FR2619610A1 - Dispositif isolant de vibrations et absorbeur de chocs - Google Patents

Abstract

Système d'isolation de vibrations et d'absorption de chocs qui fournit une excellente protection aux capteurs contre les effets dommageables de choc et de vibration même dans des conditions de forage sévères. Le système est contenu dans une cage extérieure 12 et un collier intérieur 18. Des ressorts à disque conique 28 ou des éléments similaires sont empilés entre le collier 18 et la cage 12; et ils sont supportés par des paires d'anneaux de support supérieure et inférieure 30, 32. Ces anneaux s'assemblent pour comprimer les ressorts 28 et pour permettre le déplacement axial ainsi que pour réaliser l'amortissement. Les paires d'anneaux de support 30, 32 sont supportées, à leur tour, entre des anneaux isolants élastomères supérieur et inférieur 24, 26. Du fluide peut circuler à travers le système à travers des orifices tant dans les anneaux élastomères 24, 26 que dans les paires d'anneaux de support 30, 32.

Description

DISPOSITIF ISOLANT DE VIBRATIONS ET

ABSORBEUR DE CHOCS

Cette invention concerne le domaine de l'isolation de vibrations et de l'absorption de chocs. De façon plus particulière, cette invention concerne le domaine de l'isolation de vibrations et de l'absorption de chocs en télémétrie de puits de forage dans laquelle des données concernant des paramètres de puits de forage sont recueillies par des instruments capteurs situés en fond de puits dans la rame de forage et sont transmises à la surface par des impulsions de pression créées dans la boue de forage. L'appareil de télémétrie par impulsions en boues et l'appareil capteur associé sont des équipements de haute précision qui sont installés dans une section spéciale de la rame de forage près du foret ou du moteur des boues. Cet équipement de précision doit être protégé de chocs et de vibrations provoqués par les opérations de forage. Le concept de base de la télémétrie à impulsions en boues pour transmettre les données de puits de forage du fond du puits vers la surface est connu depuis un certain temps. Les brevets U.S. 1' 4 021 774, 4 013 945 et 3 982 431 décrivent divers aspects d'un système de télémétrie par impulsions en boues. Des ensembles de montage et d'absorption de chocs destinés à être utilisés dans de systèmes de

télémétrie à impulsions en boues sont décrits dans les brevets US.

l- 3 714 831, 3 782 464, 4 265 305 et 4 630 809.

Alors que les ensembles de montage et d'absorption de chocs des brevets cités ci-dessu sont adaptés aux buts qu'ils se proposent, ils présentent certains inconvénients. Par exemple, les systèmes des brevets US. IV 3 714 831 et 3 782 464 exigent que le collet de forage ans lequel ils sont montés soit en deux parties pour avoir accs aux organes absorbeurs de chocs à l'assemblage. Cette exigence d'un collier de forage en deux parties entraîne plusieurs inconvénients, décrits plus en détail dans le brevet US. ' 4 265 305. Alors que le système décrit dans le brevet US. à' 4 265 305 élimine le problème de l'exigence d'un collier de forage en deux parties, ce système (et ceux des brevets U.S. 3 714 831 et 3 782 469) exige deux types différents d'organes et il présente une discontinuité dans nrs caractéristiques d'absorption de force. Le système du brevet UIS. Y' 4 265 305 est constitué essentiellement de deux organes: une série d'anneaux élastomères qui

fonctionnent comme des ressorts ou isolants, et une structure de butoir.

La structure d'absorbeur de chocs du brevet US. X 4 265 305 fonctionne de façon habituelle dans une plage dans laquelle fonctionnent tant les ressorts élastomères ou isolants que les butoirs. Par conséquent, et A cause des caractéristiques différentes de constantes de rappel, une discontinuité qui peut être sérieuse dans les caractéristiques de résistance aux forces se produit au point de transition entre le fonctionnement des ressorts élastomères ou isolants

et les structures de butoirs. Cette discontinuité n'est pas souhaitable.

Le brevet ' 4 630 809 présente un dispositif perfectionné d'isolation de chocs et d'absorption de vibrations qui à la fois remédie au problème cité ci-dessus et apporte d'autres avantages. Dens le brevet 4 630 809, des organes élastomères d'isolation de vibrations sont en interaction avec des organes de réaction pour former des ressorts différentiels, c.-à- d. des ressorts dans lesquelles les caractéristiques de déflection et de force varient avec la force. Les caractéristiques de force varient du cisaillement pour une force peu importante à la compression pour une force plus importante, avec une transition régulière entre cisaillement et compression. Ceci élimine la discontinuité rencontrée dans les dispositifs de technique antérieure décrits ci-desus. De plus, l'appareil du brevet ' 4 630 809 élimine la nécessité d'une structure de butoirs séparée, puisque les organes élastomères d'isolation et les organes de réaction se combinent pour former des structure de butoirs à l'extrémité de la plage de fonctionnement. Alors qu'ils sont adaptés aux buts qu'ils se proposent, dans des conditions extraêmes et sévères, les défaillances de capteurs attribuées aux chcs et aux vibrations continuent de se produire malgré des unités de suspension d'isolants en caoutchouc et/ou de butoirs telles celles qui sont décrites dans le brevets U.S. Y'4 265 305 et 4 630 809. Des capteurs qui sont particulièrement sujets à défaillances attribuées aux chocs et aux vibrations comprennent des magnétomètres et des accéléromètres. La défaillance la plus habituelle concerne la lame de

cristal d'accéléromètre.

Les systèmes de suspension en caoutchouc du type décrit ci-dessus présentent encore d'autres problèmes et défauts: la force de fluide de forage défléchit la suspension contre les butoirs. De plus, au fur et à mesure, le caoutchouc est soumis à fluage ce qui provoque un appui

permanent contre les butoirs.

Le but de la présente invention est de remédier aux défaillances décrites de la technique antérieure ou de les alléger par un système isolant de vibrations et absorbeur de chocs qui apporte à des capteurs une excellente protection contre les effets dommageables des chocs et

des vibrations méme dans des conditions de forage sévères.

Selon la présente invention on fournit un dispositif isolant de vibrations et absorbeur de chocs possédant un axe longitudinal et comprenant: un organe de support intérieur un organe de support extérieur espacé dudit organe de support intérieur et l'entourant; au moins un premier anneau isolant élastomère entre lesdits organes de support intérieur et extérieur; au moins un deuxième anneau isolant élastomère entre lesdits organes de support intérieur et extérieur, ledit deuxième anneau isolant étant espacé axialement dudit premier anneau isolant; au moins une ouverture à travers chacun desdits premier et deuxième anneaux isolants pour permettre le passage de fluide à travers ceux-ci; et plusieurs organes de ressort empilés entre lesdits premier et

deuxième anneaux isolants.

Le système isolant de vibrations et absorbeur de chocs est disposé dans une cage extérieure et un collier intérieur. La cage est attachée au collier de forage qui reçoit l'impact complet des chocs et vibrations dues au forage. Le collier supporte le capteur. Des organes de ressorts, de prefé ence des ressorts à disques coniques (p.e. des ressorts Belleville) ou similaires sont empiles entre le collier et la cage; et ils sont supportés par des paires d'anneaux de support supérieurs et inférieurb. Ces annedux s'assemblent poux compI imer les ressorts et pour permettre le déplacement axial ainsi que pour fournir un effet d'amortissement. Les paires d'anneaux de support sont elles-mêmes supportées entre des anneaux isolants élastomères supérieur et inférieur. L'anneau isolant élastomère supérieur est claveté au collier et à la cage. Du fluide peut circuler à travers le système par des orifices dans les deux anneaux isolants élastomères et la paire de ressorts de support. La dimension des orifices dans les ressorts de

support commande la quantité d'amortissement dans le système.

Le système isolant de vibrations et absorbeur de chocs de la présente invention amortit des forces sévères dans les directions axiale, latérale et de torsion. Le système utilise le fuide de forage

comme milieu d'amortissement pour l'amortissement visqueux (c.-à-d.

forcer du fluide à travers les orifices dans les ressorts de support à la fréquence de résonance ou à son voisinage). Un amortissement complémentaire est apporté par flexion des ressorts à disque Belleville, ce qui provoque un déplacement de fluide, et l'amortissement par la friction et le matériau des ressorts. L'amortissement radial (latéral) et axial est réalisé par les anneaux isolants en caoutchouc tandis que l'amortissement en torsion est réalisé en verrouillant l'annea-u isolant

supérieur au collier et à la cage.

Alors que le système isolant de vibrations et abeorbeur de chocs de la présente invention est représenté et décrit dans l'environnement d'une suspension d'un système de télémétrie par impulsions en boues, on comprend que le système peut être employé dans des structures et des environnements différents. Le système peut être adapté directement comme système de suspension pour des dispositifs de poids lourds u léger, et pour réaliser une plage de déplacement plus grande ou plus petite. En outre, les caractéristiques du système peuvent être adaptées pour fournir les caractéristiques souhaitées en modifiant le nombre de

ressorts Belleville et d'anneaux isolants en caoutchouc.

26 1 9 6 1 0

Les caractéristiques et les avantages décrits ci-dessus de la présente invention ainsi que d'autres seront appréciés et compris des

spécialistes à partir de la description détaillée suivante et des

dessins. En se référant maintenant aux dessins, dans lesquels des éléments similaires sont désignés numériquement de la msme façon dans les multiples FIGURES: la FIGURE 1 représente une vue détaillée en élévation en coupe transversale de l'isolant de vibrations et absorbeur de chocs perfectionné de la présente invention; la FIGURE 1A est une vue en élévation à plus grande échelle en coupe transversale d'une partie de l'isolant de vibrations et absorbeur de chocs de la FIGURE 1; la FIGURE 2 est une vue en plan d'un anneau isolant élastomère utilisé dans le systéme isolant de vibrations et absorbeur de chocs de la FIGURE 1; la FIGURE 3 est une vue en élévation en coupe transversale le long de la ligne 3-3 de la FIGURE 2; la FIGURE 4 est une vue en plan d'un anneau intérieur de support utilisé dans l'isolant de vibrationsm et absorbeur de chocs de la FIGURE 1; la FIGURE 5 est une vue en élévation en coupe tranversale le long de la ligne 5-5 de la FIGURE 4; la FIGURE 6 est une vue en plan d'un anneau de support extérieur utilisé dans l'isolant de vibrations et absorbeur de chocs de la FIGURE 1; la FIGURE 7 est une vue en élévation en coupe tranversale le long de la ligne 7-7 de la FIGURE 6; la FIGURE 8 est un représentation graphique de la réponse du capteur axial pour des suspensions de 196,85 m (7 3/4 pouces) essayées; la FIGURE 9 est une représentation graphique de la réponse de capteur axial pour des suspensions de 171,45 mm (6 3/4 pouces) essayées; et la FIGURE 10 est une représentation graphique de la réponse d'un capteur en fonction de la variation du nombre d'orifices dans les

anneaux de support isolants.

Les FIGURES 1 et 1A représentent des vues en élévation en coupe du système isolant de vibrations et absorbeur de chocs de la présente invention pour utilisation dans un appareil et un système de télémétrie par impulsions de boue. Pour comprendre l'environnement dans lequel serait située la structure de la FIGURE 1, la FIGURE 1 correspond en général à la FIGURE lc du brevet US. i' 4 265 305 et la FIGURE lA

correspond généralement à la FIGURE 3 du brevet US. ' 4 265 305.

C'est à dire que les FIGURES 1 et 1A représentent un ensemble isolant de vibrations et absorbeur de chocs positionné à l'extrémité inférieure d'un système de transmissions d'impulsions de boue à l'intérieur d'un

collier de forage 10.

Le système d'isolation de vibrations et d'absorption de chocs de la présente invention constitue un système de suspension pourl'appareil capteur qui comprend une valve de boue (non représentée). Le capteur, et son fonctionnement, sont décrits plus complètement dans certains des

brevets de la technique antérieure indiqués ci-dessus.

La présente invention comprend un cylindre extérieur ou cage 12 qui est relié rigidement à la rame de forage 10 par un anneau fendu 14 qui repose dans un renfoncement 16 dans le collier de forage 10 et qui est verrouillé à la partie supérieure du cylindre 12. Le système de suspension comprend aussi un cylindre intérieur ou collier 18. Le cylindre intérieur 18 réalise l'orifice à travers lequel la boue de forage s'écoule dans la direction du fond du puits. Le cylindre intérieur 18 est boulonné de façon rigide et danc verrouillé à l'arbre de montage 20 par les boulons 22. L'arbre 20 correspond, généralement, à l'arbre 22 du brevet U.S. ' 4 265 305. L'arbre 20 s'étend vers le

boitier de capteur (non représenté) et lui est relié.

Les cylindres intérieur et extérieur 12 et 18 sont mécaniquement reliés l'un à l'autre par un ensemble (désigné généralement en 23 à la FIGURE 1 et représenté en détail à la FIGIUR lA) constitué d'un anneau élastomère supérieur 24 et un anneau élastonère inférieur 26 qui prennent en sandwich entre eux plusieurs organes de ressorts empilés,

de préférence des organes de ressorts 28 à disque conique Belleville.

Entre les organes de ressorts 28 et l'anneau isolant supérieur 24 est situé un anneau de support extérieur 30 supporté sur le cylindre extérieur 12 et un anneau support intérieur 32 supporté sur le cylindre intérieur 18. Les ouvertures de flux 34 et 36 sont disposées respectivement à travers les anneaux de support 30 et 32 pour

développer un amotissement visqueux pendant que le fuide est travaillé.

De même, un anneau de support extérieur 30' et un anneau de support intérieur 32' avec des ouvertures de flux 34' et 36' respectivement, sont disposés entre les éléments de ressorts 28 et l'anneau isolant inférieur 26. Les éléments de ressorts 28 sont montés annulairement sur le cylindre intérieur 18. Un manchon 38 d'espacement des ressort à disques entoure les éléments de ressorts 28 et il est supporté entre

les anneaux extérieurs 30 et 30'.

En se référant simultanément aux FIGURES 1 à 3, l'anneau isolant inférieur 26 est constitué d'un anneau annulaire de matériau élastique avec une paire de renfoncements 40 en fox-me de U se faisant face le long des parois latérales de celui-ci. La circonférence intérieur de l'anneau 26 comprend un anneau métallique intérieur 42 qui y est attaché; et la circonférence extérieure de l'anneau 26 comprend un anneau extérieur 44 qui y est attaché. L'anneau isolant inférieur 26 est supporté sur son orifice vers le bas du puits par les deux cylindres 12 et 18. L'anneau 26 est supporté dans le cylindre extérieur 12 par un épaulement 46 et il est supporté dan le cylindre intérieur 18 par un anneau de support 48 supporté par une encoche annulaire 50 dans le cylindre intérieur 18. Il est clair que les cylindres intérieur et extérieur 12 et 18 sont espacés l'un de l'autre par l'anneau isolant inférieur 26 pour ménager un passage 52 pour du fluide de forage. En se référant de nouveau aux FIGURES 2 et 3, un anneau isolant 26' en caoutchouc comprend plusiens ouvertures 76 qui le traversent pour le

passage de fluide de forage.

L'anneau isolant supérieur 24 est verrouillé tant au cylindre intérieur 18 qu'au cylindre extérieur 12. Une clavette 54 relie de façon, rigide l'anneau isolant 24 au collier 18 tandis qu'une oche 56 est en

interaction avec l'anneau 24 pour verrouiller l'anneau à la cage 12.

L'anneau isolant supérieur 24 comprend de même des anneaux intérieur et extérieur métalliques 42' et 44' de le même manière que l'anneau isolant

2 6 1 9 6 1 0

inférieur 26. En continuant vers le haut de la rame de forage, un anneau antirotation 58 est disposé le long du cylindre extérieur 12 pour empécher la rotation de l'anneau isolant 24. Puis, les manchons d'espacement supérieurs 60 et 62 sont disposés respectivement sur les cylindres intérieur et extérieur. Le manchon supérieur intérieur d'espacement est disposé entre l'élément isolant supérieur 24 et une entretoise de suspension de capteur 64 et une rondelle de verrouilage 66. Le manchon supérieur extérieur 62 est disposé entre l'anneau

antirotation 58 et un isolant de vibrationsd'écrou 68.

La partie supérieure de l'isolant de vibrations et absorbeur de chocs de la présente invention comprend de plus un ensemble élastomère de protection contre le sable qui est verrouilllé à l'isolant 68 de vibrations d'écrou par une vis 72. L'isolant de vibrations d'écrou 68

est claveté au cylindre extérieur 12 par un anneau de verrouillage 74.

En se référant maintenant aux FIGURES 4 à 7, un support intérieur 32 est représenté aux FIGURES 4 et 5, et un support extérieur 30 est représenté aux FIGURES 6 et 7. L'anneau de support 32 comprend un anneau annulaire comportant un organe en forme de bride 78 le long de sa circonférence intérieure qui est supporté par le cylindre intérieur 18. L'anneau de support extérieur 30 comprend aussi un anneau annulaire comportant un organe 80 en forme de bride étendu le long de sa circonférence extérieure. Des ouvertures de flux ou passages 34 et 36 sont ménagés radialement à travers chaque anneau 30 et 32. Le nombre de passages 34 et 36 est important pour déterminer la quantité d'amortissement fourni par le système. Comme le représente la FIGURE 1A, les anneaux de support intérieur et extérieur 30 et 32 sont placés en relation de butée et ils peuvent se déplacer latéralement l'un par rapport à l'autre. L'amortissement visqueux se produit de la façon suivante: on apprécie que dans une conditinn non défléchie, un volume spécifique existe entre les paires d'anneaux de suppaort supérieure et

inférieure. Quand le collier de forage est soumis à un choc, l'empile-

ment de ressorts coniques se défléchit ce qui provoque une variation du volume entre les anneaux de support et force du fluide à se déplacer entre les orifices 34, 36 dans les anneaux ce qui crée l'amortissement visqueux. Cette caractéristique importante de la présente invention qui agit pour réaliser un amortissement visqueux à la fréquence de résonance de la su6pension ou au voisinage de cette fréquence est décrit

plus en détail plus loin en se référant à la FIGURE 6.

Le nombre de ressorts à disque conique ou similaires 28 peut varier en fonction de la dimension de l'outil et d'autres facteurs. Les ressorts à disque conique sont empilés les uns sur les autres avec les intérieurs de cônes se faisant face les uns aux autres en série comme représenté à la FIGURE 1l. On apprécie que alors que la FIGURE à1A représente sept paires de ressorts à disques coniques en relation de face-à-face (en fait 14 ressorts individuels en disques) on peut utiliser un nombre quelconque de ressorts tant que l'on réalise une

suspension et un amortissement appropriés.

Pour résoudre le problème des défaillances de capteurs qui se présentent souvent dans des conditions de forage sévères, le nouveau système d'isolation de vibrations et d'absorption de chocs de la présente invention est conçu pour être plus uniforme et plus fiable que les systèmes à suspension de caoutchouc de la technique antérieure. Une différence significative entre les configurations de systèmes de caoutchouc et de la présente invention est que les systèmes de caoutchuc comportent des ressorts en parallèle, alors que la présente invention présente des ressorts en série. La suspension à caoutchouc présente les problèmes inhérents de fluage, de détachement du caoutchouc de anneaux de support et d'érosion. Pour éliminer ces problèmes, dans la présente invention, les ressorts à disque conique (p.e., des ressorts Belleville) remplacent les isolants en caoutchouc. Le matériau des ressorts Belleville est de haute résistance, présente de faibles propriétés magnétiques, et possède une bonne résistance à la

corrosion dans l'environnement sévère du fond de puits.

iDans les essais comparatifs suivants, on utilise une suspension de caoutchouc pour un outil de 196,85 mm (7 3/4pouces) avec quatre isolants pour le collier de 9,14 a C30 pieds) et cinq isolants pour le collier de 10,668 m (35 pieds). La constante de rappel des isolants qui agissent en parallèle est de 2,627.10 à 4,38.10s I/m; ce qui a pour résultat un taux de 17,5.10s Y/m pour le collier de 9,1244 m et de 14.10s I/m pour le collier de 10,668 m. Cependant, avec la force de capteur de 11,7 kg et la force de traînée de la boue sur le capteur et la i suspension (jusqu'A 30, 5 kg de plus) les butoirs deviennent actifs,

26 1 9 6 1 0

ce qui augmente significativement la constante de rappel de la supension de caoutchouc. Le résultat est une constante de rappel plus élevée que prévu pour la suspension de caoutchouc et l'élimination de tout amortissement visqueux. Ce résultat augmente le choc transmis au capteur. L'absorbeur de chocs de la présente invention choisi pour l'essai comparatif est réalisé pour la même constante de rappel que la suspension de caoutchouc sans amortisseurs actifs ce qui a pour résultat une suspension plus douce. La présente invention bénéficie aussi de l'amortissement visqueux et par friction ce qui réduit encore le choc transmis au capteur. Le résultat combiné de la constante de rappel réduite et de l'amortissement visqueux apporte une réduction prédite de deux tiers en réponse ( en supposant 25% d'amortissement critique). La réponse transmise au capteur est une fonction de la constante de rappel et de l'amortissement du système. Plus faible est la constante de rappel, plus douce est la suspension. L'amortissement peut de plus réduire la réponse. Cependant un excès d'amortissement peut augmenter la réponse en rendant la rigidité de ressort trop dure. Le taux d'amortissement optimal est de vingt cinq pour cent de l'amortlssement critique.Avec la supension de caoutchouc de la technique antérieure l'aamortissement est réalisé par le déplacement de fluide et l'amortissement du matériau de caouchouc luimême. Les niveaux d'amortissement sont relativement faibles parce que les butoirs s'abaissent de sorte qu'il y a peu de dépla ent du fluide dans la suspension. Il ne reste que le matériau de l'amortisseur. Augmenter l'espace d'amortisseur augmente la quantité de fluide qui est déplacée par flexion de la suspension et réalise une augentation

d'amortissement qui a pour résultat une réponse de capteur plus faible.

La présente invention est conçue pour inclure l'amortissemmnt par du fluide en déplacement à travers les anneaux de support quand la suspension fléchit, le déplacement du fluide autour des ressorts Belleville, l'amortissement par friction des ressorts Belleville, et l'amortissement du matériau. Comme le volume de suspension varie, du fluide est forcé à travers les orifices d'anneaux 34, 36 réalisant la plupart de l'amortissement du système. Ces orifices peuvent être accrus

2 6 1 9 6 1 0

ii_ ou réduits pour obtenir l'aaortissement optimal conmme on le décrit plus

en détail plus loin.

1.]AI ATIIA - Suspension 196.85 mu (7 3/4 pouces) Les suspensions ont été essayées pour une réponse à un choc axial par essai de chute de diverses hauteurs. les niveaux de choc à la cage (cylindre extérieur 12) et au capteur ont été enregistrés. Les diverses suspensions essayées sont: 1. Suspension de caoutchouc (cinq isolants) - sèche 2. Suspension de caoutchouc avec des intervalles de butoirs accrus - sèche 3. Suspension de caoutchouc avec des intervalles de butoirs accrus - pleine d'eau 4. Suspension de caoutchouc avec des intervalles de butoirs réduits - sèche 5. Suspension de caoutchouc avec des intervalles de butoirs réduits

- pleine d'eau.

6. Présente invention - sèche.

7. Présente invention - pleine d'eau.

kPMLCIDUPR DA LS

Les forces de chocs ont été réalisées sur l'ensemble supension -

capteur en faisant tomber l'ensemble de diverses hauteurs. Les suspensions sont assemblées et une masse de 117,7 kg est attachée à la tige de support du capteur pour simuler le poids du capteur. Un accéléromètre attaché au capuchon de cage enregistre les niveaux de choc d'entrée. Un second accéléromètre placé sur la masse enregistre la réponse du capteur isolé. On laisse tomber la supension dans un tube support de diverses hauteurs avec des forces de chocs développées jusqu'à 100 g. La suspension est soulevée aux diverses hauteurs par un pont roulant suspendu. Un dispositif à fil est coupé pour libérer la suspension. Les hauteurs de chute varient de 25,4 à 305 ma. Des hauteurs de chute supérieures à 305 mm ont détruit le filetage de collier. Les essais sont conduits à sec et après remplissage d'eau pour déterminer l'effet d'amortissement de la boue dans les suspensions. On laisse tomber la suspension sur un mince tapis de caoutchouc pour absorber une partie de l'énergie pour éliminer les niveaux de bruit qui interféreraient avec les données des essais. Les données des essais

sont basées sur une moyenne de trois chutes à chaque hauteur.

RULTATS D'IS

Les suspensions sont essayées avec des hauteurs de chute de 25,4; 76 127; 178; 229 et 305 mu pour développer les niveaux d'impact. Toutes les suspensions réduisent de façon significative la réponse au choc vers le capteur. L'ensemble de la présente invention plein d'eau est meilleur que toutes les suspensions à tous les niveaux de chocs ou leur est égal. La suspension de caoutchouc - pleine d'eau - avec des intervalles de butoirs accrus donne une réponse égale à celle de la structure de la présente invention pour des impacts faibles à moyens,

mais donne une réponse plus forte à des niveaux d'impacts plus élevés.

On pense que les butoirs deviennent actifs à ces niveaux plus élevés.

La supension de caoutchouc standard et la suspension de caoutchouc avec des butoirs fermés répondent de façon identique et on en conclut que les butoirs pour la conception standard sont actifs à tous les niveaux

de chocs. Les résultats sont représentés à la FIGUR 8.

Les conclusions que l'on peut tirer des essais précédents comaprennent: 1. La présente invention, pleine d'eau, réduit le choc transmis au capteur de cinquante trois pour cent par rapport à la suspension de

caoutchouc - pleine d'eau.

2. On trouve que la supension de caoutchouc de la technique antérieure fonctionne avec la suspension défléchie contre les butoirs de sorte que la constante de rappel de la suspension est comandée par les butoirs. L'effet d'amortisment de cette suspension quand elle est

pleine d'eau est minimal.

3. La supension de caoutchouc, sèche, présente une amélioration significative avec des intervalles de butoirs accrus qui réduisent de trente sept pour cent le choc transmis au capteur. Remplir d'eau la

26 1 9 6 1 0

suspension pour réaliser un amortissement visqueux réduit la réponse de cinquante huit pour cent. L'intervalle de butoir accru, cependant, a pour résultat une position permanente de l'isolant en caoutchouc due au fluage, qui se réduit finalement sur les butoirs et provoque l'augmentation du choc transm is et des défaillances de liaison d'isolant. 4. La réponse en torsion en utilisant un ensemble selon la présente invention est réduite par un facteur de deux par rapport à la

suspension de caoutchouc.

2. lAI AXIIlL - Rtpmnion 171.45 MM (6 3/4 pouce) L'isolant de vibrations et absorbeur de chocs de 171, 45 mm ( 6 3/4 pouces) de la présente invention est essayé avec une supension de caoutchouc inférieure de 171, 45 m (6 3/4 pouces). La procédure d'essais est la même que pour les essais de suspension de caoutchouc inérieure décrits ci-dessus. On laisse tomber les suspensions assemblées de hauteurs s'étageant de 25,4 à 306,5 mu pour développer les forces de chocs. Les suspensions sont essayée6 avec et sans fluide pour

déterminer l'amortissement du fluide.

eR-ULTAT$ DES 'FcCAT.':, Aux essais sans fluide, tant la présente invention que la supension de caoutchouc de la technique antérieureprésentent des réponses similaires. A des niveaux de chocs faibles, la présente invention transmet une réponse plus faible, mais à des niveaux de chocs plus

élevés la suspension de caoutchouc transmet une réponse plus faible.

Lorsque les ensembles sont pleins d'eau, la présente invention montre une amélioration importante en réduisant la réponse transmise de soixante dix pour cent. Les supensions de caoutchouc de la technique antérieure en profitent beaucoup moins avec une amélioration de quinze pour cent seulement. Les résultats des suspensions de 171, 45 ma (6 3/4 pouces> donnent approximativement les mêmes résultats que les essais pour les suspensions de 196,85 nu ( 7 3/4 pouces). Les résultats sont

représentés graphiquement à la FIGURE 9.

Les conclusions que l'on peut tirer de ces essais comprennent: 1. La présente invention réduit le choc sur le capteur de cinquante neuf pour cent par rapport à la suspension de technique antérieure

quand elle est pleine de fluide.

2. L'amortissement de fluide réduit le choc transmis de soixante

dix pour cent pour la suspension de la présente invention.

3. ESAI D'AnORTI-TI[ET - VARIyTION D IO#RRR D'RIFICES DEn AITiAU1 DE SUPPORT isOI.AITg Pour optimiser l'amortissement visqueux de l'isolant de vibrations et absorbeur de chocs de la présente invention, on a réalisé des essais avec une supension de 171,45 mu(6 3/4 pouces) avec une variation du nombre des orifices dans les anneaux de support. Les anneaux de support présentent un réseau d'orifices de 3,175 mm ( 1/8 pouce) à travers lesquels le fuide se déplace en développant l'amortissement visqueux du système. On a mené ces essais avec la suspension: a. Sèche

b. Pleine de fluide sans orifices.

c. Pleine de fluide avec huit orifices ( configuration préférée).

d. Pleine de fluide avec douze orifices.

e. Pleine de fluide avec seize orifices.

L'amortissement visqueux à la fréquence de résonance ou au voisinage de celle-ci est développé en forçant le fluide à se déplacer à travers les orifices des anneaux de support. La dimensian et le nombre des orifices affectent la quantité d'amortisement présente dans le système. Avec un nombre insuffisant d'orifices, la suspension devient raide, tandis qu'avec trop d'orifices elle ne fournit pas beaucoup d'amortissement. En se référant à la FIGURE 6, en éliminant les orifices dans la suspension, la réponse transmise diminue de vingt cinq pour cent par rapport à une tranmission siche. L'amélioration est due à ce que le fluide peut se déplacer autour des comnposants de la suspension. Cependant, la performance n'est qu'égale la performance de

2 6 1 9 6 1 0

la suspension de caoutchouc de la technique antérieure. La réponse transmise pour huit, douze, et seize orifices est de façon significative meilleure qu'une suspension sans orifices. Comparée à la suspension sans fluides, le choc transmis est réduit de soixante dix pour cent, et comparé à la suspension pleine de fluide sans orifices la performance

est améliorée de soixante pour cent.

Les conclusions que l'on peut tirer des essais précédents comprennent: 1. les orifices des anneaux de support améliorent de façon

significative la performance de la suspension.

2. Sans les orifices, il n'y a que très peu d'amortissement visqueux. La réponse transmise est réduite de vingt cinq pour cent par

rapport à la suspension sèche.

3. La quantité d'amortissement visqueux apportée par huit, douze et seize orifices est presque identique. La réponse transmise est réduite de soixante dix pour cent par rapport à la suspension sèche, et

soixante pour cent par rapport à la suspension sans les orifices.

Il faut prendre en copte que, alors que le système d'isolation de vibrations et d'absorption de chocs de la présente invention est décrit en relation avec un système de suspension inférieur pour les capteurs de fond de puits du type décrit dans le brevet US. 1'4 265 305, la présente invention peut aussi être utilisée come suspension supérieure

décrite dans la FIGUR 2 du brevet US. 1'4 265 305.

1. Un dispositif isolant de vibrations et absorbeur de chocs possédant un axe longitudinal et comprenant: un organe de support intérieur (18); un organe de support extérieur (12) espacé dudit organe de support intérieur et l'entourant; au moins un premier anneau isolant élastomère (24) entre les dits organes de support intérieur et extérieur; au moins un deuxième anneau isolant élastomère (26) entre les dits organes de support intérieur et extérieur, ledit deuxième anneau isolant élastomère (26) étant espacé axialement dudit premier anneau isolant élastomère (24); au moins une ouverture à travers chacun des dits premier et deuxième anneaux isolants élastomères (24,26) pour y permettre le passage de fluide; et plusieurs organes de ressort empilés (28) entre les dits premier et

deuxième anneaux isolants élastuomère6 (24, 26).

2. Un dispositif selon la revendication 1, dans lequel: lesdits organes de ressort (28) sont montés sur ledit organe de

support intérieur (18).

3. Un dispositif selon la revendication 1, dans lequel: chacun desdits organes de ressort (28) est constitué d'un ressort à

disque conique.

4. Un dispositif selon la revendication 3, dans lequel chacun desdits ressorts à disque conique (28) possède une surface intérieure et une surface extérieure et dans lequel lesdits ressorts à disque conique (28) sont empilés de telle façon que des paires de ressorts

adjacentes ont leurs surfaces intérieures en relation de face à face.

5. Un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4

comprenant: des premiers moyens de support annulaires entre ledit anneau isolant élastomère (24) et lesdits orgmanes de ressort empilés (28); des deuxièmes moyens de support annulaires entre ledit deuxième anneau isolant élastomère (26) et lesdits organes de ressort empilés (28); et

2 6 1 9 6 1 0

i. chacun desdits premiers et deuxièmes moyens de support annulaires comprenant au moins une ouverture de flux pour y permettre le passage

d'un fluide.

6. Un dispositif selon la revendication 5, dans lequel lesdits premiers moyens de support annulaires comprennent: un premier anneau de support (32) monté sur ledit organe de support intérieur (18) at présentant au moins un orifice de flux (36) dans sa surface; un deuxième anneau de support (30) monté sur ledit organe de support extérieur (12) et présentant au moins un orifice de flux (34) dans sa surface; et lesdits premier et deuxième anneaux de support (30,32) étant en

relation de butée.

7. Un dispositif selon la revendication 5 ou 6, dans lequel lesdits deuxièmes moyens de support annulaires comprennent: un troisième anneau de support (32') monté sur ledit organe de support intérieur (18) et présentant au moins un orifice de flux (36') dans sa surface; un quatrième anneau de support (30') monté sur ledit organe de support extérieur (12) et présentant au moins un orifice de flux (34'> dans sa surface; et lesdits troisième et quatrième anneaux de support

(30', 32') étant en relation de butée. -

8. Un dispositif selon la revendication 5, comprenant: des moyens de manchon (28) montés le long dudit organe de support extérieur (12) entre lesdit premiers et deuxièmes moyens de support annulaires.

9. Un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans

lequel au moins l'un desdits premier et deuxième anneaux isolants élastomères (24,26) est relié rigidement aux deux organes de support intérieur et extérieur (12, 18>

10. Un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5,

dans lequel: chacun desdits premier et deuxième anneaux isolants élastomères (24, 26) paessde des parois latérales opposées et comprenant: des renfoncement annulaires (40) le long de chacune desdites parois latérales.

11. Un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5,

dans lequel chacun desdits premier et deuxième anneaux isolants élastomères (24,2 6) possède une surface cylindrique intérieure et extérieure et comprenant: un premier anneau métallique (42) sur ladite surface cylindrique intérieure; et un deuxième anneau métallique (44) sur ladite surface cylindrique extérieure. 12. Un dispositif selon la revendication 5, caomprenant plusieurs orifices de flux espacés à travers chacun desdits premiers et deuxièmes moyens de support annulaires 13. Un dispositif selon la revendication 14, comprenant: au moins huit trous de flux espacées à travers chacun desdits

premiers et deuxième moyens de support annulaires.

14. Un dispositif selon la revendication 7, comprenant plusieurs trous de flux espacés à travers chacun desdits premier, deuxième

troisième et quatrième anneaux de support.