FR2607183A1 - Appareil de forage, notamment elargisseur, et bras de coupe pour un tel appareil - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LES OUTILS ELARGISSEURS DE FORAGE. ELLE SE RAPPORTE A UN OUTIL ELARGISSEUR AYANT DES BRAS ARTICULES QUI PEUVENT S'ECARTER D'UN CORPS. SELON L'INVENTION, UN AXE 54 EST SOLIDAIRE DU BRAS D, A LA PARTIE INFERIEURE DE CELUI-CI, ET COOPERE AVEC UN MANCHON DEMONTABLE 62 QUI NE TOURNE PAS PAR RAPPORT A LUI. AU CONTRAIRE, L'OUTIL DE COUPE 50 TOURNE SUR LE MANCHON INTERMEDIAIRE 62. DE CETTE MANIERE, EN CAS D'USURE, LE MANCHON PEUT ETRE CHANGE, SANS OPERATION SUR L'AXE LUI-MEME. APPLICATION AU FORAGE DES PUITS DE PETROLE.

Description

La présente invention concerne les outils élargis-

seurs et les outils expansibles de coupe et en particulier un trépan élargisseur ayant un outil conique de coupe comportant un dispositif perfectionné de montage de l'outil de coupe. Les outils d'élargissement, les outils expansibles

de coupe et les élargisseurs ont été utilisés pour l'agran-

dissement des puits de forage et ont été connectés à un train de tiges audessus du trépan ou dans le train de

tiges, sans aucun trépan à l'extrémité inférieure de celui-

ci. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n" 3 386 521 repré-

sente un exemple de combinaison d'un trépan et d'un élargisseur, et le brevet des Etats-Unis d'Amérique

n 3 171 503 décrit un exemple d'élargisseur monté à l'ex-

trémité inférieure du train de tiges. Le brevet des Etats-

Unis d'Amérique n 4 533 003 représente un dispositif perfectionné de fixation d'un outil de coupe à un bras d'élargisseur. On a déjà utilisé des outils coniques de coupe dans les trépans et les élargisseurs. Ces outils coniques de coupe ont été montés sur un axe dirigé vers le bas et vers

l'intérieur depuis l'extrémité inférieure des bras d'élar-

gisseur. Des roulements à rouleaux et des billes ont été utilisés pour le montage des outils coniques de coupe sur les bras comme représenté dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 2 641 447. Des axes ou des billes bloqués dans une gorge formée entre le bras et l'intérieur de l'outil conique de coupe ont été utilisés pour la fixation des outils de coupe sur leurs axes comme représenté dans les brevetsdes Etats-Unis d'Amérique n 2 661 447, 3 998 500 et 2 519 716. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 161 343 décrit l'utilisation d'un palier Hse et d'un palier de butée, entre les axes et les outils de coupe. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3 998 500 suggère l'utilisation d'un boulon pour la fixation d'un manchon formant coussinet sur l'axe. Le brevet des Etats- Unis d'Amérique n 4 478 299 représente divers paliers montés sur l'axe et comprenant un

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dispositif à douille fendue.

L'importance de la découpe qui peut être obtenue avec un outil conique de coupe m6nté sur un élargisseur a été limitée par le temps de service de coupe pendant lequel l'outil tourne de manière relativement libre, et ce temps

est fonction de l'efficacité du dispositif de montage.

Dans l'outil conique classique de coupe, c'est-à-

dire un trépan à cône, le cône est conçue pour rouler en cercle lorsque le trépan à cône tourne. Le rayon de ce cercle est appelé rayon de roulement naturel du cône. Tant

que ce rayon de roulement reste constant, l'usure de l'ou-

til de coupe et de son ensemble de montage est relativement régulière et le trépan à cône présente une bonne durée de forage. Cependant, lorsqu'un trépan à cône est utilisé dans un outil élargisseur, comme les bras de l'élargisseur s'écartent vers l'extérieur lors du fonctionnement, le rayon de roulement augmente au-delà du rayon normal de roulement du cône. La force normale de poussée exercée dans un trépan à cône est dirigée directement contre l'élément de coupe. Cependant, lorsque les bras de l'élargisseur s'écartent, toute la charge pratiquement de l'ensemble

comprenant l'outil de coupe est une force de poussée in-

verse appliquée contre le côté de l'élément de coupe. Cette force de poussée inverse est la principal composante de la force agissant sur l'ensemble à outil de coupe dans un élargisseur, surtout au début du fonctionnement ou lorsque

l'élargisseur ne découpe qu'un faible plate ai, car l'élar-

gisseur n'utilise que le bord arrière externe du cône de coupe. En outre, dans un trou fortement dévié, la force de poussée inverse prédomine. Lorsque l'ensemble comprenant l'outil de coupe s'ouvre lors du fonctionnement, la force

de poussée inverse diminue, mais reste une composante im-

portante des forces appliquées à l'ensemble à outil de coupe. En outre, lors du fonctionnement, le trépan à cône tente toujours de revenir à son rayon naturel de roulement, c'est-à-dire de refermer l'élargisseur ou de se déplacer vers l'intérieur avec application d'une force interne contre l'ensemble à outil de coupe. Ces forces variables

appliquées à l'ensemble à outil de coupe pendant le fonc-

tionnement provoquent une usure excessive et une usure irrégulière de l'ensemble de montage d'outil de coupe. Un effet de cette usure irrégulière et de cette usure exces-

sive est une détérioration rapide de l'axe du bras d'élar-

gisseur et des paliers qui font partie de l'ensemble à outil de coupe. En pratique, lorsque l'usure de l'axe du bras d'élargisseur apparaît, la partie d'extrémité du bras

d'élargisseur est découpée et une nouvelle partie est sou-

dée à sa place. La chaleur appliquée au cours d'un tel soudage affaiblit le bras d'élargisseur. En outre, chaque fois que le bras est découpé afin qu'une nouvelle partie d'extrémité soit soudée, une plus grande partie du bras original doit être retirée afin que le tronçon affaibli thermiquement soit remplacé. Ainsi, l'ensemble à outil de

coupe ne peut être remplacé qu'un petit nombre de fois.

L'invention remédie aux inconvénients des ensembles existants à bras d'élargisseur et à outil de coupe, par réalisation d'un bras d'élargisseur ayant une construction

en une seule pièce et ne comportant pas de raccords soudés.

En outre, l'usure du bras d'élargisseur ou de l'élément formant son axe par l'ensemble à outil de coupe pendant le

fonctionnement est pratiquement nulle si bien qu'un rempla-

cement fréquent n'est pas nécessaire. L'outil de coupe est fixé à l'élément formant l'axe, sur le bras d'élargisseur,

à l'aide d'une construction qui forme une surface d'appli-

cation de forces de grande capacité non seulement pour l'application de la force normale de poussée mais aussi pour l'application de la force de poussée inverse, et qui forme aussi une grande surface destinée à encaisser la force radiale appliquée à l'outil de coupe pendant le forage. La présente invention concerne un trépan rotatif expansible ouL un outil élargisseur ou un élargisseur de type perfectionné, ayant un outil conique de coupe qui a

un dispositif perfectionné de montage d'outil de coupe.

L' élargisseur comporte un corps à travers lequel estformé un trou, un

bras monté de manière articulée sur le corps à son extré-

mité supérieure, et ayant un axe à son extrémité infé-

rieure, un manchon amovible de friction fixé à l'axe, un outil conique de coupe ayant une base centrale, un dispsitif de fixation de l'axe et du manchon dans le trou central de l'outil de coupe, et un dispositif à palier placé entre l'extérieur et une extrémité de l'ensemble à axe et manchon

et la paroi du trou central de l'outil de coupe. Le dispo-

sitif à palier est conçu pour encaisser à la fois les forces normales de pousséeetEn foes railes apaqli à l'outil de coupe pendant le forage et la force de poussée inverse

appliquée à l'outil de coupe dans un élargisseur. Le dispo-

sitif à palier est raccordé de manière que lui-même et le manchon amovible évitent l'usure de l'élément formant l'axe

de l'élargisseur puisque le manchon reste fixe sur l'élé-

ment formant l'axe et les mouvements n'existent qu'entre

l'outil de coupe et le manchon et les paliers.

Ces caractéristiques sont obtenues selon l'inven-

tion, dans des modes de réalisation, par utilisation d'un manchon sensiblement cylindrique ou en forme de cuvette, comportant un dispositif destiné à empêcher la rotation par

rapport à l'axe du bras d'élargisseur. En outre, le dispo-

sitif à palier est monté entre le manchon et le cône de l'outil de coupe afin que le frottement soit réduit et que la durée d'utilisation du manchon et de l'outil de coupe soit accrue. Le dispositif à palier est disposé de manière qu'il encaisse les diverses forces de poussée appliquées à l'outil de coupe pendant le fonctionnement. En outre, étant

donné le coût minimal associé à la fabrication et au rem-

placement des manchons, les coûts associés à ces opérations de forage sont réduits, avec augmentation de la durée

d'utilisation de l'ensemble à bras élargisseur et à axe.

D'autres caractéristiques et avantages de l'inven-

tion ressortiront mieux de la description détaillée qui va

suivre, faite en référence aux dessins annexés sur les-

quels: la figure 1 est une élévation en coupe partielle représentant un élargisseur selon l'invention, en position rétractée ou de déplacement; la figure 2 est une vue analogue représentant l'élargisseur en position écartée ou de coupe; la figure 3 est une coupe détaillée de l'ensemble à outil de coupe selon l'invention; la figure 4 est une coupe détaillée d'un second mode

de réalisation d'ensemble à outil de coupe selon l'inven-

tion; et la figure 5 est une coupe détaillée d'un autre mode

de réalisation d'ensemble à outil de coupe selon l'in-

vention. On se réfère d'abord aux figures 1 et 2; le trépan rotatif expansible ou outil élargisseur selon l'invention porte la référence générale A. L'extrémité supérieure de l'outil est destinée à être fixée à l'extrémité inférieure d'un train de tiges B partant de la partie supérieure d'un puits de forage et par lequel l'outil A est habituellement descendu dans un tubage de puits (non représenté) vers une

région placée au-dessous du tubage et dans laquelle l'opé-

ration d'élargissement du trou foré doit être réalisée. En général, l'outil A comporte une partie C formant un corps principal dans laquelle sont disposés des éléments de support d'outil de coupe ou bras D de raccordement d'outil de coupe, ayant des ensembles E à outil de coupe à leur extrémité inférieure. Un piston F de manoeuvre est mobile dans le trou formé dans le ors cirm-ic et est raccordé par des bielles mobiles G aux bras ou éléments D de support d'outil de coupe. Lorsque le piston F se déplace vers le bas, les

extrémités inférieures des bielles G pivotent vers l'exté-

rieur et provoquent un pivotement des bras D vers l'exté-

rieur si bien que les ensembles E à outil de coupe sont déplacés vers l'extérieur vers leur position écartée de

coupe comme représenté sur la figure 2. Dans cette posi-

tion, la rotation du train de tiges fait tourner le corps C et les éléments portant les outils de coupe si bien que les ensembles E à outil de coupe élargissent le trou foré ou le forent. Lorsque le piston revient à sa position supérieure

telle que représentée sur la figure 1, les bielles G as-

surent le retrait des outils de coupe.

Le corps principal C comprend un tronçon supérieur tubulaire 10 dont l'extrémité supérieure est raccordée à la

tige B de forage et un boîtier inférieur 11 qui est raccor-

dé au tronçon supérieur 10 par des filets 12. Le tronçon supérieur 10 a un trou 10a qui communique avec le trou de la tige B de forage et un trou élargi 10b dans lequel le piston F peut coulisser. Le boîtier 11 a un trou axial lla qui le traverse totalement, et une extrémité inférieure 11b. Plusieurs fentes verticales 13 sont formées dans le corps C et logent les bras ou éléments D de support d'outil de coupe. Comme représenté, trois fentes 13 sont formées, bien que leur nombre puisse varier. Chaque fente 13 est disposée longitudinalement par rapport au boîtier 11 et comporte des ouvertures pour le logement des extrémités d'un axe 15 d'articulation. Dans une variante, le bras D à

outil de coupe peut être raccordé au corps C par l'intermé-

diaire d'un élément supplémentaire, par exemple un bloc d'articulation comportant un axe. L'extrémité inférieure de chaque fente se termine par une ouverture circulaire 13a dans laquelle peut se déplacer l'ensemble E à outil de coupe qui est monté sur l'extrémité inférieure de chaque bras D. La construction de chaque bras D ou élément de support d'outil de coupe est telle que la section est pratiquement rectangulaire, le bras ayant, à son extrémlté supérieure, des oreilles dans lesquelles est formée une

ouverture transversale. La largeur de chaque bras est pra-

tiquement égale à la largeur de la fente 13 et, lorsque le bras D est logé dans la fente 13, l'axe 15 d'articulation passe dans l'ouverture si bien'que chacun des bras est

monté de manière articulée dans une fente respective.

L'axe 15 d'articulation permet un basculement des bras D vers l'extérieur au-delà des limites de la surface externe du boîtier 11 si bien que les ensembles E à outil de coupe

s'écartent comme représenté sur la figure 2.

Chaque bras est raccordé par deux bielles 29 à un élément 30 de raccordement qui est lui-même directement

raccordé, par un manchon tubulaire 31, à l'extrémité infé-

rieure du piston annulaire F afin que les bras D à outil de

coupe soient écartés simultanément. L'élément 30 de raccor-

dement a plusieurs pattes dépassant vers l'extérieur et ayant chacune une ouverture ou une cavité. Les extrémités supérieures des bielles 29 sont placées de chaque côté des

pattes et ont chacune une patte dépassant vers l'inté-

rieur et qui coopère avec la cavité ou ouverture de la

patte de l'élément 30 de manière que les extrémités supé-

rieures des bielles 29 soient articulées sur la patte correspondante. Lorsque le piston annulaire F est en position haute vers laquelle il est repoussé par un ressort hélicoïdal 36, l'élément de raccordement est aussi levé et est très proche de la surface inclinée formée à l'intérieur de chacun des

bras D. Etant donné ce raccord aux bielles 29, ces der-

nières pivotent vers la position représentée sur la figure 1 si bien que leurs extrémités inférieures se déplacent vers l'intérieur et maintiennent tous les bras rétractés à l'intérieur du boîtier. Une bague 37 à orifice est montée

dans la partie inférieure du trou de l'élément 30 de rac-

cordement (figure 1) et, lorsque du fluide sous pression est chassé vers le bas par pompage à travers le train de forage et le piston annulaire F ainsi que le manchon 31 de raccordement, la bague à orifice forme un rétrécissement qui provoque une augmentation de la pression au-dessus du piston F. Lorsque cette pression augmentée exerce une force qui dépasse celle du ressort hélicoïdal 36, le piston F, le manchon 31 et l'élément 30 ie raccordement descendent par rapport au boîtier et aux bras à outil de coupe. Ceci provoque un déplacement du point supérieur d'articulation entre les bielles de raccordement et l'élément 30, vers le bas, si bien que les extrémités inférieures des bielles 29 pivotent vers l'extérieur. Ce mouvement de pivotement vers l'extérieur provoque un pivotement des bras D à outil de

coupe autour de l'axe supérieur 15, si bien que les extré-

mités inférieures des bras pivotent vers l'extérieur et mettent les outils E de coupe en position écartée. Le déplacement -vers le bas du piston annulaire F est limité par un manchon 40 de butée qui entoure le manchon 31 de

raccordement et qui est en appui sur un épaulement annu-

laire lld formé entre le trou lia et le trou agrandi llc du boîtier 11, afin que l'écartement radial des bras à outil de coupe soit réglé. Lorsque l'extrémité inférieure du

piston vient au contact de l'extrémité supérieure du man-

chon 40 de butée, une descente plus importante du piston est empêchée si bien que l'amplitude de pivotement de

l'extrémité inférieure des bielles 29 est limitée.

On se réfère maintenant à la figure 3; l'ensemble E à outil de coupe comporte un outil conique 50 de coupe ayant des éléments convenables (non représentés) destinés à être au contact de la formation, par exemple des dents ou

des pastilles rapportées. L'outil 50 de coupe a une confi-

guration externe convenable, de manière connue dans la

technique des outils coniques de coupe, et a un trou in-

terne 52 formé de matière partielle en son centre. L'ensemble E à

outil de coupe comporte un dispositif de fixation de l'ou-

til 50 sur l'axe 54 du bras D. L'axe 54 est formé à l'ex-

trémité inférieure du bras D, pratiquement en direction

perpendiculaire à celui-ci. L'axe 54 est dirigé normale-

ment vers le bas et vers l'intérieur depuis l'extrémité

inférieure du bras D, et a un trou central 56 qui le tra-

verse. Ce trou central 56 forme une partie de la chambre 58 à graisse destinée à conserver une réserve de graisse destinée aux éléments coopérants de l'ensemble E à outil de coupe. Un bouchon 60 est monté près de l'extrémité externe du trou 56 et il joue le rôle d'un piston transmettant un lubrifiant à l'ensemble et est exposé à la pression régnant dans le puits qui, agissant sur le bouchon 60, maintient la pression appliquée à la graisse pendant le fonctionnement

de l'ensemble à outil de coupe.

Un manchon ou organe de support 62 est fixé à l'axe 54 et coopère avec le trou interne 52 de l'outil 50 de coupe afin qu'il subisse l'usure provoquée par la rotation de l'outil conique de coupe 50. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 3, l'organe 62 en forme de manchon est un organe en une seule pièce ayant la configuration d'une cuvette, entourant l'axe 54, et il est fixé à celui ci par des filets coopérants 64 formés le long de la paroi

cylindrique externe de l'axe 54. Dans une variante, l'or-

gane 62 en forme de manchon peut avoir les extrémités ouvertes afin que l'extrémité de l'axe 54 soit exposée sans

être au contact du trou interne 52 de l'outil de coupe 50.

Dans ces deux types de réalisation, on note facilement que l'usure de l'axe 54 est éliminée alors que l'outil conique de coupe est libre de tourner. Une fente transversale

fraisée 63 est formée dans le manchon 62 près de l'extré-

mité du trou interne 56 de l'axe 54 afin que l'enlèvement du manchon 62 soit facilité lorsqu'il doit être remplacé,

comme décrit dans la suite.

Une portée 66 de blocage est utilisée afin qu'elle empêche une séparation intempestive du manchon 62 de l'axe 54. Après montage, la portée 66 pénètre dans une gorge 68 formée dans le manchon 62. La portée 66 de blocage est

retenue dans un trou latéral 70 partantd'un trou longitudi-

nal 72 par un élément 74 de clavetage. Lorsque le manchon 62 est fixé à l'axe 54, l'élément 74 de clavetage est placé dans le trou 72 afin qu'il chasse la portée 66 dans la gorge 68 et bloque ainsi les deux éléments l'un par rapport à l'autre. Un second élément 76 de clavetage peut aussi être disposé afin qu'il empêche l'extraction de l'élément 74 de clavetage. De préférence, l'élément 76 de clavetage est fixé par vissage dans le trou 72 alors que l'élément 74 de clavetage est libre d'y tourner. Dans une variante, un seul élément de clavetage ayant une partie filetée est

utilisé pour la retenue de la portée 66 de blocage.

Un dispositif d'assemblage est aussi destiné à fixer

l'outil conique de coupe 50 au manchon 62, avec un déplace-

ment libre en rotation de l'outil 50 de coupe et avec aussi encaissement des diverses forces associées à l'opération d'élargissement. Le dispositif d'assemblage comporte

plusieurs billes de roulement 80 espacées circonférentiel-

lement dans une gorge 81 formée entre le manchon 62 et l'outil conique de coupe 50. Les billes 80 sont introduites par un trou 82 et chassées manuellement en place et elles y sont retenues par le bouchon 84. En outre, un palier lisse 86 est placé entre l'outil conique de coupe et le manchon 62 afin que l'usure mutuelle par friction soit réduite entre ces éléments. Dans une variante, plusieurs rouleaux

d'appui peuvent être utilisés à la place du palier lisse.

Enfin, un joint torique 88 est disposé afin qu'il empêche la perte de la graisse qui passe entre les billes afin qu'une lubrification convenable soit assurée. Dans le mode

de réalisation préféré, le manchon 62 a une collerette périph6-

rique 90 qui assure le maintien à distance convenable du

joint torique 88 et du palier lisse 86.

Lors du montage de l'ensemble E à outil de coupe représenté sur la figure 3, l'outil conique 50 de coupe est d'abord fixé au manchon 62, le palier lisse 86 et le joint 88 étant placés entre eux. Après introduction du manchon 62 dans le trou interne 52 de l'outil 50, les billes 80 de roulement sont placées dans la gorge 81 et elles y sont maintenues en place par le bouchon 84. L'outil 50 de coupe et le manchon 62 sont alors montés par vissage sur l'axe 54. Le cas échéant, la fente 63 peut être atteinte par l'intermédiaire du trou 56 afin que la rotation du manchon 62 soit facilitée puisque l'outil conique 50 de coupe a

tendance à tourner indépendamment du manchon. Après mon-

tage, la portée 66 de blocage est mise en position et est

bloquée sur place par l'élément 74 de clavetage.

La disposition du bouchon 60 crée dans le trou 56 une chambre à graisse destinée à lubrifier l'ensemble E à outil de coupe. Cette chambre assure la lubrification des -11 billes 80 et du palier lisse 86 ainsi que des diverses surfaces d'application de forces par l'intermédiaire d'une série de fentes de circulation de graisse formées dans les

parois internes et externes du manchon 62.

Lors de l'utilisation, l'ensemble à outil de coupe travaille de manière convenable lors de la découpe d'un trou. Cependant, lorsque l'outil de coupe tourne, tout le

déplacement s'effectue à la surface externe du manchon 62.

La surface externe de la paroi latérale du manchon 62 encaisse la force radiale "b" appliquée à l'ensemble à outil de coupe pendant la découpe du trou. La force de poussée inverse "c" est cependant encaissée par la surface 92 des billes 80 de roulement. La force normale de poussée "a" est encaissée par la face inférieure du manchon 62 et par la face inférieure 94 des billes 80. Par réalisation d'un dispositif destiné à encaisser ces diverses forces de poussée, l'invention permet la réalisation d'un ensemble à

outil de coupe qui peut avoir une durée de vie bien supé-

rieure à celle des ensembles connus. En outre, comme aucune rotation n'est réalisée autour de l'axe 54, celui-ci ne subit aucune usure et le bras d'élargisseur ne doit pas être découpé afin qu'un nouvel axe soit monté. Cependant, lorsque le manchon 62 est suffisamment usé pour qu'il doive être remplacé, il peut être retiré et remplacé, à un

coût minimal.

Le mode de réalisation de la figure 4 comporte un autre dispositif de montage du manchon ou organe de support sur l'axe, empêchant la rotation mutuelle du manchon et de l'axe. Comme représenté sur la figure 4, l'axe 154 a plusieurs trous latéraux 155 percés perpendiculairement au trou central 156. En outre, des trous partiels 157 sont percés dans le manchon 162 à raison d'un trou 157 pour chaque trou 156. Des éléments 159 sous forme d'axes sont

disposés afin qu'ils maintiennent le manchon 162 en posi-

tion fixe par rapport à l'axe 154 pendant le fonctionnement de l'outil de coupe. Chaque élément d'axe 159 a un corps principal ayant une surface antérieure usinée qui s'ajuste dans le trou partiel 157 et correspond étroitement à la configuration de celui-ci. Après montage du manchon 162, un organe 161 de retenue maintient les éléments d'axe 159 en place dans les trous 157 afin que le manchon 162 soit verrouillé en place. L'organe 161 de retenue coulisse dans le trou 156 eta une extrémité inférieure qui assure un positionnement des éléments d'axe 159 vers l'extérieur. Une bague élastique 163 retient l'organe 161 dans le trou central 156 après le montage. Le bouchon 160 est utilisé de manière qu'il délimite une chambre à graisse 158 assurant la lubrification des éléments coopérants de l'ensemble E à outil de coupe. Dans le mode de réalisation représenté sur

la figure 4, le palier lisse a été remplacé par un roule-

ment à rouleaux 186, bien qu'il faille noter qu'un type

quelconque de palier puisse être utilisé.

La figure 5 représente un autre mode de réalisation de l'invention. Dans celui-ci, des billes 202 de portée sont introduites dans des trous 204 et sont repoussées manuellement en place et retenues par un organe 206 de retenue. Un second joint torique 208 est destiné à empêcher

la sortie des lubrifiants et à empêcher l'entrée des impu-

retés dans l'ensemble à outil de coupe. Cependant, contrai-

rement au joint externe 288, le joint 208 ne tourne pas avec l'outil de coupe et ne provoque donc pas d'usure de l'axe 254. Comme dans les autres modes de réalisation, celui de la figure 5 peut être facilement monté par disposition du manchon 262 et de l'outil 250 de coupe sur l'axe puis par introduction à force des billes 202 d'appui au contact

du manchon 262.

Ainsi, l'invention concerne une construction d'élar-

gisseur permettant l'encaissement de forces élevées de

poussée, avec une usure pratiquement nulle du bras d'élar-

gisseur ou de son élément d'axe par l'ensemble à outil de

coupe si bien qu'un remplacement fréquent n'est pas néces-

saire. La réparation de la construction décrite est simple et peu coûteuse puisque seul le manchon doit être remplacé à la suite de son usure sous l'action des diverses forces

de poussée.

Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on

pourra apporter toute équivalence technique dans ses élé-

ments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre.

Claims (13)

REVENDICATIONS

1. Appareil de forage, caractérisé en ce qu'il com-

prend: un corps (C) ayant un trou qui le traverse et au moins une fente longitudinale (13) dans sa paroi,

un bras (D) monté sous forme articulée, à son extré-

mité supérieure, sur l'une des fentes du corps, le bras comprenant un axe (54) formé à son extrémité inférieure,

un outil de coupe (50) ayant un dispositif de dé-

coupe d'une formation autour de sa périphérie, un trou

central qui le traverse partiellement ayant une paroi laté-

rale annulaire, un manchon (62) ayant sensiblement une forme de cuvette, monté sur l'axe du bras et coopérant avec le trou central de l'outil de coupe, un dispositif de montage (64) disposé dans le bras et destiné à fixer de façon amovible le manchon à l'axe et

comprenant un dispositif (66) destiné à empêcher la rota-

tion relative du manchon et de l'axe, et un dispositif (80) d'assemblage destiné à fixer

l'outil de coupe sur le manchon afin qu'il puisse tourner.

2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le manchon (62) est formé en une seule pièce ayant

sensiblement une forme de cuvette afin qu'il entoure l'axe.

3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le manchon (62) est monté par vissage sur l'axe (54).

4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif destiné à empêcher la rotation du manchon comporte au moins une portée de verrouillage (66) maintenue en position entre l'axe et le manchon par au moins un élément de clavetage (74) logé de manière qu'il puisse tourner dans un trou qui est parallèle à l'axe et disposé radialement vers l'extérieur par rapport au centre

de l'axe.

5. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'assemblage comporte des billes de roulement (80) disposées entre le manchon et l'organe de coupe.

6. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en

ce que le dispositif de montage comporte au moins un élé-

ment d'axe (159), l'axe (154) ayant un trou central, des trous latéraux (155) étant formés sur le côté de l'axe, et partant de l'extérieur de l'axe jusqu'au trou central de l'axe, l'élément d'axe (159) étant destiné à coulisser dans le trou latéral (155) de manière que, dans une première position, une partie au moins de l'élément d'axe pénètre dans le trou central de l'axe et que, dans une seconde position, une partie au moins pénètre dans une encoche formée dans le manchon et empêche la rotation du manchon, et un dispositif (161) placé dans le trou central de l'axe

et destiné à retenir l'élément d'axe dans sa seconde po-

sition.

7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'élément d'axe (159) est un axe ayant une tête et une tige, le trou comprenant une partie de plus grande section dans laquelle coulisse la tête et une partie de plus petite section dans laquelle coulisse la tige et reliant la partie de plus grande section au trou central de l'axe, une partie au moins de la tige pénétrant dans le

trou central de l'axe.

8. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que les éléments d'axe comportent plusieurs billes (202)

de portée.

9. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un bouchon (60) destiné à coulisser dans un trou central de l'axe, le bouchon étant exposé à la

pression régnant dans le puits de forage lors du fonction-

nement de l'élargisseur, et un dispositif de retenue du bouchon dans le trou central, le bouchon délimitant, dans

le trou central de l'axe, une chambre à graisse (58) desti-

née à être remplie de graisse sous pression, le bouchon étant sensible à la pression régnant dans le puits afin qu'il assure l'application d'une pression à la chambre à graisse.

10. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un dispositif formant palier

(86) placé entre l'outil de coupe et le manchon.

11. Appareil de forage, caractérisé en ce qu'il comporte: un corps (C) ayant un trou qui le traverse et au moins une fente longitudinale dans sa paroi, un ensemble (D) à bras et axe en une seule pièce, monté à son extrémité supérieure sur l'une des fentes du corps, l'axe (54) étant solidaire du bras et s'étendant à l'extrémité inférieure de celui-ci, un dispositif à palier (62) monté sur l'axe et

comprenant un dispositif (66) destiné à empêcher sa rota-

tion sur l'axe, et un outil de coupe (50) ayant un dispositif de coupe d'une formation autour de sa périphérie externe et monté sur le dispositif à palier afin qu'il puisse tourner sur lui, si bien que le contact rotatif est formé entre l'outil

de coupe et le dispositif à palier.

12. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce que le dispositif destiné à empêcher la rotation du

dispositif à palier comporte au moins une portée de ver-

rouillage (66) retenue entre l'axe et le dispositif à

palier.

13. Bras à outil de coupe destiné à être utilisé dans un appareil de forage, le bras étant monté de manière articulée, à son extrémité supérieure, sur une fente (13) formée dans le corps de l'appareil de forage, le bras étant caractérisé en ce qu'il ccmprend: un axe (54) formé de manière qu'il soit solidaire du bras et qu'ils forment un ensemble en une seule pièce à bras et à axe,

un organe de palier (62) monté sur l'axe et compre-

nant un dispositif (66) destiné à empêcher la rotation de l'organe à palier sur l'axe, et un outil de coupe (50) ayant un dispositif de coupe d'une formation autour de sa périphérie externe et monté de manière qu'il puisse tourner sur l'organe à palier, l'organe à palier (62) étant monté à demeure sur

l'axe afin qu'il empêche l'usure par frottement de l'en-

semble à bras et à axe, si bien que l'axe reste solidaire

du bras.