FR2777595A1 - Information transmission for ground drilling machine includes inductive magnets transmitting data via support cables between control and drill head - Google Patents

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Abstract

The ground drill uses the support cables as a transmission to convey information to the drill head. The transmission is for information to and from a drilling head suspended to drill into the ground. The head is suspended by supports (210) which are at least partially electrically conducting. A first electro magnet (220) is mounted near to the drilling head to transmit or receive a current which flows in a closed loop. A second electromagnet (222) is mounted near the surface to operate in similar manner. Both units are mounted to be in electromagnetic contact with one of the electrically conducting suspension wires (210) to enable communication between them. Further circuits convert the information to be transmitted into a series of pulses, with a control signal being produced as a function of this control signal.

Description

La présente invention a pour objet une installation de transmission d'informations dans une excavation de forage entre l'outil de forage et la surface du sol, cette installation utilisant au moins en partie ledit outil de forage. The present invention relates to an information transmission system in a drill excavation between the drilling tool and the soil surface, said installation using at least in part said drilling tool.

Pour réaliser des forages plus ou moins profonds de section sensiblement circulaire, on utilise des outils de forage qui sont montés à l'extrémité d'un train de tubes de forage, les tubes étant assemblés les uns aux autres au fur et à mesure de I'enfoncement de l'outil. To achieve more or less deep boreholes having a substantially circular section, is used in drilling tools which are mounted at the end of a drill pipe string, the tubes being assembled to each other as and measurement of I depression of the tool. Les tubes qui sont réalisés en un matériau conducteur de l'électricité servent d'une part à exercer la pression nécessaire sous l'outil de forage et d'autre part à permettre la transmission du mouvement de rotation de l'outil de forage. The tubes which are made of an electrically conductive material serve both to exert the necessary pressure on the drill bit and secondly to allow transmission of the drilling tool rotation. On sait en outre que pour un tel type de forage, de la boue de forage qui présente une certaine conductibilité électrique est injectée et remplit le trou de forage au fur et à mesure de sa progression. It is further known that for such a type of drilling, the drilling mud having a certain electrical conductivity is injected and fills the borehole As it progresses. Elle sert à remonter les débris coupés par l'outil. She used to go up the debris cut by the tool.

Lors de ces opérations, il est très utile de pouvoir ramener à la surface du sol des informations sur, par exemple, la direction par rapport à la vertical de l'outil de forage afin de pouvoir éventuellement en modifier la direction, ainsi que éventuellement d'autres informations prélevées par des capteurs montés sur cet outil. During these operations, it is very useful to bring the surface of the information on, for example, the direction with respect to the vertical of the drill bit in order to possibly change the direction, and optionally other information collected by sensors mounted on the tool.

Lorsqu'on veut réaliser des excavations en forme de tranchées, on utilise le plus souvent des engins de forage du type benne à godets ou similaire. When we want to make trench-shaped excavations, is used mostly rigs clamshell-type bucket or similar. Le positionnement dans le sol d'un tel engin doit être contrôlé en permanence afin d'en corriger en temps réel éventuellement une déviation de sa trajectoire par rapport à la verticale. Positioning in the ground of such a device must be continuously controlled in order to correct in real time optionally a deflection of its path relative to the vertical. Dans ce but, des inclinomètres et des organes d'orientation tels que des poussoirs actionnés par des actuateurs sont prévus sur l'engin de forage. For this purpose, inclinometers and orientation devices such as push-operated actuators are provided on the drilling machine. Il est important de pouvoir remonter à la surface toutes ces informations pour pouvoir contrôler en surface le bon fonctionnement de l'engin de forage et la conformité de la tranchée forée avec la forme prédéfinie. It is important to be able to surface all this information in order to control the surface smooth running of the drilling rig and the conformity of the trench drilled with predefined shape.

Dans les deux cas, pour la transmission de ces informations, on a proposé de monter un câble de transmission électrique entre des appareils de mesure ou de détection montés sur l'outil de forage et à la surface du sol. In both cases, for the transmission of this information, it has been proposed to mount an electrical transmission cable between the measuring or detection mounted on the drilling tool and the soil surface.

Cependant, cette technique présente des inconvénients, en particulier liés aux risques de rupture ou d'endommagement du câble. However, this technique has drawbacks, particularly related to risk of rupture or cable damage.

Une autre solution à ce problème consiste à utiliser une transmission radio entre les appareils de mesure et capteurs montés sur l'outil de forage et la surface du sol. Another solution to this problem is to use a radio transmission between the measuring instruments and sensors mounted on the drilling tool and the soil surface. Cependant, lorsque le forage présente une profondeur importante, les conditions de transmission du signal hertzien deviennent très délicates à mettre en oeuvre. However, when the drill has a large depth, the transmission conditions of the radio signal becomes very difficult to implement.

Il existe donc un réel besoin de mettre au point une installation de transmission d'informations entre l'outil de forage et la surface du sol qui ne risque pas d'être endommagée lors des opérations de forage et qui soit compatible avec des forages de grande profondeur. There is therefore a need to develop a rig for transmission of information between the tool and the surface that will not be damaged during drilling operations and is compatible with high drilling depth.

Pour atteindre ce but, selon l'invention, l'installation de transmission d'informations dans une excavation de forage équipée d'un outil de forage servant à réaliser cette excavation entre le fond de l'excavation et la surface du sol, ledit outil étant suspendu à des éléments au moins en partie conducteurs de l'électricité, et le contenu de ladite excavation y compris lesdits éléments étant apte à constituer une boucle fermée conductrice de l'électricité, se caractérise en ce qu'elle comprend: To achieve this object, according to the invention, the installation for transmitting information in a drill equipped excavation of a drilling tool for performing this excavation between the bottom of the excavation and the ground surface, said tool being suspended elements at least partially electrically conductive, and the contents of said excavation including said elements being adapted to constitute a conductive closed loop electrically, characterized in that it comprises:
- un premier appareil électrique disposé à proximité dudit outil pour émettre et/ou recevoir un courant électrique circulant dans ladite boucle fermée; - a first electrical device arranged in the vicinity of said tool for transmitting and / or receiving an electrical current circulating in said closed loop;
- un deuxième appareil électrique disposé à proximité de la surface du sol pour émettre et/ou recevoir un courant électrique circulant dans ladite boucle fermée; - a second electrical device arranged close to the surface for emitting and / or receiving an electrical current circulating in said closed loop;
- des moyens pour convertir une information à transmettre sous forme d'une suite d'impulsions; - means for converting information to be transmitted as a sequence of pulses;
- des moyens pour élaborer un signal électrique de commande de fréquence prédéterminée modulé en fonction desdites impulsions; - means for generating an electrical signal of predetermined frequency modulated control in accordance with said pulses;
- des moyens pour appliquer à un desdits appareils ledit signal électrique de commande pour qu'il émette un courant électrique correspondant audit signal électrique de commande ; - means for applying to one of said apparatus said electrical control signal to emit an electric current corresponding to said electrical control signal; et and
- des moyens pour recevoir d'un desdits appareils électriques ledit courant électrique qui a transité dans ladite boucle fermée. - means for receiving a said electrical apparatus said electrical current being passed through said closed loop.

Selon un premier mode de réalisation de l'invention appliqué au cas où l'engin de forage est suspendu à des câbles et à des flexibles, According to a first embodiment of the invention applied in case the drilling device is suspended from cables and hoses,
I'installation se caractérise en ce que ledit outil de forage est suspendu à des éléments au moins en partie conducteurs comprenant au moins des câbles métalliques ou des conduites flexibles au moins en partie conductrices; I'installation is characterized in that said drilling tool is suspended from elements at least partly conductive comprising at least metal cables or flexible pipes at least partially conductive;
en ce que ladite boucle électrique fermée est constituée par deux desdits éléments au moins en partie conducteurs ; in that said closed control loop is formed by two of said elements at least partially conductive; et and
en ce que lesdits premier et deuxième appareils électriques sont montés, chacun, sur un desdits éléments. in that said first and second electrical devices are mounted, each on one of said elements.

On comprend que dans ce mode de réalisation, on fait circuler dans une boucle conductrice fermée constituée par les câbles ou les flexibles un courant alternatif modulé qui porte l'information. It is understood that in this embodiment, is circulated in a closed conductor loop formed by the flexible cables or a modulated alternating current which carries the information. A l'aide du deuxième appareil électrique, on détecte et on reçoit le courant circulant dans la boucle de courant par quoi on peut recueillir l'information correspondante. Using the second electrical device is detected and the current flowing is received in the current loop whereby one may obtain the corresponding information.

Dans un deuxième mode de mise en oeuvre de l'invention plus particulièrement adapté au cas d'un forage à l'aide d'un outil fixé à l'extrémité d'un train de tubes, l'installation se caractérise en ce que ledit outil de forage est suspendu à l'extrémité inférieure d'un train de tubes de forage conducteurs de l'électricité dont la face interne est recouverte d'une couche isolante et en ce que l'excavation de forage est remplie d'une boue de forage conductrice de l'électricité remplissant également l'intérieur dudit train de tubes; In a second embodiment of the invention more particularly adapted to the case of a drill with a tool attached to the end of a tubular string, the installation is characterized in that said drilling tool is suspended at the lower end of a train of electrically conductive drill pipe whose inner surface is covered with an insulating layer and in that the drilling excavation is filled with a slurry of conducting drilling electricity also filling the interior of said pipe string;
en ce que ladite boucle fermée est constituée d'une part par la boue de forage remplissant lesdits tubes de forage et d'autre part par le train de tubes et par la boue de forage dans ladite excavation à l'extérieur desdits tubes de forage; in that said closed loop is constituted on the one hand by the drilling mud filling said drill pipe and secondly through the pipe string and the drilling mud in said excavation to the outside of said drill pipe; et and
en ce que ledit premier appareil électrique est monté à proximité de l'extrémité supérieure du train de tubes et ledit deuxième appareil de mesure à proximité de l'extrémité inférieure du train de tubes. in that said first electrical device is mounted near the upper end of tubing string and said second measuring device close to the lower end of tubing string.

Dans ce deuxième mode de réalisation, on comprend qu'on utilise comme boucle conductrice fermée les zones internes et externes remplies par la boue de forage conductrice limitée par les tubes de forage dont la face interne a été revêtue d'un isolant. In this second embodiment, it comprises using as closed conductive loop the internal and external areas filled by the conductive drilling mud limited by the drill pipe whose inner face has been coated with an insulator. Il va de soi que dans ce cas, on prend des dispositions particulières pour assurer une liaison électrique entre les zones interne et externe remplies par la boue de forage aux extrémités inférieure et supérieure du puits de forage. It goes without saying that in this case we take special provisions to ensure an electrical connection between the inner and outer zones filled with the drilling mud to the upper and lower ends of the wellbore.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit de plusieurs modes de mise en oeuvre de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs. Other features and advantages of the invention will become more apparent from reading the following description of several embodiments of the invention given as non-limiting examples. La description se réfère aux figures annexées sur lesquelles: The description refers to the appended figures in which:
- la figure 1 est une vue en élévation d'un premier mode de mise en oeuvre de l'installation appliqué au cas où l'outil de forage est suspendu à un engin de levage; - Figure 1 is an elevational view of a first embodiment of the installation applied to the case where the boring tool is suspended from a hoist;
- la figure 2 est une vue schématique du circuit électrique fermé correspondant au premier mode de mise en oeuvre; - Figure 2 is a schematic view of the closed electrical circuit corresponding to the first operating mode;
- la figure 3 est un schéma montrant un mode de réalisation du circuit électronique associé aux bobines d'émission et de réception; - Figure 3 is a diagram showing an embodiment of the electronic circuit associated with the transmitting and receiving coils;
- la figure 4 est un diagramme montrant une forme de courant alternatif utilisable dans l'invention; - Figure 4 is a diagram showing a form of alternating current usable in the invention;
- la figure 5 est une vue en coupe verticale d'un deuxième mode de mise en oeuvre de l'installation appliqué à un forage par tube de forage; - Figure 5 is a vertical sectional view of a second embodiment of the installation applied to a drill pipe drill; et and
- la figure 6 est une vue partielle montrant le montage dans les tubes de forage des bobines de détection et d'émission. - Figure 6 is a partial view showing the assembly in the detection coils drill pipe and emission.

En se référant tout d'abord aux figures 1 à 4, on va décrire un premier mode de mise en oeuvre de l'invention appliqué au cas où l'outil de forage est du type suspendu à un engin de levage. Referring firstly to Figures 1 to 4 will be described a first embodiment of the invention applied in case the drilling tool is of the type suspended from a hoist.

Sur la figure 1, on a représenté un engin de levage 200 qui supporte un outil de forage 202 par exemple du type benne à godets. In Figure 1, there is shown a hoist 200 which supports a drill bit 202, for example, bucket dump type. Cet outil réalise une tranchée 204. L'orientation de l'outil de forage 202 est donnée par un moufle 206 suspendu à l'extrémité de la flèche de l'engin de levage. This tool carries out a trench 204. The orientation of the boring tool 202 is given by a block 206 suspended from the end of the boom of the lifting machine. Un câble 208 relie l'extrémité supérieure de l'outil de forage 202 au moufle 206. A cable 208 connects the upper end of the drilling tool 202 to the block 206.

Des conduites hydrauliques souples 210 qui sont enroulées sur des tambours 212 solidaires du moufle 206 servent à acheminer un fluide hydraulique vers l'outil de forage pour commander notamment le mouvement de ses godets 216. Comme cela est connu, les conduites flexibles sont renforcées par une tresse métallique continue sur toute sa longueur. Flexible hydraulic hoses 210 which are wound on drums 212 integral with the block 206 are used to route hydraulic fluid to the drill bit for such controlling the movement of its bucket 216. As is known, the flexible hoses are reinforced by a continuous metal braid over its entire length. En conséquence, les conduites flexibles constituent un conducteur électrique. Accordingly, the flexible hoses constituting an electrical conductor. On comprend qu'ainsi, l'ensemble constitué par l'engin de forage 202, les conduites flexibles 210 et le moufle 206 constituent un circuit électrique fermé dans lequel il est possible de faire circuler un courant électrique servant à transmettre une information. It will be understood, the assembly constituted by the drilling machine 202, the flexible pipe 210 and the muffle 206 form a closed electrical circuit in which it is possible to make an electric current for transmitting information.

L'installation de transmission d'informations comprend un premier appareil électrique 220, constitué essentiellement par des bobines comme on l'expliquera ultérieurement, disposée sur une conduite flexible à proximité de l'engin de forage. The installation information transmission comprises a first electrical device 220, essentially constituted by coils as will be explained later, disposed on a flexible pipe near the drilling machine. De même, à proximité du moufle 206, on trouve un deuxième appareil électrique 222 constitué essentiellement par des bobines ainsi qu'on l'expliquera. Similarly, near the block 206, there is a second electrical apparatus 222 consisting essentially of the coils as will be explained. Le groupe de bobines inférieur 220 est relié électriquement à un premier ensemble de circuits électriques 224 embarqué sur l'outil de forage 202 et le groupe de bobines supérieur 222 est relié à des circuits électriques 226 embarqués par exemple dans la cabine de l'engin de levage. The lower coil group 220 is electrically connected to a first electrical circuitry 224 on board the drilling tool 202 and the group of upper coils 222 is connected to electrical circuit board 226 for example in the cabin of the craft of lifting.

Dans l'exemple particulier considéré, l'outil de forage202 comporte un ou plusieurs inclinomètres de contrôle de verticalité non représentés qui sont reliés aux circuits électriques 224 et qui permettent de mesurer l'inclinaison de l'outil. In the particular example described, the forage202 tool comprises one or more vertical control inclinometers not shown which are connected to electrical circuits 224 and to measure the inclination of the tool. De plus, l'engin de forage est équipé par exemple de poussoirs tels que 230 qui peuvent être actionnés par des actuateurs non représentés pour corriger la position de l'engin de forage. In addition, the drilling machine is equipped for example with buttons such as 230 which can be actuated by actuators not shown to correct the rig's position. En outre, comme cela est connu, la tranchée en cours d'excavation est remplie d'une boue de forage 232. Furthermore, as is known, the trench being excavated is filled with 232 drilling mud.

Comme le montre mieux la figure 2, chaque groupe de bobines inférieur 220 et supérieur222 est constitué par un tore magnétique par exemple réalisé en ferrite 240 qui entoure l'élément conducteur constitué par exemple par la conduite flexible 210. Sur le tore magnétique 240, sont montées deux bobines 242 et 244 enroulées sur le tore et qui servent respectivement, ainsi qu'on l'expliquera ultérieurement, pour l'émission du courant électrique et pour la réception du courant électrique circulant éventuellement dans la boucle fermée conductrice. As best shown in Figure 2, each group of lower coils 220 and supérieur222 is constituted by a magnetic core, for example made of ferrite 240 that surrounds the conductive member consisting for example of the flexible conduit 210. In the ferrite core 240, are mounted two coils 242 and 244 wound on the torus and which serve, respectively, as will be explained later, for the transmission of electric current and for receiving the electric current possibly flowing in the conductive closed loop.

Avant de décrire en détails les circuits reliés aux bobines 220 et 222, il faut indiquer que les informations sont converties sous forme numérique binaire, c'est-à-dire en une série d'impulsions correspondant à des l ou d'absences d'impulsion correspondant à des 0. Ces impulsions servent à moduler un signal électrique de fréquence prédéterminée, de préférence inférieur à 20 kHz. Before describing in detail the circuits connected to the coils 220 and 222, indicate that the information is converted into binary digital form, that is to say, a series of pulses corresponding to the absence or to pulse corresponding to 0. These pulses are used to modulate an electrical signal of predetermined frequency, preferably less than 20 kHz. Sur la figure 4, le diagramme inférieur montre les impulsions (S) et le diagramme supérieur montre le signal alternatif modulé de commande correspondant. In Figure 4, the lower diagram shows the pulse (S) and the upper diagram shows the modulated corresponding control alternating signal.

En se référant maintenant à la figure 3, on va décrire en détails les circuits électriques permettant d'élaborer le signal électrique de commande à appliquer à une bobine en émission ou de traiter le signal recueilli par une bobine en réception. Referring now to Figure 3, we will describe in detail the electrical circuitry for developing the electric control signal to be applied to a transmit or process the signal collected by a reception coil bobbin.

Sur la partie de gauche (A), on a représenté le circuit 224 associé aux bobines inférieures 220 et sur la partie de droite (B), on a représenté le circuit 226 associé aux bobines supérieures 222. La différence réside dans le mode d'alimentation électrique des différents composants de ces circuits. On the left part (A), there is shown the circuit 224 associated with the lower coils 220 and the right part (B), there is shown the circuit 226 associated with the upper coils 222. The difference lies in the user power supply of the components of these circuits.

On va d'abord décrire le circuit 224. Ce circuit est raccordé aux bornes de la bobine d'émission 242 et de la bobine de réception 244. Le circuit 224 est piloté par un micro contrôleur 58 dont une première série d'entrées 60 reçoit les informations délivrées par les capteurs montés sur l'outil de forage et une série d'entrées-sorties 62 reliées aux actuateurs de l'outil de forage. the circuit will first be described 224. This circuit is connected to terminals of the transmitting coil 242 and the receiving coil 244. The circuit 224 is controlled by a micro controller 58, a first series of entries 60 receives the information supplied by the sensors mounted on the drill bit and a serial input-output 62 connected to the actuators of the drilling tool. Le micro contrôleur 58 est programmé pour convertir sous forme numérique binaire les informations à émettre reçues des capteurs sous forme analogique. The micro controller 58 is programmed to convert the binary digital information to be transmitted received in analog form sensors. Les impulsions correspondantes du signal numérique sont appliquées sur sa sortie 64. Le micro contrôleur 58 est également programmé pour décoder les impulsions binaires qu'il reçoit sur son entrée 66. The corresponding pulses of the digital signal are applied to its output 64. The microcontroller 58 is also programmed to decode binary pulses which it receives at its input 66.

Les composants du circuit 224 sont alimentés par une batterie 68 qui est reliée en permanence à un boîtier d'alimentation 70 et à un circuit de détection de porteuse 72. Lorsque la bobine de détection 244 reçoit un signal, une tension alternative modulée apparaît sur ses bornes et la présence de cette tension est détectée par le circuit 72 qui commande l'activation du boîtier d'alimentation 70. Tous les composants du circuit 224 sont alors alimentés. The components of circuit 224 are powered by a battery 68 which is permanently connected to a supply box 70 and a carrier detect circuit 72. When the detection coil 244 receives a signal, a modulated alternating voltage appears on its terminals and the presence of this voltage is detected by the circuit 72 which controls the activation of the power supply box 70. All components of the circuit 224 are then fed. Le signal électrique recueilli par la bobine de détection 244 est appliqué à un circuit d'entrée 74 et à un filtre 76 qui est accordé sur la fréquence du signal alternatif. The electrical signal obtained by the detection coil 244 is applied to an input circuit 74 and a filter 76 which is tuned to the frequency of the alternating signal. Le signal filtré est appliqué à l'entrée d'un démodulateur 78 qui est calé sur la fréquence prédéterminée du signal alternatif. The filtered signal is applied to the input of a demodulator 78 which is tuned to the predetermined frequency of the alternating signal. Le démodulateur78 délivre sur sa sortie 78a le signal numérique binaire contenant l'information qui est appliquée à l'entre 66 du micro contrôleur 58. A la suite de la phase de réception, le boîtier d'alimentation est commandé pour remettre le circuit 224 en état de veille. The démodulateur78 delivers on its output 78 a binary digital signal containing the information supplied to between 66 micro controller 58. As a result of the reception phase, the power supply is controlled to return the circuit 224 in standby state.

Lorsque le circuit 224 doit émettre vers la bobine 242 un signal d'émission, le boîtier d'alimentation 70 commande l'alimentation des composants du circuit. When the circuit 224 is transmitted to the coil 242 a transmission signal, the power control unit 70 the supply of circuit components.

Le signal alternatif de fréquence prédéterminée est délivré par un oscillateur 82 qui délivre sur sa sortie 84 le signal électrique de fréquence. The alternating signal of predetermined frequency is supplied by an oscillator 82 which delivers on its output 84 the frequency electrical signal.

La sortie 84 est reliée à la borne A d'un commutateur commandable électriquement 86 dont la sortie 88 est reliée à l'entrée d'un amplificateur de sortie 80 lui-même relié à la bobine d'alimentation 242. La borne B du commutateur 86 est reliée à la masse. The output 84 is connected to terminal A of an electrically controllable switch 86 whose output 88 is connected to the input of an output amplifier 80 itself connected to the supply reel 242. The terminal B of the switch 86 is connected to ground. La signal de commande du commutateur 86 est délivré par la sortie 64 du micro contrôleur58 et consiste donc dans un signal numérique binaire S correspondant aux informations à émettre. The control signal of the switch 86 is delivered by the output 64 of the micro contrôleur58 and therefore consists of a binary digital signal S corresponding to the information to be transmitted. Le micro contrôleur 58 contient les éléments de programmation qui permettent de convertir les informations analogiques reçues des capteurs en ce signal numérique. The microcontroller 58 contains the programming elements that convert the analog information received from the sensors in digital signal.

Lorsque le signal S correspond à un 1 (présence d'une impulsion), la borne A du commutateur est reliée à sa sortie 88. Pendant toute la durée de cette impulsion, l'amplificateur 80 reçoit le signal alternatif délivré par l'oscillateur 82. When the signal S corresponds to a 1 (Listing presence of a pulse), the terminal A of the switch is connected to its output 88. For the duration of this pulse, the amplifier 80 receives the AC signal delivered by the oscillator 82 .

En revanche, lorsque le signal S correspond à un 0 (absence d'impulsion), la borne de sortie du commutateur 86 est reliée à la masse et l'amplificateur 80 reçoit une tension nulle. In contrast, when the signal S corresponds to a 0 (no pulse), the output terminal of the switch 86 is grounded and the amplifier 80 receives a zero voltage.

L'amplificateur 80 applique donc à la bobine d'émission 242 un signal alternatif de fréquence prédéterminée qui est modulé par les niveaux logiques du signal S. Ce signal alternatif modulé de commande qui est appliqué à la bobine 242 va produire dans la boucle conductrice fermée un courant électrique ayant la même forme. The amplifier 80 thus applies to the transmitting coil 242 an alternating signal of predetermined frequency which is modulated by the logic levels of the signal S. This modulated alternating control signal which is applied to the coil 242 will produce in the closed conductive loop an electric current having the same shape.

On comprend que, à la fin d'une impulsion du S, le signal de fréquence peut présenter une amplitude quelconque entre son maximum et zéro. It is understood that, at the end of a pulse of S, the frequency signal may have any amplitude between its maximum and zero. Pour éviter des phénomènes de traîne, il serait intéressant que le signal de fréquence soit interrompu lors de son passage par zéro. To avoid dragging phenomena, it would be interesting if the frequency signal is interrupted as it passes through zero. Pour cela, on peut prévoir que le micro contrôleur reçoit une information représentative de l'amplitude du signal de fréquence délivré par l'oscillateur. For this, one can provide that the micro controller receives information representative of the amplitude of the frequency signal from the oscillator. Dès que le signal numérique S passe de la valeur 1 à la valeur, le signal de commande du commutateur 86, pour passer de la borne A à la borne B ne sera émis qu'à l'instant où le signal de fréquence passe par la valeur zéro. As soon as the digital signal S from the value 1 to the value, the control signal of the switch 86 to switch the terminal A to the terminal B will be issued at the instant when the frequency signal passes through the zero.

Ainsi, le train d'alternances correspondant à la valeur numérique 1 se terminera effectivement lors de son passage par zéro. Thus, the train of cycles corresponding to the numerical value 1 is effectively end when it passes through zero.

Cependant, lorsque les propriétés conductrices de la boucle électrique fermée sont médiocres, par exemple dans le cas où l'outil se trouve à une grande profondeur, il peut être intéressant d'augmenter l'énergie électrique du paquet d'alternances du signal alternatif correspondant à un 1. Pour cela, on peut programmer le micro contrôleur 58 pour que lors du passage de 1 à O, le signal alternatif soit interrompu au premier passage de celui-ci par un maximum qui suit la transition de 1 à 0. However, when the conductive properties of the closed control loop is poor, for example where the tool is located at a great depth, it may be advantageous to increase the electric power of the corresponding packet of waves of the AC signal to 1. for this purpose, one can program the microcontroller 58 so that when passing to 1 O, the AC signal is interrupted at the first passage thereof through a maximum following the transition from 1 to 0.

Avantageusement, le micro contrôleur 58 est programmé pour permettre la commande de la mise en oeuvre de l'un ou l'autre de ces modes de modulation du signal alternatif. Advantageously, the micro controller 58 is programmed to enable control of the implementation of one or the other of these modes of modulation of the AC signal.

Le circuit 226 représenté sur la partie B de la figure 3 est identique au circuit 34 sauf en ce qui concerne l'alimentation électrique des composants. The circuit 226 shown in part B of Figure 3 is identical to circuit 34 except with regard to the power components. En effet, ce circuit étant en surface, il n'est pas utile de chercher à limiter la consommation d'énergie électrique. Indeed, this circuit being on the surface, it is not useful to try to limit the consumption of electrical energy. La boîte d'alimentation 70 relie donc en permanence la batterie 68 aux composants du circuit et le circuit de détection de porteuse 72 peut donc être supprimé. The feed box 70 therefore connects permanently the battery 68 to the components of the circuit and the carrier detect circuit 72 can therefore be deleted.

En se référant maintenant aux figures 5 et 6, on va décrire un deuxième mode de réalisation de l'installation de transmission appliqué au cas d'un forage par un outil monté à l'extrémité inférieure d'un train de tubes de forage. Referring now to Figures 5 and 6, will be described a second embodiment of the transmission system applied to the case of drilling by a tool mounted at the lower end of a drill pipe string.

Sur la figure 5, on a représenté en coupe verticale un puits de forage 10 débouchant dans le sol 12 ainsi qu'un outil de forage 14 monté à l'extrémité d'un train de tubes de forage 16 constitué par les tubes de forage 18. On a également représenté schématiquement la tête du puits de forage 20 permettant l'assemblage des tubes de forage les uns aux autres, ainsi que la mise en rotation de ces tubes pour l'activation de l'outil de forage 14. En outre, comme cela est bien connu, le puits de forage 10 est rempli au fur et à mesure de son avancement par une boue de forage conductrice de l'électricité, cette boue de forage remplissant d'une part le passage axial 24 défini par les tubes de forage, ainsi que l'espace annulaire 26 s'étendant entre le train de tubes 16 et la paroi du puits de forage 10. In Figure 5, there is shown in vertical section a wellbore 10 which opens into the floor 12 and a drill bit 14 mounted at the end of a string of drill pipe 16 consisting of drill pipe 18 . There is also shown schematically the head of the borehole 20 allowing the assembly of drill pipes to each other, and the rotation of the tubes for the activation of the drill bit 14. in addition, as is well known, the wellbore 10 is filled as and when it progresses a conductive drilling mud electricity, the drilling mud filling the one hand the axial passage 24 defined by the tubes drilling, as well as the annular space 26 extending between the tubular string 16 and the wall of the wellbore 10.

La paroi interne de chaque tube qui est référencée 1 8a est recouverte par une couche 28 d'un matériau isolant ainsi que le montre la figure 6. Cette couche isolante peut être réalisée par exemple à l'aide d'une résine isolante ou d'une peinture spéciale relativement résistante, par rylsanisation, ou encore par un traitement thermique spécifique de la face interne du métal constituant le tube de forage. The inner wall of each tube that is referenced 1 8a is covered with a layer 28 of an insulating material as shown in Figure 6. This insulating layer may be made for example using an insulating resin or a relatively resistant special paint by rylsanisation, or by a specific heat treatment of the inner face of the metal constituting the drill pipe. L'ensemble du train de tubes constitue ainsi un manchon isolant dans lequel est contenue la boue de forage conductrice. The whole pipe string is thus an insulating sleeve in which is contained the conductive drilling mud.

L'isolation interne 28 des tubes 18 sépare donc les milieux conducteurs de l'électricité 24 et 26 sur toute la longueur du train de tubes. The internal insulation 28 of the tubes 18 thus separates the conductive media of electricity 24 and 26 over the entire tubing string length.

Afin de réaliser une boucle fermée conductrice de l'électricité, on crée à l'extrémité inférieure et à l'extrémité supérieure des milieux conducteurs 24 et 26 une liaison conductrice. In order to achieve a closed loop conductor of electricity, is created at the lower end and the upper end of the conducting media 24 and 26 a conducting connection. Pour cela, comme le montre la figure 6, on prévoit que la couche d'isolation interne 28 du tube 18i sur lequel est monté l'outil de forage est supprimée à l'extrémité inférieure 18' de ce tube. For this, as shown in Figure 6, provides that the inner insulating layer 28 of the tube 18i on which is mounted the drilling tool is removed at the lower end 18 'of the tube. Ainsi, on réalise une connexion électrique entre les extrémités inférieures des milieux conducteurs 24 et 26. A l'extrémité supérieure des milieux conducteurs 24 et 26, on réalise également une liaison électrique par tout moyen convenable. Thus, there is provided an electrical connection between the lower ends of conductive media 24 and 26. At the upper end of the conducting media 24 and 26, there is also an electrical connection by any suitable means. On obtient ainsi une boucle fermée conductrice de l'électricité constituée d'une part par la colonne 24 de boue conductrice et d'autre part par le train de tubes 18 et la zone annulaire externe de boue de forage. Thus, a conductive closed loop electrically constituted firstly by column 24 of conductive slurry and secondly by the tubular string 18 and the outer annular zone drilling mud.

L'installation comprend également un premier appareil électrique 100 pour injecter un courant électrique dans la boucle fermée conductrice ou pour recueillir un courant qui y circule et monté à l'extrémité inférieure du train de tubes et un deuxième appareil électrique 102 ayant les mêmes fonctions que le premier mais maintenu à l'extrémité supérieure de la boucle conductrice fermée. The installation also comprises a first electrical apparatus 100 for injecting an electric current into the conductive closed loop or to collect a current flowing therein and mounted to the lower end of tubes of the train and a second electrical device 102 having the same functions as the first but maintained at the upper end of the closed conductive loop. Plus précisément, l'appareil 100 est monté dans le tube inférieur 1 8i au-dessus de la portion terminale 18' dépourvue d'isolant interne et l'appareil 102 est maintenu dans le train de tubes à un niveau légèrement inférieur au niveau supérieur du milieu conducteur 26. More specifically, the apparatus 100 is mounted in the lower tube 1 8i above the terminal portion 18 'devoid of inner insulator 102 and the apparatus is maintained in the tubing string at a slightly lower level to the upper level of the conductive medium 26.

Chaque appareil 100 ou 102 est constitué par un tore magnétique 104, de préférence réalisé en ferrite, et par deux bobines 106 et 108 dont les spires sont enroulées sur le tore. Every 100 or 102 unit is constituted by a magnetic core 104, preferably made of ferrite, and two coils 106 and 108 whose turns are wound on the torus. La bobine 106 sert à injecter un courant dans la boucle conductrice fermée et la bobine 108 sert à recueillir le courant circulant dans la boucle conductrice fermée. The coil 106 is used to inject a current in the closed conductive loop and the coil 108 is used to collect the current flowing in the closed conductive loop. Les bobines 106 et 108 de l'appareil 100 sont reliées à un circuit électrique 34 alors que les bobines 106 et 108 de l'appareil 102 sont reliées au circuit de surface 36. The coils 106 and 108 of the apparatus 100 are connected to an electric circuit 34 while the coils 106 and 108 of the apparatus 102 are connected to the surface circuit 36.

Les circuits 34 et 36 associés aux appareils électriques 100 et 102 sont respectivement identiques aux circuits 224 et 226 décrits en liaison avec la figure 3. Il n'est donc pas utile de les décrire à nouveau. The circuits 34 and 36 associated with the electrical devices 100 and 102 are respectively identical to the circuits 224 and 226 described in connection with Figure 3. It is thus unnecessary to describe them again.

Claims (10)

REVENDICATIONS
1. Installation de transmission d'informations dans une excavation de forage (204, 10) équipée d'un outil de forage (202, 14) servant à réaliser cette excavation entre le fond de l'excavation et la surface du sol, ledit outil étant suspendu à des éléments au moins en partie conducteurs de l'électricité (210, 18), et le contenu de ladite excavation y compris lesdits éléments étant aptes à constituer une boucle fermée conductrice de l'électricité, caractérisée en ce qu'elle comprend: 1. information transmission installation in a drill excavation (204, 10) equipped with a drilling tool (202, 14) for performing the excavation between the bottom of the excavation and the ground surface, said tool being suspended elements at least partially electrically conductive (210, 18), and the contents of said excavation including said elements being adapted to constitute a conductive closed loop electrically, characterized in that it comprises :
- un premier appareil électrique (220, 100) disposé à proximité dudit outil pour émettre et/ou recevoir un courant électrique circulant dans ladite boucle fermée; - a first electrical device (220, 100) disposed proximate to said tool for emitting and / or receiving an electrical current circulating in said closed loop;
- un deuxième appareil électrique (222, 102) disposé à proximité de la surface du sol pour émettre et/ou recevoir un courant électrique circulant dans ladite boucle fermée; - a second electric device (222, 102) disposed proximate the surface for emitting and / or receiving an electrical current circulating in said closed loop;
- des moyens (58) pour convertir une information à transmettre sous forme d'une suite d'impulsions, - means (58) for converting information to be transmitted as a pulse sequence,
- des moyens (85) pour élaborer un signal électrique de commande de fréquence prédéterminée modulé en fonction desdites impulsions, - means (85) for generating an electrical signal of predetermined frequency modulated control in accordance with said pulses,
- des moyens (80, 34) pour appliquer à un desdits appareils ledit signal électrique de commande pour qu'il émette un courant électrique correspondant audit signal électrique de commande ; - means (80, 34) for applying to one of said apparatus said electrical control signal to emit an electric current corresponding to said electrical control signal; et and
- des moyens (22, 36) pour recevoir dudit deuxième appareil électrique ledit courant électrique qui a transité dans ladite boucle fermée. - means (22, 36) for receiving said second electrical device said electric current being passed through said closed loop.
2. Installation de transmission d'informations selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit outil de forage (202) est suspendu à des éléments (210) au moins en partie conducteurs comprenant au moins des câbles métalliques ou des conduites flexibles au moins en partie conductrices; 2. Information transmission system according to claim 1, characterized in that said drilling tool (202) is suspended on the elements (210) at least part of conductors comprising at least metal cables or flexible pipes at least conductive part;
en ce que ladite boucle électrique fermée est constituée par deux desdits éléments (210) au moins en partie conducteurs ; in that said closed control loop is formed by two of said elements (210) at least partially conductive; et and
en ce que lesdits premier et deuxième appareils électriques (220, 222) sont montés, chacun, sur un desdits éléments. in that said first and second electric devices (220, 222) are mounted, each on one of said elements.
3. Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que chaque appareil (220, 222) comprend un tore magnétique (240) entourant un desdits éléments au moins en partie conducteur (21 0), une première bobine émettrice (242, 244) montée sur ledit tore et une deuxième bobine réceptrice (244, 242) montée sur ledit tore. 3. Installation according to claim 2, characterized in that each device (220, 222) comprises a magnetic core (240) surrounding one of said members at least partially conductive (21 0), a first transmitting coil (242, 244) mounted on said core and a second receiving coil (244, 242) mounted on said core.
4. Installation de transmission d'informations selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit outil de forage (14) est suspendu à l'extrémité inférieure d'un train de tubes de forage (18) conducteurs de l'électricité dont la face interne (18a) est recouverte d'une couche isolante (28) et en ce que l'excavation de forage est remplie d'une boue de forage conductrice de l'électricité remplissant également l'intérieur dudit train de tubes; 4. Installation for transmitting information according to claim 1, characterized in that said drilling tool (14) is suspended at the lower end of a drill pipe string (18) electrically conductive whose face internal (18a) is covered with an insulating layer (28) and in that the drilling excavation is filled with a conductive drilling mud electricity also filling the interior of said pipe string;
en ce que ladite boucle fermée est constituée d'une part par la boue de forage (24) remplissant lesdits tubes de forage et d'autre part par le train de tubes (18) et par la boue de forage (26) dans ladite excavation à l'extérieur desdits tubes de forage; in that said closed loop is constituted on the one hand by the drilling mud (24) filling said drill pipe, and secondly by the string (18) and by the drilling mud (26) in said excavation outside said drill pipe; et and
en ce que ledit premier appareil électrique (102) est monté à proximité de l'extrémité supérieure du train de tubes et ledit deuxième appareil de mesure (100) à proximité de l'extrémité inférieure du train de tubes. in that said first electrical device (102) is mounted near the upper end of tubing string and said second measuring device (100) near the lower end of tubing string.
5. Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que chaque appareil électrique comprend un tore magnétique(l04) monté à l'intérieur du train de tubes, une première bobine émettrice (106) montée sur ledit tore et une deuxième bobine réceptrice (108) montée sur ledit tore. 5. Installation according to claim 4, characterized in that each electric apparatus comprises a magnetic core (l04) mounted within the tubular string, a first transmitting coil (106) mounted on said core and a second spool (108 ) mounted on said core.
6. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte, sur le premier appareil (100, 220), des moyens de conversion analogique/numérique (58) pour convertir les données à transmettre en une suite d'impulsions, une bobine émettrice (106, 242), un générateur de courant alternatif(82) relié à la bobine émettrice, un commutateur(86) monté entre le générateur de courant alternatif et la bobine émettrice et actionné par les moyens convertisseurs de façon à faire passer le courant alternatif (I) dans la bobine émettrice en présence d'une impulsion (1) et à ne pas le faire passer en l'absence d'impulsion (0), et, sur le second appareil, une bobine réceptrice (244, 108) pour recueillir ladite suite d'impulsions, et des moyens (58) reliés à la bobine réceptrice pour reconstituer ladite suite d'impulsions (S). 6. Installation according to claim 1, characterized in that it comprises, on the first apparatus (100, 220), analogue / digital conversion means (58) for converting data to be transmitted in a sequence of pulses, a transmitter coil (106, 242), an alternating current generator (82) connected to the transmitter coil, a switch (86) connected between the AC generator and the transmitter coil and actuated by the converter means so as to pass the alternating current (I) in the transmitting coil in the presence of a pulse (1) and does not pass in the absence of a pulse (0), and, on the second apparatus, a receiving coil (244, 108 ) for collecting said succession of pulses, and means (58) connected to the receiving coil to reconstruct said series of pulses (S).
7. Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle comporte un module de mise en veille (78) qui est apte à activer l'ensemble des modules électriques présents sur l'un des appareils lorsqu'un courant induit (I) circule dans le circuit électrique fermé et à désactiver ces modules après qu'un intervalle de temps prédéterminé se soit écoulé depuis la dernière détection d'un courant induit (I) dans le circuit électrique fermé. 7. Installation according to claim 6, characterized in that it comprises a standby module (78) which is able to activate all electrical modules on one of the devices when induced current (I) circulates in the closed electrical circuit and to disable these modules after a predetermined time interval has elapsed since the last detection of an induced current (I) in the closed electrical circuit.
8. Installation selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisée en ce qu'elle comporte également, sur le second appareil, un convertisseur analogique/numérique (58), une bobine émettrice (242), un générateur de courant (82) relié à la bobine émettrice, un commutateur (86) monté entre le générateur de courant alternatif et la bobine émettrice et actionné par le convertisseur de manière à faire passer le courant alternatif (I) dans la bobine émettrice en présence d'une impulsion (1) et à ne pas le faire passer en l'absence d'impulsion (0) et, sur le premier appareil, une bobine réceptrice (244) et des moyens reliés à la bobine réceptrice pour reconstituer ladite suite d'impulsions. 8. Installation according to any one of claims 6 and 7, characterized in that it also comprises, on the second apparatus, an analog / digital converter (58), a transmitter coil (242), a current generator (82 ) connected to the transmitter coil, a switch (86) connected between the AC generator and the transmitter coil and actuated by the converter so as to change the alternating current (I) in the transmitting coil in the presence of a pulse ( 1) and does not pass in the absence of a pulse (0) and, on the first apparatus, a receiving coil (244) and means connected to the receiving coil to reconstruct said series of pulses.
9. Installation selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens (58) de détection de phases du signal délivré par le générateur de courant alternatif (82) pour actionner le commutateur (86) pour qu'il ne passe en position (B) de commutation entre le générateur de courant alternatif et le potentiel nul qu'au moment où le courant délivré par le générateur s'annule au cours de son alternance, lors du passage d'une impulsion (1) à une absence d'impulsion (0). 9. Installation according to any one of claims 7 and 8, characterized in that it comprises means (58) phases of the detection signal output from the AC generator (82) for actuating the switch (86) for it goes into position (B) for switching between the AC generator and the zero potential at the time when the current delivered by the generator is canceled during its swing, during the passage of a pulse ( 1) an absence of a pulse (0).
10. Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle comporte un module de détection de phases (58) relié au générateur de courant alternatif (82), qui actionne le commutateur (86) pour qu'il ne passe en position (B) de commutation entre le générateur de courant alternatif et le potentiel nul, qu'au moment où le courant délivré par le générateur est maximum au cours de son alternance lors du passage d'une impulsion (1) à une absence d'impulsion (0). 10. Installation according to claim 9, characterized in that it comprises a phase detector module (58) connected to the alternating current generator (82), which actuates the switch (86) so that it pass through the position ( B) switching between the AC generator and the zero potential, that when the current supplied by the generator is maximum during its swing during the passage of a pulse (1) to an absence of a pulse ( 0).
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