assemblage 20 supporte, à sa base, un mécanisme de manipulation de tiges 27 conçu suivant l'invention pour établir et rompre des raccordements filetés dans le train de tiges de forage, ainsi que pour déplacer des sections d'une tige de forage entre des positions active et inactive.

L'assemblage de commande au sommet, le mécanisme de manipulation de tiges et les pièces associées sont montés pour se déplacer le long de l'axe vertical 14 à l'intervention de deux voies de roulement verticales parallèles espacées 28 qui s'étendent parallèlement à l'axe 14 et ont, de préférence, une section horizontale en I, ces voies de roulement pouvant s'étendre vers le bas depuis le sommet du pylône jusqu'aux extrémités inférieures 29 situées au-dessus du plancher de l'installation. L'assemblage 20 peut comprendre une tête d'injection classique 31 reliée à l'extrémité supérieure d'une unité motrice 30 et suspendue par une anse 32 au crochet 26 de la poulie mobile 22.Un fluide en circulation s'écoule dans la tête d'injection à travers un col de cygne 33 et descend dans la tige tubulaire 34 de la tête d'injection, qui est montée à l'intervention de paliers 36 pour tourner par rapport au corps non rotatif 35 de cette tête d'injection, tout en étant supportée à l'écart de ce corps par ces paliers.L'unité motrice 30 comprend un chariot 37 guidé par les voies de roulement 28 pour se déplacer verticalement le long de l'axe 14 et comprenant deux structures verticales 38 à section horizontale en U disposées partiellement autour des voies de roulement 28 et supportant, à leurs extrémités supérieure et inférieure, des galets 39 destinées à venir s' engager sur les voies de roulement (figure 5) pour rouler le long de ces dernieres et empêcher un mouvement du chariot 37 dans l'une ou l'autre direction, si ce n'est verticalement. Les organes 38 sont reliés rigidement entre eux par des organes 40.

L'unité motrice 30 comprend un logement 41 qui, au cours du forage, est fixé rigidement au chariot, ainsi qu'un sous-assemblage tubulaire court 42 tourillonné au moyen de paliers 43 pour tourner par rapport au logement 41 autour de l'axe 14. Ces paliers font également office de butées pour empêcher le logement 41 de se déplacer verticalement par rapport au sousassemblage 42, ainsi que pour supporter le logement et un moteur autonome 44 à ltécart de ce sous-assemblage.

Ce moteur peut être excité électriquement et il entre ne en rotation le sous-assemblage 42 via des engrenages démultiplicateurs et autour de l'axe 14 par rapport au logement 41 dans l'une ou l'autre direction, sous le contrôle d'un opérateur et via un pupitre de commande à distance 45 raccordé au moteur par une ligne 245 et une boucle de service flexible 46 renfermant des câbles électriques et des lignes hydrauliques allant à l'unité motrice à déplacement vertical. L'extrémité 246 de la boucle 46 peut être reliée au pylône en un point situé verticalement à mi-distance entre le plancher de l'installation de forage et le sommet du pylône afin d'établir les raccordements électriques et hydrauliques à l'unité motrice dans toutes les positions de celle-ci.Le logement 41 peut être assemblé rigidement à une ossature 47, laquelle est solidarisée au chariot 37 pour pivoter autour d'un axe vertical 52 entre les positions illustrées en trait plein et en traits discontinus en figure 5 à l'intervention d'un axe de pivotement 48 monté sur le chariot et ressortant vers le haut dans un palier 49 prévu dans la base de l'ossature 47, ainsi que d'un second axe de pivotement aligné 50 ressortant vers le haut à partir de l'ossature pour venir se loger et tourner dans une douille 51 supportée par le chariot.L'ossature 47 peut être retenue dans la position active (illustrée en trait plein en figure 5) de manière libérable au moyen d'un boulon 53 monté sur le chariot pour pivoter autour d'un axe vertical 54 entre la position de verrouillage (illustrée en figure 5) dans laquelle il vient se loger dans une cavité 253 pratiquée dans un organe 55 supporté par l'ossature 47, et une position de pivotement latéral dans laquelle il est dégagé, un écrou 56 pouvant être serré sur le boulon contre ltor- gane 55 afin de bloquer, avec possibilité de les libérer, l'ossature et les pièces qu'elle supporte, dans la position illustrée en figure 5. L'extrémité supérieure du sous-assemblage 42 de l'unité motrice 30 est vissée sur la tige rotative 34 de la tête d'injection 31 afin de faire passer le fluide de cette dernière au train de tiges via le sous-assemblage 42.

Le mécanisme de manipulation de tiges 27 comprend un sous-assemblage tubulaire 57 vissé en 58 au sous-assemblage 42 et entraîné par ce dernier, ce sousassemblage 57 comportant des filets extérieurs 59 qui permettent de le raccorder au train de tiges 13 don vue d'entraîner ce dernier, le fluide de forage s'écoulant à travers un passage intérieur 60 en direction du train de tiges.Le sous-assemblage 57 peut comprendre une section supérieure principale 61 et une section inférieure remplaçable relativement courte 62 reliée à la section 61 par des filets 63 dont le diamètre est avantageusement plus grand que celui des filets 59 et des filets d'autres joints prévus dans le train de tiges, ces filets 63 étant réalisés avec un couple de rotation nettement supérieur à celui auquel les filets 59 sont assembles au train de tiges, ainsi qu'à celui des filets des autres joints de ce train de tiges, de telle sorte qu'au cours d'une manipulation normale, les raccords formés aux filets 59, ainsi qu'entre une section supérieure de la tige de forage et le reste du train de tiges puissent être rompus sans détacher les pièces en 63.Les sections 62 et 61 comportent des surfaces extérieures cylindriques 64 et 65 d'un diamètre commun avec un épaulement annulaire incliné et dirigé vers le haut 66 formé sur une bride cylindrique 67 de la section 61. En dessous de cette bride, la section 61 comporte une série circulaire de cannelures axiales parallèles 68.

Au logement 41, est suspendue, à l'intervention d'un assemblage 70, une clef dynamométrique 69 comprenant une section supérieure 71 comportant une série circulaire de cannelures axiales parallèles 72 qui peuvent se déplacer verticalement pour venir s'engager dans et se désengager des cannelures 68 du sous-assemblage 57, ainsi qu'une section inférieure 73 disposée autour de et conçue pour venir accrocher de manière libérable l'extrémité de jonction supérieure d'une section supérieure du train de tiges 13.La section 73 de la clef dynamométrique comprend un corps rigide constitué de deux sections 74 et 75 reliées l'une à l'autre de manière amovible par des broches 76 et 77 en définissant ensemble un passage 78 recevant la tige de forage, une mâchoire 79 comportant des éléments de serrage 80 pouvant venir s'engager sur l'extrémité supérieure d'une section d'une tige de forage, ainsi qu'une deuxième mâchoire 81 comportant des éléments de serrage 82 venant s'engager sur le côté opposé de la tige. Un piston 83 pouvant se déplacer vers et à l'écart de l'axe 14 à l'intérieur d'une chambre cylindrique 85 ménagée dans la section 75 est assujetti à la mâchoire 81 par des vis 86 en vue de déplacer hydrauliquement cette mâchoire 81 vers et à l'écart de la mâchoire 79 dans le but de serrer et de libérer la tige de forage.Les éléments 80 et 82 comportent des dents capablesd'appliquer un couple à la tigre ainsi serrée. La section 73 est anime d'un mouvement de rotation autour de l'axe 14 par rapport à la section 71 au moyen de mécanismes à pistons et cylindres 87, les cylindres 88 de ces mécanismes étant solidarisés à la partie formant corps 75 par des tourillons 89 en vue d'effectuer un léger mouvement de pivotement relatif autour d'axes verticaux 90, tandis que les tiges 91 des pistons de ces mécanismes 87 sont reliées, par des pivots 92, à des oreilles 93 formées sur le corps 71 en vue d'un mouvement de pivotement relatif. Un élément de protection 95 peut ressortir vers la droite à partir du corps 75.Deux segments à section décroissante 96 ressortant vers le bas à partir du corps 74 de la clef dynamométrique définissent une gorge intérieure s' éva- sant vers le bas en vue de centrer l'extrémité supérieure d'une section de tige de forage lorsque cette dernière et la clef dynamométrique sont déplacées axialement l'une par rapport à l'autre.Un fluide hydraulique est acheminé aux cylindres 85 et 88 via la boucle de service 46 afin que la clef dynamométrique puisse être actionnée dans et en dehors de la position d'enga gement de serrage avec la tige de forage de puits en manoeuvrant les éléments de commande au pupitre de commande à distance 45, ainsi que pour pouvoir acheminer sélectivement un fluide sous pression aux cylindres 88 dans le but de faire tourner la section 73 de la clef dynamométrique autour de l'axe 14 par rapport à la section supérieure 71 dans l'une ou l'autre direction pour établir ou rompre le raccordement en 63.

Lorsque les éléments de serrage de la clef dynamométrique sont relâchés et que le train de tiges doigt être entraîné en rotation, la clef dynamométrique peut être centrée au moyen de deux pièces d'usure remplaça- bles 97 et 98 qui sont supportées au sommet de la partie formant corps 74 et comportent des surfaces-intérieures courbes 99 pouvant venir s'engager sur la section supérieure du train de tiges en rotation en vue d'empêcher son contact avec n'importe quelle autre partie de la clef et éviter ainsi une usure de toute pièce autre que les éléments 97 et 98. La pièce 98 peut être fixée de manière mobile à la mâchoire 81 par deux boulons 100 s'étendant verticalement à travers cette dernière et à travers des rainures 101 ménagées dans la pièce 98, de telle manière que, dans sa position active de serrage de la tige (figure 11), la mâchoire 81 puisse ressortir au-delà du bord 99 de la pièce 98 et venir s'engager sur la tige.Lorsque la mâchoire 81 est rétractée vers la droite (figure 10), l'engagement des parties 102 de la pièce 98 avec les deux épaulements 202 de la partie formant corps 75 limite le mouvement de la pièce 98 vers la droite alors que le piston 83 et la mâchoire 81 continuent à se déplacer sur une distance suffisante pour rétracter les éléments de serrage 82 vers la droite au-delà du bord 99 de la pièce 98 (figure 10), si bien que ce bord 99 peut localiser le train de tiges en rotation, tout en protégeant les éléments de serrage 82 contre un contact avec ce dernier. La pièce 97 est fixée à la mâchoire 79 au moyen de deux vis 200 s'étendant verticalement à travers la mâchoire, ainsi qu'à travers des rainures 201 ménagées dans cette pièce 97 et permettant un mouvement de cette dernière vers la gauche et vers a droite par rapport à la mâchoire.Des ressorts 203 prennent appui dans des directions opposées contre la pièce 97 et des épaulements 204 de la partie formant corps 74 pour pousser la pièce 9 vers la droite par rapport à la partie 74 et à la mâchoire 79 en direction de la position illustrée en figure 10 afin de centrer la tige au cours du forage, la pièce 97 pouvant toutefois être déplacée vers la gauche dans la position rétractée de la figure 11 au-delà des éléments de serrage 80 lorsque la tige de forage est enserrée par les éléments 80 et 82 de la clef dynamométrique.Les boulons 100 et 200 peuvent également assujettir les sections coniques 96 de manière mobile aux mâchoires 79 et 81 par extension à travers les rainures 101 et 201 des brides 97a et 98a des sections 96, afin de permettre un mouvement des pièces 97a et 98a, ainsi que de leurs parties coniques 96 de la même manière que les pièces 97 et 98, la pièce 98 étant poussée vers la droite par des ressorts correspondant aux ressorts 203 associés à la pièce 97.

L'assemblage de suspension 70 pour la clef dynamométrique comprend un organe rigide 103 s'étendant verticalement et comportant une partie de raccordement supérieure bifurquée 104 assujettie, au moyen d'une broche 105, à une partie cylindrique 106 du logement 41.

Cette broche 105 s'étend à travers des ouvertures ménagées dans les structures 104 et 106, tandis qu'elle est empêchée de se détacher des autres pièces au moyen d'une vis 108 s'étendant à travers une patte 107 prévue sur la broche. L'extrémité inférieure de l'organe 103 est solidarisée au piston 109 d'un mécanisme à piston/cy- lindre 110 dans lequel l'extrémité inférieure du cylindre 111 est assemblée rigidement à l'organe 75 de la clef dynamométrique. La tige 112 du piston 109 vient se visser en 113 sur une vis 114 dont l'extrémité supérieure de grand diamètre vient se visser en 115 sur une pièce 116 assemblée à organe 103.L'admission d'un fluide hydraulique sous pression à ltextrémité supérieure du cylindre 111 a pour effet de faire monter ce dernier et de provoquer un engagement entre les cannelures 72 de la pièce 71 et les cannelures 68 du sous-assemblage 57 en empêchant ainsi la rotation de celui-ci par rapport à la pièce 71. Un tube 117 monté autour de la tige 112 limite le mouvement ascendant de la clef dynamométrique, par suite de l'engagement de ses extrémités opposées avec le cylindre 111 et une bride 214 de la pièce 114, dans la position de la figure 11, dans laquelle les cannelures ne viennent stenga- ger que partiellement les unes dans les autres. Dans cette position, les éléments de serrage 80 et 82 de la section inférieure 73 de la clef dynamométrique viennent s'engager sur et accrochent la section supérieure de la tige de forage.Si le tube 117 est enlevé (figure 12), le mécanisme 110 peut faire monter la clef dynamométrique sur une distance suffisante pour provoquer un engagement intégral entre les cannelures 68 et 72, tout en localisant les éléments de serrage de la section inférieure 73 de la clef dynamométrique dans une position dans laquelle ils viennent s'engager sur la section 62, de telle sorte que la clef dynamométrique puisse établir ou rompre le raccordement 63 entre les sections 61 et 62.

Un élévateur classique 118 disposé en dessous de la clef dynamométrique est suspendu à une pièce support 119 au-dessus de cette clef dynamométrique à l'in tervention de deux tringles d'accouplement 120, et il peut être constitué de deux moities 121 et 122 articulées ltune à l'autre par un pivot 123 en vue d'un mouvement de pivotement relatif autour de l'axe vertical de ce dernier entre une position de fermeture entourant une section de tige de forage, et une position d'ouverture dans laquelle ltélévateur peut être déplacé latéralement sur et à l'écart de la tige de forage. Un mécanisme de verrouillage 124 retient les deux moitiés dans la position de fermeture avec possibilité de les en libérer.Les sections 121 et 122 comportent des épaulements semi-circulaires complémentaires qui, ensemble, forment un épaulement composite essentiellement annulaire 125 dirigé vers le haut lorsque l'élé- vateur est fermé, cet épaulement s'évasant vers le haut en correspondance avec une surface inférieure annulaire 126 d'une extrémité de jonction de la tige de forage, de façon à suspendre cette tige à l'élévateur. Des boucles 127 formées sur les moitiés d'élévateur sont reliées, à des endroits diamétralement opposés, aux boucles 128 des tringles d'accouplement 120, à l'intervention d'éléments de fermeture amovibles 129 s'étendant en travers des côtés extérieurs des boucles 127 afin de maintenir le raccordement.Des boucles 130 formées aux extrémités supérieures des tringles d'accouplement sont assemblées à des boucles 131 de la pièce support 119 qui sont fermées par des éclisses amovibles 132.

Les pièces 119 et 118 sont guidées pour effectuer un mouvement vertical entre les positions des figures 2 et 4, tandis qu'elles sont empêchées de tourner par deux assemblages d'arrêt de couple 133 s'étendant verticalement le long d'axes verticaux parallèles 134 de part et d'autre de l'axe 14. Chacun de ces assemblages 133 comprend un cylindre vertical 135 centré autour d'un des axes 134 et coulissant dans un des deux passa ges cylindriques verticaux 136 ménagés dans la pièce 119. Des brides annulaires 137 formées su les cylindres 135 limitent le mouvement de descente de la pièce 119 dans la position illustrée en figure 2. Une piston 138 pouvant se déplacer verticalement dans chaque cylindre comporte une tige 139 ressortant vers le haut avec une partie bifurquée 140 assemblée, par une broche 141, à la partie annulaire 106 du logement 41.Le sous-assemblage 57 su étend verticalement à travers un passage central 142 ménagé dans la pièce 119 et comportant une partie inférieure cylindrique 143 dans laquelle vient se loger de manière mobile et est confiné un élargissement 67 du sous-assemblage, ainsi qu'une partie supérieure circulaire de diamètre réduit 144 dans laquelle vient se loger la partie supérieure extérieurement cylindrique de diamètre réduit 65 de la section supérieure du sous-assemblage. Une douille annulaire 145 supportée par la pièce 119 vient s'engager avec un ajustage serré sur le sous-assemblage pour le tourillonner en vue de sa rotation, tout en contribuant à guider la pièce 119 dans son mouvement vertical. Un épaulement annulaire incliné dirigé vers le bas 146 formé dans la pièce 119 peut venir engager sur l'épaule- ment à inclinaison correspondante 66 formé sur le sousassemblage en vue de supporter la pièce 119 et l'élévateur suspendu à partir du sous-assemblage 57 lorsque tout le poids du train de tiges de forage est supporté par l'élévateur. A d'autres moments, notamment lorsque seule une unité de tige de forage détachée du train de tiges est supportée par l'élévateur, l'épaulement 146 est maintenu au-dessus de l'épaulement 66 par une série de rondelles Belleville 147 disposées autour des tiges 139 des pistons 138 et au-dessus de ces derniers à l'intérieur des cylindres 135, de façon à pousser élastiquement ces derniers vers le haut par rapport aux pistons en direction de la position illustrée en figure 11.La pièce 119 ct ltélévateur, ainsi que la section de tige de forage sont alors suspendus élastiquement au logement de l'unité motrice 30 à l'intervent ion des assemblages 133. Lorsque l'assemblage de forage descend dans une position située à proximité du plancher de l'installation, l'élévateur et la clef dynamométrique se rapprochent progressivement l'un de l'autre dans le sens axial, si bien qu'ils peuvent se déplacer tous deux aussi près que possible du niveau du plancher de l'installation de forage (voir figure 4), assurant ainsi un mouvement vertical de 11 appareil de forage sur une étendue maximum, tout en permettant également le détachement de l'unité de forage hors du train de tiges en un point suffisamment proche du plancher de l'installation et des coins de sûreté 19 dans le but d'éviter une déformation du train de tiges lors de l'établissement ou de la rupture d'un raccordement.

Afin de permettre un déplacement automatique de l'élévateur et de la clef dynamométrique l'un vers l'autre, l'appareil comprend un câble flexible 148 comportant, à ses extrémités, des pièces 149 munies d'oeillets 150 pouvant être fixés, par des boulons, à des endroits diamétralement opposés du support 119.A partir d'un des éléments 149, ce câble s'étend vers le haut en 152, puis il passe autour d'un réa 153 qui est monté sur le logement 41 pour tourner autour d'un axe horizontal 154, après quoi il suit un parcours horizontal en 155 et passe autour d'un réa 156 monté sur le bâti 47 pour tourner autour d'un axe normalement vertical 157; le câble suit ensuite à nouveau un parcours horizontal en 158, puis passe autour d'un réa 159 monté sur lue bâti 47 pour tourner autour d'un axe normalement vertical 160, après quoi il passe autour d'un autre réa 161 monté sur le logement 41 pour tourner autour d'un axe hori zontal 162 et, enfin, il descend en 163 en direction du second élément 149.

Lorsque le moteur de forage est déplacé vers le bas au-delà de la position illustrée en figure 1, la partie 158 du câble 148 vient s'engager sur une pièce fixe 164 qui peut être située à mi-distance des deux voies de roulement 28 et qui est fixée à un élément 167 ressortant d'un organe rigide 165 dont les extrémités sont assemblées à des organes 166 soudés aux voies de roulement.La partie centrale du câble vient se loger dans une gorge semi-circulaire 168 pratiquée dans la pièce 164 et elle est ainsi empêchée de se déplacer vers le bas à mesure que le moteur et les autres pièces poursuivent leur mouvement descendant, ce qui a pour effet de tirer les extrémités 152 et 163 du câble vers le haut en direction des réas 153 et 161, rétractant ainsi la pièce 119 vers le haut en direction du logement 41 pour l'amener dans la position illustrée en figure 4; en d'autres termes, ce système agit pour arrêter la progression de la pièce 119 et de l'éléva- teur vers le bas alors que la clef dynamométrique et les pièces qui y sont assemblées, continuent à descendre vers des positions proches de l'élévateur.Les réas 156 et 159 peuvent être montés pour pivoter d'une seule pièce autour d'axes horizontaux parallèles 169 afin que le câble vienne s'y engager correctement à mesure que les parties de ce dernier situées entre la pièce 164 et les réas 156, 159 passent d'un parcours horizontal à un parcours plus vertical. Au cours d'une opération de forage, alors que le fluide de forage est pompé vers le bas à travers la tige 42 entraînée par moteur, le sous-assemblage 57 et le train de tiges, ces éléments sont entraînés en rotation par le moteur 44 pour forer le puits.Cet appareil est entièrement suspendu au pylône de forage par la poulie mobile 22 et le câble 24, le treuil de manoeuvre 25 déroulant le câble pour faire descendre l'assemblage de commande au sommet et le train de tiges à mesure que le trépan progresse. L'élcrateur est suspendu dans la posi tio relative des figures 2 et 3 jusqu'à ce qutil soit proche du plancher de l'installation de forage, moment auquel le câble 148 entre en contact avec la pièce 164 et maintient l'élévateur essentiellement dans cette position alors que les autres pièces continuent à descendre vers la position illustrée en figure 4.

Les coins de sûreté 19 sont ensuite placés sur la partie supérieure de la section supérieure du train de tiges, de telle sorte que ce dernier soit suspendu par ces coins de sûreté.

La circulation du fluide de forage est ensuite interrompue et le sous-assemblage 57 est détaché du train de tiges en actionnant des commandes au pupitre 45 pour appliquer tout d'abord un fluide sous pression au mécanisme à piston/cylindre 110 afin de soulever la clef dynamométrique 69 dans la position illustrée en figure 11 dans laquelle les cannelures 68 et 72 sont engagées les unes dans les autres, le fluide sous pression étant ensuite acheminé à la chambre 85 du cylindre, si bien que la section inférieure de la clef dynamométrique vient s'accrocher sur la section supérieure du train de tiges de forage.Le fluide sous pression est ensuite acheminé au mécanisme à piston/cylindre 87 pour faire tourner la section 71 de la clef dynamométrique par rapport à sa section inférieure 73, ce qui a pour effet de dévisser le train de tiges et le sous-assemblage 57 de leur position d'engagement ferme. Après que le raccordement par vissage ait été ainsi rompu, le fluide sous pression acheminé aux différentes parties de la clef dynamométrique et de son mécanisme élévateur à piston/cylindre 110 est libéré pour abaisser cette clef en la dégageant des cannelures 68, de même que pour libérer l'engagement, par accrochage, de la section inférieure de la clef dynamométrique sur la section supérieure du train de tiges. Le moteur 44 est ensuite excité pour faire tourner rapidement le sousassemblage 57 dans une direction dans laquelle ce sousassemblage est dévissé du train de tiges.Lorsque l'élévateur est ouvert, l'assemblage de forage à commande au sommet est ensuite élevé par le treuil et le mécanisme de levage de la position de la figure 13A et via la position illustrée en trait plein en figure 13B, jusqu'à la position élevée illustrée en traits discontinus dans cette figure, au-dessus de l'extrémité supérieure 160 d'une unité de tige 13a qui est déposée dans un râtelier 161 situé sur le coté du pylône.On fait ensuite pivoter l'elevateur dans une position dans laquelle il entoure la partie supérieure de l'unité de tige 13a juste en dessous de son extrémité supérieure élargie de jonction, puis il est refermé autour de l'unité de tige, après quoi le treuil est actionné pour tirer l'élévateur et les pièces y associées vers le haut, l'élévateur soulevant ainsi l'unité de tige 13a en lui permettant de pivoter dans une position dans laquelle elle est située directement au-dessus de l'ex- trémité supérieure du train de tiges de forage. L'appareil est ensuite abaissé pour enfoncer l'extrémité inférieure de l'unité de tige suspendue dans l1extrémi- té supérieure du train de tiges au niveau du plancher (figure 13C), après quoi l'assemblage de forage à commande au sommet et le mécanisme de manipulation de tiges sont abaissés comme représenté en figure 13D jus qu'à ce que les filets 59 du sous-assemblage 57 viennent s'engager dans l'extrémité supérieure carrée de l'unité de tige 13a.Le moteur 44 est excité pour faire tourner rapidement le sous-assemblage 57 dans l'extrémité supé rieure de l'unité de tige 13a, puis pour faire tourner l'extrémité inférieure carrée de celle-ci dans le train de tiges de forage, cette rotation développant un couple suffisant pour établir, à un couple correct, les raccordements aux deux extrémités de l'unité de tige 13a. L'assemblage de commande au sommet est ensuite soulevé légèrement de façon à pouvoir enlever les coins de sûreté 19, libérant ainsi le train de tiges qui peut alors être entraîné en rotation par l'unité de commande au sommet afin de poursuivre le forage.

Pour retirer une unité de tige, on procède de la manière inverse (figures 14A-14C). L'appareil de commande au sommet peut tout d'abord être élevé par la poulie mobile tout en maintenant la circulation et la rotation pour l'extraction hors du trou. Lorsque l'appareil atteint la position illustrée en figure 14A dans laquelle l'extrémité inférieure de l'unité de tige à retirer est située juste au-dessus du niveau du plancher, les coins de sûreté 19 sont mis en place pour suspendre le train de tiges se trouvant juste en dessous de cette unité, après quoi cette dernière est détaché du train de tiges par des pinces ou un autre équipement, pour être ensuite enlevée par rotation.Le raccordement entre l'unité de tige à enlever et le sous-assemblage 57 est ensuite rompu en utilisant la clef dynamométrique 69, en élevant tout d'abord cette dernière comme décrit, puis en l'actionnant pour qu'elle vienne accrocher ltex- trémité supérieure de l'unité de tige à enlever, une rotation relative étant ensuite imprimée aux sections 71 et 73 de cette clef dynamométrique afin d'appliquer un couple dans une direction ayant pour effet de dévisser le sous-assemblage 57 de l'unité de tige. Le sousassemblage 57 est ensuite détaché de l'unité de tige en le faisant tourner rapidement au moyen du moteur 44.

L'élévateur 118 est fermé autour de l'unité de tige en dessous de son extrémité supérieure élargie de jonction, puis le sous-assemblage 57 est détaché de l'unité de tige en excitant le moteur qui le fait tourner rapidement, laissant ainsi l'unité de tige suspendue à l'élé- vateur (figure 14B). On actionne le treuil pour soulever l'équipement de forage à commande au sommet et ainsi l'élévateur soulève l'unité de tige libre à l'écart du train de tiges de forage; ensuite, on fait pivoter l'unité de tige dans la position illustrée en figure 14C pour la remiser dans le râtelier.L'élévateur est débloqué et retiré à îtécart de l'unité de tige, puis l'appareil est abaissé pour enfoncer le sous-assemblage 57 dans la section suivante du train de tiges de forage, ce sous-assemblage étant introduit par rotation dans cette section au moyen du moteur 44 et avec un couple suffisant pour élever le train de tiges à une hauteur suffisante afin d'enlever l'unité de tige suivante et ainsi de suite.

Si l'on désire retirer la section 62 du sousassemblage 57 à l'écart de la section supérieure 61 afin de pouvoir procéder au remplacement de cette section 62 lorsque ses filets 29 sont usés, on retire le manchon de butée 117 de la position qu'il occupe normalement autour de la tige de piston 112. Pour permettre cet enlèvement, ce manchon peut comporter des rainures le long de son axe et il peut être retenu sur le cylindre 110 au moyen de boulons. Lorsque le tube 117 est enlevé, on peut actionner le mécanisme a pistonlcylindre 110 pour tirer la clef dynamométrique vers le haut dans la position illustrée en figure 12 dans laquelle les cannelures 72 sont pleinement engagées dans les cannelures 68. Les éléments de serrage des mâchoires 79 et 100 sont ensuite forcés contre la section 62 du sous-assemblage 57 par le piston 83 pour venir s'accrocher sur la section 62 en l'empêchant de tourner pendant que la pièce 71 est entraînée en rotation par le mécanisme à piston/cylindre 87 pour faire tourner la section 61 par rapport à la section 62 dans une direction dans laquelle ces deux sections sont dévissées l'une del'autre. Les pièces peuvent alors être réassemblées en les actionnant dans tordre inverse.

Claims

REVENDICATIONS

1. Appareil destiné à être utilisé avec un assemblage de commande au sommet (20) qui est mobile vers le haut et vers le bas avec un train de tiges de forage (13), qui entraîne ce train de tiges de forage (13) et qui comporte un moyen moteur (44) pour faire tourner ce train de tiges (13), cet appareil comportant un élément (57) destiné à être entraîné en rotation par le moyen moteur (44) et assemblé au train de tiges de forage (13) pour l'entraîner, une clef dynamométrique à moteur (69) à l'extrémité inférieure de cet assemblage (20) en vue d'appliquer un couple à ce train de tiges (13) et à cet élément (57) dans des directions opposées, un é levateur (118) prévu à l'extrémité inférieure de cet assemblage (20) pour y engager et y suspendre une section de train de tiges de forage (13) en dessous de la clef dynamométrique (69), de même que des moyens de raccordement fixant cette clef dynamométrique (69) et cet élévateur (118) à l'assemblage de commande (20) pour les déplacer vers le haut et vers le bas avec ce dernier, tout en suspendant l'élévateur (118) et une section de train de tiges de forage (13) à l'assemblage de commande au sommet (20), caractérisé en ce que les moyens de raccordement sont construits pour retenir ladite clef dynamométrique (69) contre rotation avec ledit élément (57) et le train de tiges de forage (13) lorsque cet élément (57) et ce train de tiges (13) sont entraînés en rotation au cours du forage d'un puits, et en ce que ladite clef dynamométrique (69) et ledit élément (57) ont des parties qui sont relativement mobiles entre des positions actives d'engagement pour empêcher une rotation relative entre une section de la clef dynamométrique (69) et ledit élément (57) et des positions inactives libérant ledit élément (57) pour entraînement en rotation par moteur relatif à la clef dynamométrique (69) au cours duforage d'un puits.

2. Appareil suivant la revendication 1, carac térisé en ce que les moyens de raccordement comportent des moyens à moteur pour déplacer la clef dynamométrique (69) vers le haut et vers le bas par rapport audit élément (57) entre sa position d'engagement et sa position inactive.

3. Appareil suivant la revendication 1, carac térisé par des moyens à moteur adaptés à suspendre la clef dynamométrique (69) de l'assemblage de commande au sommet (20) et pouvant fonctionner pour déplacer la clef dynamométrique (69) vers le haut et vers le bas par rapport audit élément (57) entre lesdites positions d'engagement et inactive.

4. Appareil suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens à moteur (110) comportent un mécanisme à piston et cylindre (110).

5. Appareil suivant une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdites parties de la clef dynamométrique (69) et dudit élément (57) ont des cannelures (72,68) mobiles pour venir en engagement les unes avec les autres et pour être dégagées les unes des autres.

6. Appareil suivant la revendication 1, carac térisé en ce que lesdites parties dudit élément (57) et de ladite clef dynamométrique (69) sont cannelées et mobilespour venir en engagement l'une avec l'autre et pour être dégagées l'une de l'autre par mouvement relatif vertical, la clef dynamométrique (69) comportant une seconde partie (73) destinée à engager le train de tiges de forage (13) en vue d'appliquer une torsion à celui-ci, et des moyens à moteur pour tourner lesdites parties (71,73) de la clef dynamométrique (69) l'une par rapport à l'autre, les moyens de raccordement comportant une unité à moteur suspendant la clef dynamométrique (69) dudit assemblage de commande au sommet (20) et pouvant être commande pour déplacer la clef dynamométrique (69) vers le haut et vers le bas entre lesdites positions active et inactive.

7. Appareil suivant une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit élément (57) a une section supérieure (61) portant ladite partie de cet élément (57) qui s'engage dans une section (71) de la clef dynamométrique (69), et comporte une section inférieure (62) destinée à être reliée par une connection filetée à la section supérieure du train de tiges de forage (13), ladite clef dynamométrique (69) étant mobile entre deux positions actives différentes par rapport audit élément (57) et agissant dans l'une de ces positions pour déconnecter le train de tiges (20) de la section inférieure (62) dudit élément (57) et dans l'autre position pour déconnecter la section inférieure (62) de la section supérieure (61).

8. Appareil selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'assemblage de commande au sommet (20) est un élément dudit appareil.