FR2814494A1 - Moteur de trepan de carottage ameliore et procede pour obtenir un echantillon de carotte de materiau - Google Patents
Moteur de trepan de carottage ameliore et procede pour obtenir un echantillon de carotte de materiau Download PDFInfo
- Publication number
- FR2814494A1 FR2814494A1 FR0112265A FR0112265A FR2814494A1 FR 2814494 A1 FR2814494 A1 FR 2814494A1 FR 0112265 A FR0112265 A FR 0112265A FR 0112265 A FR0112265 A FR 0112265A FR 2814494 A1 FR2814494 A1 FR 2814494A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- rotation
- rotor
- thrust
- drive shaft
- tubular
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 title description 11
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 24
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000013519 translation Methods 0.000 claims description 2
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims 3
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 claims 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 abstract description 27
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 21
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 description 9
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 8
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 6
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 5
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 5
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 5
- 244000000626 Daucus carota Species 0.000 description 4
- 235000002767 Daucus carota Nutrition 0.000 description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 3
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 238000009527 percussion Methods 0.000 description 2
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 230000036346 tooth eruption Effects 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000010720 hydraulic oil Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B4/00—Drives for drilling, used in the borehole
- E21B4/04—Electric drives
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B4/00—Drives for drilling, used in the borehole
- E21B4/18—Anchoring or feeding in the borehole
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B44/00—Automatic control systems specially adapted for drilling operations, i.e. self-operating systems which function to carry out or modify a drilling operation without intervention of a human operator, e.g. computer-controlled drilling systems; Systems specially adapted for monitoring a plurality of drilling variables or conditions
- E21B44/005—Below-ground automatic control systems
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B49/00—Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells
- E21B49/02—Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells by mechanically taking samples of the soil
- E21B49/06—Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells by mechanically taking samples of the soil using side-wall drilling tools pressing or scrapers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Soil Sciences (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
- Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
Abstract
La présente invention concerne un trépan de carottage amélioré pour utilisation dans l'obtention d'un échantillon de carotte de la paroi latérale d'un trou de forage percé. Elle fournit une possibilité de commande de la rotation, de l'extension et de la rétraction du trépan de carottage (18) par rapport à la paroi latérale, sans faire intervenir de liaisons de positionnement compliquées et en conservant l'espace devant être utilisé dans des outils minces prévus pour une utilisation en fond de puits. Le trépan comprend un moteur de mise en rotation (24) et un moteur de poussée (34).
Description
Moteur de trépan de carottage amélioré et procédé pour obtenir un
échantillon de carotte de matériau Champ de l'Invention La présente invention concerne un moteur de trépan de carottage amélioré et un procédé pour obtenir un échantillon de carotte de matériau venant
de la paroi latérale d'un puits foré.
Arrière-plan de l'Art concerné Les puits sont, de façon générale, percés dans la croûte terrestre pour récupérer des dépôts naturels d'hydrocarbure et d'autres matériaux souhaitables et que l'on rencontre naturellement, qui sont piégés dans les formations géologiques. Un puits de petite dimension est foré dans le sol et dirigé vers l'emplacement géologique visé, depuis une plate-forme de forage située à la surface. Dans les opérations classiques de "forage rotatif", la plate-forme de forage fait tourner un train de forage constitué de joints tubulaires d'un tuyau de forage en acier, qui sont reliés ensemble pour faire tourner un ensemble de fond de trou (bottom hole assembly ou BHA) et un trépan de forage qui sont reliés à l'extrémité inférieure du train de forage. Dans les opérations de forage, un fluide de forage, que l'on appelle usuellement de la boue de forage, est pompé et mis en circulation pour le descendre à l'intérieur du tube de forage, en passant par le BHA et le trépan de forage, et en retournant vers la surface dans la partie annulaire. Le carottage est, de façon générale, un processus permettant d'enlever une partie intérieure de matériau, en découpant avec un instrument. Bien que certains matériaux meubles puissent être carottés en provoquant un déplacement forcé en translation dans le matériau d'une douille de carottage, par exemple un sol ou une pomme, des matériaux plus durs, généralement, demandent d'avoir une découpe faite avec des trépans de carottage rotatifs; c'est-à-dire des trépans cylindriques creux ayant des dents de carottage disposées autour de l'extrémité de carottage circonférentielle du trépan. Le matériau carotté est généralement capturé à l'intérieur de l'appareil de carottage pour être récupéré depuis le forage de puits. Le carottage est typiquement utilisé pour éliminer des parties indésirables des matériaux ou pour obtenir un échantillon représentatif du matériau aux fins d'analyse pour obtenir de l'information concernant ses propriétés physiques. Le carottage est utilisé de façon importante pour déterminer les propriétés physiques des formations géologiques de fond de puits que l'on rencontre dans une exploration
et un développement de nature minérale ou de pétrole.
Le carottage classique des puits ayant été forés pour récupérer des hydrocarbures d'origine naturelle est effectué en utilisant un trépan de carottage et un carottier fixé à l'extrémité d'un train de forage. La carotte est capturée à l'intérieur du carottier au fur et à mesure que le trépan de carottage rotatif pénètre dans la formation présentant un intérêt. Ce processus de carottage interrompt sensiblement le processus de forage normal, parce que l'outil de forage doit être enlevé de l'extrémité du train de forage et doit être remplacé par un trépan de carottage. De cette manière, le carottage peut prendre beaucoup de temps et être très coûteux. Cependant, ce procédé assure usuellement un taux élevé de succès dans l'obtention d'échantillons de carottage pour la totalité de la
formation forée de cette manière.
Classiquement, le carottage rotatif de paroi latérale est caractérisé par l'utilisation d'un trépan de carottage ayant une configuration cylindrique creuse et des dents de découpage noyées autour de la circonférence à une extrémité ouverte. L'outil de carottage est globalement entraîné en rotation autour de son axe lorsqu'il est forcé conte la paroi latérale du puits. Lorsqu'un échantillon de carottage est découpé de la paroi latérale, l'échantillon de carottage est introduit dans le carottier défini par les parois intérieures du trépan de carottage. La vitesse de rotation optimale du trépan de carottage et le poids optimal au trépan (la valeur de la force axiale sollicitant le trépan pour qu'il pénètre par la paroi latérale) sont globalement déterminés par le type de formation carottée et par les caractéristiques
physiques du trépan de carottage.
Le pétrole et autres dépôts de minéraux ou de gaz d'origine naturelle résident souvent dans des formations géologiques poreuses, profondément situées dans la croûte terrestre. Une formation présentant un intérêt dans un puits foré peut être l'objet de recherches, en utilisant un trépan de carottage pour obtenir des échantillons de roche représentatifs, pris de la paroi du puits adjacente à la formation présentant un intérêt. L'échantillon de roche représentatif est généralement carotté depuis la formation en utilisant un trépan de carottage creux, cylindrique. Les échantillons de roche obtenus par un carottage de paroi latérale sont globalement appelés des "échantillons de carottage". Les échantillons de carottage sont physiquement enlevés de la paroi du puits et récupérés à l'intérieur du trépan de
carottage pour être transportés à la surface.
L'analyse et l'étude des échantillons de carottage permettent aux ingénieurs et aux géologues d'obtenir des paramètres de formation importants, tels que la capacité de stockage de réservoir (porosité), le potentiel de flux (perméabilité) de la roche qui constitue la formation, la composition des hydrocarbures ou des minéraux récupérables, résidant dans la formation, et le niveau de saturation d'eau irréductible de la roche. Ces estimations sont cruciales pour ensuite concevoir et mettre en oeuvre le programme de réalisation du puits permettant la production de formations et de zones sélectionnées déterminées comme étant économiquement intéressantes en se basant sur les données ayant été obtenues
d'après l'échantillon de carottage.
Plusieurs outils et procédés de carottage permettant d'obtenir des échantillons de carotte ont été utilisés dans un carottage de paroi latérale classique. Il existe globalement deux types de procédés et d'appareils de carottage, précisément le carottage rotatif et le carottage par percussion. La présente invention est orientée sur le carottage rotatif, qui est le procédé préféré du fait de la
qualité de l'échantillon de carottage obtenu.
Le carottage rotatif des parois latérales implique globalement le fait de forcer une extrémité de coupe circonférentielle ouverte et exposée d'un trépan de carottage cylindrique creux à se placer contre la paroi du puits et à faire tourner le trépan de carottage pour favoriser le découpage au niveau de l'extrémité avant. Le trépan de carottage est fixé contre la paroi du puits sur la zone ou la formation présentant un intérêt, le trépan de carottage rotatif étant orienté en direction de la paroi du puits. Le trépan de carottage est déployé radialement vers l'extérieur en s'écartant de l'axe du trépan de
carottage et en direction de la paroi du puits.
Le trépan de carottage est généralement couplé à un moteur de carottage par l'intermédiaire d'un arbre extensible ou bien d'une liaison mécanique. La tige ou la liaison fait avancer le trépan de carottage rotatif axialement en direction de la paroi latérale pour placer l'extrémité de couple du trépan de carottage en contact avec la paroi latérale. Le trépan de carottage pénètre dans la paroi latérale en enlevant de la roche
située dans une zone de découpe cylindrique.
L'extrémité de découpe circonférentielle du trépan de carottage comporte une pluralité de dents et est souvent garnie par des carbures, des diamants ou d'autres matériaux, qui présentent une dureté de niveau supérieure, lorsqu'il s'agit de découper de la roche. Un échantillon de carotte à forme cylindrique est logé dans le volume intérieur creux du trépan de carottage, lorsque le découpage de l'échantillon de carottage progresse. Après avoir inséré un échantillon de carotte de longueur souhaitée, l'échantillon de carottage est rompu de la roche de la formation en cassant la liaison restante (section transversale radiale) à l'intérieur de l'extrémité de découpage ouverte du trépan de carottage. Le trépan de carottage et l'échantillon de carotte qui est situé en lui sont récupérés dans le trépan de carottage par une rétraction de l'arbre ou de la liaison utilisée pour déployer le trépan de carottage à sa position déployée. L'échantillon de carotte récupéré peut être éjecté du trépan de carottage vers l'intérieur du trépan de carottage, pour permettre d'utiliser le trépan de carottage pour obtenir des échantillons subséquents aux mêmes profondeurs ou à des profondeurs différentes. Le carottage rotatif est le procédé préféré d'obtention d'un échantillon de carotte, du fait que l'échantillon de carotte conserve ses propriétés d'écoulement et de stockage, sans qu'il y ait fracture
ou compactage dans le carottage par percussion.
Cependant, obtenir un carottage rotatif efficace
demande une utilisation efficace d'un espace limité.
Du fait du nombre de composants et des manipulations physiques nécessaires pour récupérer un échantillon de carotte d'une paroi latérale classique, le carottage de paroi latérale rotatif classique pose de nombreux défis associés à la limitation de l'espace dont on dispose en fond de puits. Etant donné que les puits sont forés avec succès pour atteindre des formations plus profondes et que des forages de puits directionnels s'éloignent de plus en plus de l'emplacement vertical proprement dit du site en surface, ces puits deviennent nécessairement de dimension plus petite, ce qui fait qu'ils fournissent moins d'espace pour le positionnement, le déploiement et le fonctionnement de dispositifs de carottage classiques. Bien qu'il soit favorable d'obtenir un échantillon représentatif en quantité aussi grande que ce que l'on peut obtenir depuis la paroi latérale, des limitations physiques s'imposent qui rendent difficile et coûteuse l'obtention d'un plus grand échantillon de carotte. La longueur de l'échantillon de carotte est limitée par la course ou le déplacement du trépan de carottage. C'est-à-dire que, à partir du moment o les dents de découpage du trépan de carottage touchent au départ la paroi latérale, le déplacement axial maximal dans la paroi latérale est déterminé par les
caractéristiques mécaniques du trépan de carottage.
La configuration mécanique des trépans de carottage de l'art antérieur est dictée par plusieurs paramètres différents. Pour ce qui concerne le découpage, le trépan de carottage rotatif doit être entraîné en rotation sur son axe, en utilisant une certaine source portative de puissance mécanique, contenue à l'intérieur du trépan de carottage. Des moteurs, qui font tourner le trépan de carottage dans les trépans de carottage, sont typiquement des moteurs hydrauliques qui sont entraînés par de l'huile à haute pression fournie par une pompe entraînée par un moteur électrique. La pompe à huile hydraulique entraînée par un moteur électrique est mue par l'électricité fournie au moteur par un câble conducteur qui est utilisé pour lever, abaisser, commander et, de façon générale, positionner le trépan de carottage à l'intérieur du puits de forage. La rotation du trépan de carottage est typiquement obtenue en couplant le trépan de carottage au moteur hydraulique, en utilisant une liaison mécanique. En outre, lors du déploiement, le trépan de carottage doit être déployé de l'intérieur du boîtier du trépan de carottage vers l'extérieur, vers la paroi latérale externe et puis déployé encore, pour pénétrer dans la paroi latérale durant le processus de rotation du trépan de carottage, afin de découper l'échantillon de carotte. Enfin, après avoir achevé de découper l'échantillon de carotte, le trépan de carottage et l'échantillon de carotte y étant contenus doivent être rétractés à l'intérieur du trépan de carottage. Si d'autres échantillons de carotte subséquents doivent être obtenus en utilisant le même motif de carottage, l'échantillon de carotte doit être éjecté du trépan de carottage et stocké à l'intérieur du trépan de carottage pour transport à la surface. La totalité des dispositifs mécaniques, le moteur hydraulique, la liaison mécanique du moteur au trépan de carottage pour la rotation et le déploiement
du trépan de carottage et le trépan de carottage lui-
même doivent être "stockés" à leur configuration inactive à l'intérieur du boîtier de trépan de carottage de petite dimension, jusqu'à ce que le trépan soit en une position voisine de la zone présentant un intérêt dans la paroi latérale. Une fois utilisé, le trépan de carottage doit fournir la rotation nécessaire, ainsi que l'extension et la rétraction du trépan de carottage, pour obtenir avec succès un échantillon de carotte. Les défis physiques et dimensionnels sont considérables et la présente invention fournit un dispositif plus efficace et compact et un procédé permettant d'obtenir
l'échantillon de carotte.
Les dispositifs de carottage additionnels, rencontrés dans l'art antérieur, sont globalement très complexes mécaniquement et en tant que tels sont sujets à une grande variété de défaillances en fonctionnement, les rendant fortement non fiables dans l'environnement de fond de puits. En résultat, beaucoup de sociétés pétrolières hésitent à les utiliser du fait du mauvais taux de succès souvent rencontré dans la récupération des échantillons de
carotte de paroi latérale.
Il faut avoir un dispositif qui se déploie et applique une force par le trépan de carottage contre la paroi latérale, qui rétracte le trépan de carottage à l'intérieur de l'outil de carottage après avoir obtenu l'échantillon de carotte et faire tourner le trépan de carottage à une vitesse angulaire souhaitée tout au cours du processus de découpage de l'échantillon de carotte. Il faut avoir un dispositif qui peut déployer, rétracter et faire tourner le trépan de carottage sans utiliser de liaison mécanique
compliquée qui prenne un espace important, c'est-à-
dire un dispositif qui soit efficacement "replié" lorsque, une fois en position non déployée, inactive, il prend peu de place à l'intérieur de l'outil de carottage. Il faut avoir un moteur de carottage amélioré qui soit suffisamment compact pour que l'on puisse utiliser deux moteurs de carottage ou plus dans un outil de carottage unique pour obtenir une
pluralité d'échantillons.
La présente invention fournit une solution au problème du carottage classique en paroi latérale dans l'environnement à espace limité des forages de puits de petite dimension. La récupération et l'analyse des échantillons de carotte à leur état non endommagé fournit une information géologique appréciable qui améliore de façon considérable l'analyse et la prise de décision de la part du géologue de la société pétrolière. Résumé de l'Invention La présente invention fournit un moteur de carottage amélioré qui, en réalité, est constitué de deux moteurs, un moteur d'entraînement en rotation et un moteur de poussée, qui travaillent conjointement pour commander la rotation, l'application d'un poids sur le trépan et l'extension ou la rétraction du trépan de carottage. Le moteur de mise en rotation est constitué d'un stator de mise en rotation, d'un rotor de mise en rotation et d'une douille de rotor de mise en rotation. Le moteur de poussée, de manière analogue, est constitué d'un stator de poussée, d'un
rotor de poussée et d'une douille de rotor de poussée.
Ces deux moteurs sont chacun couplés à un arbre d'entraînement de conception spéciale susceptible
d'être relié à son extrémité à un trépan de carottage.
L'arbre d'entraînement est conçu pour tourner sous l'actionnement du moteur de mise en rotation et se déployer et se rétracter, du fait de l'actionnement du moteur de poussée. L'extension de l'arbre d'entraînement et du trépan de carottage vers la paroi latérale et la rétraction subséquente de l'arbre d'entraînement et du trépan de carottage retourné à l'intérieur de le trépan de carottage de carottage sont effectuées en faisant varier la vitesse du moteur de poussée par rapport à la vitesse du moteur de mise en rotation. Cette conception permet d'avoir un groupement extrêmement efficace d'un ou plusieurs des moteurs de carottage améliorés à l'intérieur d'un
trépan de carottage de fond de puits unique.
Brève Description des Dessins
La figure 1 est une vue de côté en coupe représentant le moteur de carottage amélioré à sa
position non déployée.
La figure 2 est une vue de côté en coupe représentant le moteur de carottage amélioré à sa
position partiellement déployée.
La figure 3 est une vue en perspective représentant la configuration de l'arbre d'entraînement présentant des fentes axiales et des filetages superposés sur les cannelures d'arbre
formées entre eux.
La figure 4 est une vue en perspective en coupe représentant la configuration de la douille de rotor de mise en rotation comportant des cannelures internes conçues pour venir en prise avec coulissement dans les fentes d'arbre, sur la face externe de l'arbre
d'entraînement.
La figure 5 est une vue en perspective en coupe représentant la configuration de la douille de rotor de poussée ayant des filets internes conçus pour venir en prise avec les filets disposés sur les cannelures d'arbre se trouvant sur la surface externe de l'arbre
d'entraînement entre les fentes d'arbre.
Description détaillée de l'Invention
les figures 1 et 2 sont des vues en coupe d'un mode de réalisation préféré de l'outil de carottage 10 de la présente invention dans ses configurations non
déployée et partiellement déployée, respectivement.
Une configuration partiellement déployée est un terme voulant signifier que l'arbre d'entraînement 44 et le trépan de carottage ont été partiellement déployés extérieurement depuis l'outil de carottage 10 vers leur position déployée qui est en corrélation avec le carottage d'un échantillon de carotte de paroi latérale Le dispositif de carottage 10 est constitué de deux moteurs séparés ou indépendants qui sont commandés de façon coopérative: un moteur de mise en rotation pour faire tourner l'arbre d'entraînement 44 et un moteur de poussée pour déplacer axialement l'arbre d'entraînement 44, tandis qu'il tourne, le déplacement axial se faisant soit vers la paroi latérale pour effectuer le carottage (le sens de la droite sur les figures 1 et 2) ou bien la rétraction depuis la paroi latérale pour pénétrer dans l'outil de carottage 10. La puissance nécessaire pour faire tourner l'arbre d'entraînement 44 durant le processus de carottage va probablement dépasser ce qui est nécessaire pour faire pénétrer l'arbre d'entraînement 44 dans la formation. Il est possible par conséquent que le moteur de mise en rotation soit plus grand et génère plus de puissance que ce que va générer le moteur de poussée. Le moteur de mise en rotation comprend un stator de mise en rotation 24, un rotor de mise en rotation 22 et une douille de rotor de mise en rotation 23, chacun disposé concentriquement autour d'un axe central 17 commun. Le stator de mise en rotation 24 comprend typiquement des enroulements de fil conducteur de l'électricité, enroulés pour induire un couple électromagnétique sur le rotor de mise en rotation 22 lorsque du courant électrique est passé par les enroulements du stator de mise en rotation 24. Le rotor de mise en rotation 22 est disposé concentriquement à l'intérieur du stator de mise en rotation 24, et devra être positionné en communication électromagnétique proche avec le stator de mise en rotation 24, sans venir en contact avec le stator de mise en rotation 24. Cette relation intimement espacée entre le stator de mise en rotation 24 et le rotor de mise en rotation 22 peut être conservée de toute manière classique, y compris le montage du stator et du rotor à l'intérieur d'une structure ou d'un boîtier 12 commun. Bien que le stator de mise en rotation 24 soit stationnaire par rapport au boîtier 12, le rotor de mise en rotation 22 tourne autour d'un axe central, et est monté ou fixé
sur le boîtier 12, sur des paliers ou des coussinets.
La figure 4 est une vue en coupe en perspective de la douille de rotor de mise en rotation 23, ayant ses cannelures de douilles 145 s'étendant radialement vers l'intérieur, assurant l'interface ou l'ajustement avec les fentes d'arbre 45 correspondantes de l'arbre d'entraînement 44 représenté sur la figure 3. La douille de rotor de mise en rotation 23 est une douille cylindrique creuse avec un diamètre intérieur identique ou légèrement supérieur au diamètre extérieur de l'arbre d'entraînement 44, et les cannelures de douille 145, s'étendant radialement intérieurement en direction du centre de la cavité de la douille de rotor de mise en rotation 23, sont logées à coulissement à l'intérieur des fentes d'arbre 45 de l'arbre d'entraînement 44 lorsque la douille de rotor de mise en rotation 23 est placée sur l'arbre d'entraînement 44. La douille de rotor de mise en rotation 23 est, de préférence, couplée ou fixée au rotor de mise en rotation 22. En variante, la douille de rotor de mise en rotation 23 et le rotor de mise en rotation 22 peuvent être un composant solidaire, la douille de rotor de mise en rotation 23 étant formée sur la surface intérieure du rotor de mise en rotation 22. De toute manière, la douille de rotor de mise en rotation 23 a une surface tournée vers
l'intérieur, qui est munie de cannelures.
En revenant aux figures 1 et 2, le moteur de poussée est de construction similaire au moteur de mise en rotation. Spécifiquement, le moteur de poussée est constitué d'un stator de poussée 34, d'un rotor de poussée 32 et d'une douille de rotor de poussée 33, chacun disposé concentriquement autour d'un axe central 17 commun. Le stator de poussée 34 comprend typiquement des enroulements en fil conducteur de l'électricité, enroulés pour induire une force magnétique sur le rotor de poussée 32 lorsqu'un courant électrique est passé par les enroulements du stator de poussée 34. Le rotor de poussée 32 est disposé concentriquement dans le stator de poussée 34 et devra être positionné en communication électromagnétique proche avec le stator de poussée 34,
sans venir en contact avec le stator de poussée 34.
Cette relation intimement espacée, entre le stator et le rotor, peut être conservée de toute manière classique, y compris le montage du stator et du rotor dans une structure ou un boîtier 12 commun. Bien que le stator soit stationnaire par rapport au boîtier 12, le rotor tourne ou vire autour d'un axe central et, par conséquent, est monté ou fixé sur le boîtier sur
des paliers ou sur des coussinets.
La figure 5 est une vue en coupe en perspective de la douille de rotor de poussée 33 portant des filets 146 formés sur la surface intérieure, radialement intérieure, devant s'ajuster avec des filets correspondants formés sur la surface extérieure des cannelures d'arbre 48 de l'arbre d'entraînement 44 représenté sur la figure 3. La douille de rotor de poussée 33 et le rotor de poussée 32 couplés, sont entraînés en rotation autour de l'arbre d'entraînement 44 par application d'un courant électrique 64 de caractéristique commandée dans le stator de poussée 34. La douille de rotor de poussée 33 est de préférence couplée ou fixée au rotor de poussée 32. En variante, la douille de rotor de poussée 33 et le rotor de poussée 32 peuvent être un composant solidaire, la douille de rotor de poussée 33 étant formée sur la surface intérieure du rotor de poussée 32. De toute manière, la douille de rotor de poussée 33 a une surface tournée vers l'intérieur, qui
est munie de filets.
La douille de rotor de mise en rotation 23 et la douille de rotor de poussée 33 sont couplées à un arbre d'entraînement 44 de conception spéciale, utilisé pour faire tourner et appliquer une force de trépan à un trépan de carottage 18. L'arbre d'entraînement 44 qui est représenté séparément sur la figure 3 comporte un axe 17 et est susceptible d'être relié à son extrémité de trépan 47 au trépan de carottage 18. L'arbre d'entraînement 44 a une surface extérieure munie d'une pluralité de fentes d'arbre 45, s'étendant dans la longueur de l'arbre d'entraînement 44 et de préférence depuis l'extrémité de trépan 47 jusqu'à ou près de l'extrémité d'éjection 49 de l'arbre d'entraînement 44. Ces fentes d'arbre 45 sont de préférence longitudinales et parallèles à l'axe 17 de l'arbre d'entraînement 44, mais elles peuvent être hélicoïdales autour de l'axe 17. Indépendamment de la conception ou configuration exacte des fentes d'arbre, ces fentes d'arbre 45 sont conçues pour être couplées à des cannelures de douille interne 145 correspondantes réalisées dans une douille de rotor de
mise en rotation 23 ayant un axe 17 commun.
L'accouplement des fentes et des cannelures doit être en mesure de communiquer une force radiale des cannelures de douille de rotor 145 aux fentes d'arbre 45, tout en permettant un coulissement axial des cannelures de douilles 145 par rapport aux fentes d'arbre 45. Par exemple, la douille de rotor de mise en rotation 23 est de préférence conçue pour faire tourner de façon continue l'arbre d'entraînement 44 lorsque cet arbre d'entraînement 44 avance, tel que déterminé par la rotation de la douille de rotor de poussée 33, de sa position pleinement rétractée, non déployée, représentée sur la figure 1, à la position intermédiaire, partiellement déployée, représentée sur la figure 2, et pour être passé à une position complètement déployée correspondant au plein
déploiement axial de l'arbre d'entraînement 44.
La surface extérieure de l'arbre d'entraînement 44 est également munie d'une pluralité de filets 46 qui sont superposés aux cannelures d'arbre 48 formées entre les fentes d'arbre 45 de la longueur de l'arbre d'entraînement 44. Ces filets 46 peuvent être munis d'un pas, d'une profondeur et d'un espacement quelconques, mais il faudrait identifier que le pas des filets 46 va affecter le degré de commande de position et de valeur de force exercée sur le trépan, que le moteur de poussée peut communiquer au trépan de carottage 18, tandis qu'il procède à un carottage. Le couplage des filets se trouvant sur la douille de rotor de poussée 33 et de l'arbre d'entraînement 44 devrait être en mesure de communiquer une force axiale ou de réaction sur
l'arbre d'entraînement 44.
Lorsque du courant électrique est passé par les enroulements du stator de mise en rotation 24, un couple est appliqué par voie électromécanique sur le rotor de mise en rotation 22 et la douille de rotor de mise en rotation 23 lui étant couplée, provoquant de cette manière la rotation de ces composants autour de l'axe 17. La rotation de l'arbre d'entraînement 44 est obtenue par rotation de la douille de rotor de mise en rotation 23 qui fait tourner l'arbre d'entraînement 44
et transmet de la puissance au trépan de carottage 18.
La vitesse de rotation de l'arbre d'entraînement 44 est commandable de façon indépendante et précise à l'aide du courant électrique 61 appliqué au stator de
mise en rotation 24.
Lorsque le courant électrique est passé par le stator de poussée 34, un couple est appliqué par voie électromécanique au rotor de poussée 32 et àla douille de rotor de poussée 33 lui étant couplée, provoquant de cette manière la rotation de ces composants autour de l'axe 17, afin de provoquer un déploiement, un maintien ou une rétraction axiaux. Le déploiement axial ou alternatif de l'arbre d'entraînement 44 est obtenu en faisant tourner le rotor de poussée 32, et la douille de rotor de poussée 33 lui étant couplée à une vitesse angulaire différente de celle de la douille de rotor de mise en rotation 23. La rotation de la douille de rotor de poussée 33 et des filets 146 formés sur la surface radialement intérieure de la douille de rotor de poussée 33 provoque le déplacement axial de l'arbre d'entraînement 44 par mise en prise des filets 146 avec les filets d'ajustement usinés sur les cannelures d'arbre 48 sur l'arbre d'entraînement 44. Le sens de rotation de la douille de rotation de poussée 33 et la configuration (à droite ou à gauche) des filets réalisés sur elle, déterminent le déplacement axial de l'arbre d'entraînement 44. La rotation du moteur de poussée 32 et de la douille de rotor de poussée 33 (à une vitesse angulaire différente de celle de la douille de rotor de mise en rotation 23) soit fait avancer l'arbre d'entraînement 44 et le trépan de carottage 18 relié, en direction de la paroi latérale (vers la droite sur la figure 1), soit provoque le passage du trépan de carottage 18 à sa position inactive non déployée, à l'intérieur du dispositif de
carottage 10 (vers la gauche sur la figure 1).
Il est essentiel pour obtenir un échantillon de carotte que l'outil de carottage 10 fasse avancer de façon réglée le trépan de carottage 18 vers et dans la paroi latérale, lorsque le trépan de carottage 18 tourne pour découper l'échantillon de carotte. De manière correspondante, les cannelures de douille 145 (ou au moins une clavette ou un téton) prévues dans la douille de rotor de mise en rotation 23 doivent rester en contact mécanique et rotationnel avec les fentes d'arbre 45 de l'arbre d'entraînement 44, quel que soit le déplacement axial de l'arbre d'entraînement 44 par
rapport à la douille de rotor de mise en rotation 23.
De manière analogue, la force sur le trépan, force axiale appliquée sur le trépan de carottage 18 par l'arbre d'entraînement 44, est essentielle pour que le trépan de carottage rotatif 18 puisse efficacement couper et obtenir l'échantillon de carotte. De manière correspondante, les filets 146 prévus sur la surface intérieure de la douille de rotor de poussée 33 doivent rester en contact mécanique avec les filets correspondants prévus sur les cannelures d'arbres 48 de l'arbre d'entraînement 44 quelle que soit la rotation de l'arbre d'entraînement 44 par la douille de rotor de mise en rotation 23. Ces conditions sont satisfaites par la conception originale adoptée pour l'arbre d'entraînement 44 tel que représenté sur la
figure 3.
La vitesse de rotation de l'arbre d'entraînement 44 est déterminée et égale à la vitesse de rotation du rotor de mise en rotation 22 et de la douille de rotor de mise en rotation 23 lui étant couplée. Si la vitesse de rotation de la douille de rotor de mise en rotation 23 et de la douille de rotor de poussée 33 sont identiques, la vitesse de rotation de la douille de rotor de poussée 33 alors est nécessairement égale à la vitesse de l'arbre d'entraînement 44. Dans ces conditions de fonctionnement, il ne va y avoir aucun déplacement axial de l'arbre d'entraînement 44 du fait que la douille de rotor de poussée 33 rotative reste
stationnaire par rapport à l'arbre d'entraînement 44.
Le déplacement axial de l'arbre d'entraînement 44 est obtenu en faisant varier la vitesse de rotation de la douille de rotor de poussée 33 par rapport à la vitesse de rotation de l'arbre d'entraînement 44. Dans ces conditions, le déplacement axial de l'arbre d'entraînement 44 par rapport à la douille de rotor de poussée 33 est calculé en utilisant la vitesse de rotation de l'arbre d'entraînement, Wds, la vitesse de rotation de la douille de rotor de poussée 33, Wtrs, et le pas des filets (sur les cannelures d'arbre et sur la surface radialement intérieure de la douille de rotor de poussée 33), Pfilets' En supposant que les filets 146 prévus sur l'arbre rotatif 44 sont des filets à droite et que le moteur de mise en rotation et le rotor de poussée tournent dans le sens des aiguilles d'une montre (lorsqu'on observe depuis l'extrémité du trépan de carottage du dispositif de carottage 10), le taux de pénétration du trépan de carottage 18 peut être déterminé par l'équation: Vcb = Pfilets x (Wtrs Wds) Si on a dix filets par pouce (près de quatre par centimètre) sur l'arbre d'entraînement (Pfilets est alors de 0,1 pouce ou 2,54 mm par filet), Wtrs vaut 2005 t/min (tours par minute), et Wds vaut 2000 t/min, la vitesse de pénétration du trépan de carottage est VCb, déterminée par la vitesse d'avance de l'arbre d'entraînement 44 en direction de la paroi latérale, sera de (0,1 x (2005 - 2000)) = 0,5 pouce par minute
ou 0,0083 pouce par seconde (1,27 cm/mn ou 0,21 mm/s).
Inversement, si l'échantillon de carotte est découpé et obtenu avec succès, l'arbre d'entraînement 44 peut être rétracté à l'intérieur de l'outil de carottage 10 en abaissant la vitesse de rotation de la douille de rotor de poussée 33, Wtrs, par rapport à la vitesse de rotation de l'arbre d'entraînement 44, Wds. Par exemple, si WdS reste à 2000 t/min et que Wtrs est réduite à 1950 t/min, la vitesse de rétraction de
l'arbre d'entraînement 44 va être de (0,1 x (1950 -
2000)) = -5 pouces par minutes, ou -0,083 pouce par seconde (-12,7 cm/mn ou -2,1 mm/s; le signe négatif veut dire que le trépan de carottage est en rétraction). Tandis que la première vitesse de pénétration du trépan de carottage d'indice, Vcb, de 0,5 pouce par minute, convient mieux pour une découpe efficace dans l'échantillon de carotte, le dernier taux de rétraction d'au moins -5,0 pouces par minute est la vitesse la mieux appropriée pour rétracter le trépan de carottage 18 à l'intérieur de l'outil de carottage 10. Un moteur unidirectionnel peut fournir à la fois l'extension et la rétraction de l'arbre d'entraînement 44 et du trépan de carottage 18 connecté, en faisant varier les vitesses de rotation de la douille de rotor de poussée 33 et de la douille de rotor de mise en rotation 23 l'une par rapport à l'autre. L'outil de carottage 10 peut faire l'objet d'une remise à niveau technique par d'autres composants filetés afin de faire varier la vitesse de déploiement et de rétractation pour des vitesses de moteur données, afin de personnaliser les caractéristiques dynamiques du processus de carottage pour qu'il convienne aux propriétés physiques de la formation. Bien que les dessins fournis représentent le mode de réalisation préféré avec le stator de poussée 34, le rotor de poussée 32 et la douille de rotor poussée 33 voisine de l'extrémité d'éjection ou extrémité "intérieure" de l'arbre d'entraînement 44, et le stator de mise en rotation 24, le rotor de mise en rotation 22 et la douille de rotor de mise en rotation 23 près du trépan de carottage 18 ou extrémité "extérieure" de l'arbre d'entraînement 44, ces deux groupes sont intimement reliés et les composants qui sont en interaction peuvent être
considérés inversement.
La discussion qui précède démontre la précision requise pour obtenir un fonctionnement efficace de la présente invention. Le taux de pénétration de 0,5 pouce par minute durant le processus de carottage est obtenu en augmentant et en maintenant Wtrs à uniquement t/min au-dessus de deux valeurs Wds, ce qui est une différence de seulement 0,25%. Divers moyens sont disponibles pour permettre une commande exacte du courant électrique 61 et 64 pour obtenir ce niveau de commande. Un contrôleur de rotor de mise en rotation 25 et un contrôleur de rotor de poussée 35 "comptent" les tours de rotation du rotor de mise en
rotation 22 et du rotor de poussée 32, respectivement.
Le contrôleur de rotor de mise en rotation 25 et le contrôleur de rotor de poussée 35 peuvent surveiller la position des rotors respectifs par voies magnétique, optique, électronique ou mécanique ou par une combinaison quelconque de ces possibilités. Le contrôleur de rotor de mise en rotation 25 et le contrôleur de rotor de poussée 35 peuvent appréhender l'influence d'un émetteur-récepteur monté sur leur rotor respectif; et le signal de position de rotor de mise en rotation 62 détecté, et le signal de position de rotor de poussée 63 détecté sont transmis au microprocesseur 60. Le microprocesseur calcule la vitesse de rotation du rotor de mise en rotation 22 et du rotor de poussée 32, et ajuste automatiquement le courant électrique de stator de mise en rotation 61 et le courant électrique de rotor de poussée 64 pour maintenir la vitesse de rotation souhaitée du trépan de carottage, Web (qui est égal à la vitesse de rotation de l'arbre d'entraînement 44, Wds) et la vitesse de pénétration souhaitée de la part du trépan
de carottage Vcb.
L'arbre d'entraînement 44 peut présenter une quantité de configurations. Dans cette configuration de base, les fentes d'arbre 45 et les filets hélicoïdaux 46 sont usinés sur des parties extérieures séparées de l'arbre d'entraînement 44. Dans cette configuration, les fentes d'arbre 45 peuvent résider sur l'arbre d'entraînement 44, près de son extrémité de trépan à proximité du trépan de carottage 18, et les filets hélicoïdaux 46 peuvent résider sur l'arbre d'entraînement 44 près de son extrémité d'éjection 49 opposée au trépan 18. Selon une configuration plus complexe, les filets hélicoïdaux 46 peuvent être superposés sur les cannelures d'arbre 48 qui sont formées entre les fentes d'arbre 45, tel que représenté sur la figure 3. Les fentes d'arbre 45 peuvent être alignées axialement avec l'axe 17 de l'arbre d'entraînement 44 (c'est-à- dire présenter un pas infini), ou peuvent être en forme hélicoïdale autour de l'axe 17 et de l'arbre d'entraînement 44. Il est évident que des modes de réalisation comportant des fentes d'arbre 45 hélicoïdales et des cannelures d'arbre 145 correspondantes, en combinaison avec des filets hélicoïdaux 46 prévus sur les cannelures d'arbre 48, faisant l'interface avec des filets 146 correspondants prévus à l'intérieur de la douille de rotor de poussée 33, en réalité superposent un premier jeu de filets sur un deuxième jeu de filets, placés sur l'extérieur de l'arbre d'entraînement 44. L'un des jeux de filets assure l'interface avec un jeu correspondant de filets prévu à l'intérieur de la douille de rotor de poussée 33, et un deuxième jeu de filets sur l'interface avec un jeu correspondant de filets placés à l'intérieur placé à l'intérieur de la
douille de rotor de mise en rotation 23.
Naturellement, lorsqu'on utilise cette approche, il faut avoir des différences suffisantes au niveau de la profondeur et du pas des deux jeux de filets afin d'empêcher toute interférence et de favoriser une interaction indépendante avec l'arbre
d'entraînement 44.
La présente invention offre une efficacité de groupage améliorée à des outils de carottage. Un outil de carottage peut comprendre une pluralité de moteurs de carottage ou de modules de carottage de la présente invention, tous positionnés à l'intérieur d'un outil de carottage unique. Ces modules de carottage peuvent être utilisés simultanément ou en séquence pour obtenir des échantillons de carottes de diverses profondeurs. Les modules de carottage peuvent être reliés électriquement les uns aux autres dans un outil de carottage à des fins de commande. Chaque module de carottage devrait avoir une adresse électronique unique, permettant de cette manière à chaque module de carottage d'être commandé indépendamment des autres
modules de carottage.
L'utilisation de la pluralité de moteurs de carottage dans un outil de carottage unique permet d'éliminer les mécanismes complexes d'éjection de l'échantillon de carottes que l'on utilise dans les outils de carottage de l'art antérieur, pour enlever l'échantillon de carottes récupéré du trépan de carottage. La présente invention offre un module de carottage qui permet de récupérer l'échantillon de carotte du volume intérieur creux de l'arbre d'entraînement 44 qui agit comme compartiment de
stockage pour l'échantillon de carotte récupéré.
L'échantillon de carotte récupéré devra être enlevé du module de carottage une fois arrivé à la surface. Des composants additionnels tels que des douilles de carottage peuvent être disposés dans le volume intérieur de l'arbre d'entraînement 44, pour écranter et protéger l'échantillon de carotte de toute érosion ou endommagement, qu'ils peuvent autrement subir sous l'effet de la paroi intérieure de l'arbre
d'entraînement 44 lors de la rotation.
La présente invention n'est pas destinée à traiter l'étape de rupture de l'échantillon de carottage découpé, pour le libérer de son interface restante avec la formation après que le trépan de carottage 18 a pénétré dans la paroi latérale jusqu'à son point de pénétration extrême. L'échantillon de carotte peut être libéré de la formation par rupture en procédant à un déplacement du trépan de carottage 18 par rapport à la formation. Une fois que l'échantillon de carotte est libéré de la formation par rupture, il peut être récupéré de l'intérieur de l'outil de carottage 10, avec le trépan de
carottage 18.
La présente invention peut également comprendre des moyens électroniques ou physiques permettant de stopper le déplacement axial de l'arbre d'entraînement 44 en vue d'éliminer le risque de désolidarisation indésirable de l'arbre d'entraînement vis-à-vis de l'une quelconque des douilles de rotor du fait d'un dépassement excessif de l'arbre d'entraînement 44. De tels moyens permettant d'effectuer un arrêt peuvent comprendre la programmation du pilote qui poursuit la position de l'arbre d'entraînement 44 en fonction du nombre de tours de rotation relatif effectué par les deux rotors/douilles. Ou autrement, les moyens d'arrêt peuvent comprendre un élément mécanique qui est formé sur l'arbre d'entraînement 44, la douille de rotor de mise en rotation 23 ou la douille de rotor de poussée 33, qui empêche physiquement qu'une poussée ou un avancement axial indésirable s'exerce sur l'arbre d'entraînement 44. Un exemple consisterait à éliminer ou à "combler" une petite partie des cannelures présentes sur la surface extérieure de l'arbre d'entraînement 44, à l'extrémité d'éjection 49 de l'arbre d'entraînement 44 tel que représenté sur la figure 3. Cette structure assure un moyen sûr d'empêchement de toute désolidarisation par inadvertance entre l'arbre d'entraînement 44 et la douille de poussée 33 durant le fonctionnement du
moteur de carottage 10.
La signification du terme "moteur", dans la mesure o ce terme est utilisé ici, comprend, sans être limité, un dispositif qui consomme de l'énergie électrique et produit de l'énergie mécanique et peut comprendre un agencement constitué de plus d'un stator couplé à plus d'un rotor, pour assurer un virage, une mise en rotation ou un fonctionnement de plus qu'un élément de sortie mécanique. La signification du terme de "fentes", dans la mesure o ce terme est utilisé ici, comprend mais sans se limiter à cela, des
nervures, des filets, des gorges et des canaux.
Bien que ce qui a été dit ci-dessus concerne le mode de réalisation préféré de la présente invention, d'autres modes de réalisation supplémentaires de l'invention peuvent être envisagés sans quitter le
champ de base de celles-ci.
Claims (16)
1. Dispositif de carottage de paroi latérale, comprenant: un moteur de mise en rotation comportant un stator de mise en rotation (24) et un rotor de mise en rotation, portant une ou plusieurs cannelures internes; caractérisé par un moteur de poussée, ayant un stator de poussée et un rotor de poussée avec des filets internes; et un arbre d'entraînement (44) tubulaire comportant un axe, une extrémité d'outil susceptible d'être reliée à un trépan de carottage, et une surface extérieure comportant une ou plusieurs fentes longitudinales superposées à un jeu de filets, la ou les fentes longitudinales s'ajustant avec la ou les cannelures internes du rotor de mise en rotation et les filets externes de l'arbre d'entraînement (44) s'ajustent avec les filets du
rotor de poussée.
2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le stator de mise en rotation vient en prise et par voie électromécanique avec le rotor de mise en rotation pour le faire tourner autour de l'axe de l'arbre d'entraînement (44) tubulaire, de manière à communiquer au rotor de mise en rotation un mouvement rotatif angulaire commandé, dans lequel le stator de poussée vient en prise de façon électromécanique avec le rotor de poussée (32) pour le faire tourner autour de l'axe de l'arbre d'entraînement (44) tubulaire, de manière à communiquer au rotor de poussée (32) une rotation angulaire commandée; et dans lequel l'extrémité d'outil de l'arbre d'entraînement (44) tubulaire est susceptible d'être déployée et rétractée axialement de façon commandée, durant la rotation de l'arbre d'entraînement (44)
- 2814494
tubulaire, par une commande de rotation angulaire différentielle entre le rotor de mise en rotation (24)
et le rotor de poussée (32).
3. Dispositif selon la revendication 1, comprenant en outre un pilote pour assurer la commande de la vitesse de rotation du moteur de mise en
rotation et du moteur de poussée.
4. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la ou les fentes longitudinales sont parallèles
à l'axe de l'arbre d'entraînement (44).
5. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la ou les cannelures du rotor de mise en rotation sont prévues sur une douille de rotor de mise
en rotation (23) séparée.
6. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les filets du rotor de poussée (32) sont prévus
sur une douille de rotor de poussée (33) séparée.
7. Dispositif de carottage de paroi latérale comprenant: un moteur de mise en rotation ayant un stator de mise en rotation (24) et un rotor de mise en rotation; caractérisé par un moteur de poussée ayant un stator de poussée et un rotor de poussée (32); et un arbre d'entraînement (44) tubulaire ayant un axe, une extrémité d'outil susceptible d'être reliée à un trépan de carottage (18), et une surface extérieure, dans lequel le rotor de mise en rotation est couplé en rotation, mais pas axialement, à la surface extérieure de l'arbre d'entraînement (44), et dans lequel le rotor de poussée (32) est couplé, à la fois en rotation et axialement, à la surface
extérieure de l'arbre d'entraînement (44).
8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel le rotor de mise en rotation est couplé en rotation à la surface extérieure dans une relation à
fente et cannelure.
9. Le dispositif selon la revendication 7, dans lequel le rotor de poussée (32) est couplé, à la fois en rotation et axialement, à la surface extérieure par filetage.
10. Le dispositif selon la revendication 7, dans lequel le rotor de mise en rotation est directement
adjacent au rotor de poussée (32).
11. Dispositif pour effectuer un carottage de paroi latérale, comprenant: un moteur de mise en rotation pour produire un premier couple; caractérisé par un moteur de poussée pour produire un deuxième couple; un arbre tubulaire; des moyens pour convertir le premier couple en une rotation dudit arbre autour de son axe; et des moyens pour convertir le deuxième couple en déplacement de translation dudit arbre le long de son axe
12. Dispositif selon la revendication 11, dans lequel ledit moteur de mise en rotation comprend un stator de mise en rotation (24) tubulaire et un rotor de mise en rotation tubulaire, pour appliquer le premier couple aux moyens de conversion de rotation
sur ledit arbre.
13. Dispositif selon la revendication 11, dans lequel ledit moteur de poussée comprend un stator de poussée et un rotor de poussée (32), pour appliquer le deuxième couple aux moyens de conversion de
déplacement en translation sur ledit arbre.
14. Dispositif selon la revendication 12, dans lequel les moyens de conversion de rotation comprennent une douille de rotor de mise en rotation (23) reliée au rotor de mise en rotation, la douille de rotor de mise en rotation (23) ayant des cannelures s'étendant vers l'intérieur depuis sa surface intérieure, afin de venir en prise avec des fentes formées dans une surface extérieure dudit arbre tubulaire.
15. Dispositif selon la revendication 13, dans lequel les moyens de conversion de déplacement en translation comprennent une douille de rotor de poussée (33) ayant des filets formés sur sa surface intérieure, afin de venir en prise avec des filets complémentaires formés sur une surface extérieure
dudit arbre tubulaire.
16. Procédé de mise en translation et de mise en rotation d'un trépan de carottage (18) durant une opération de carottage de paroi latérale, comprenant les étapes consistant à: relier un trépan de carottage (18) à une extrémité d'un élément tubulaire disposé dans un outil de fond de puits; positionner l'outil de fond de puits à l'intérieur d'un forage de puits contre une paroi latérale de formation présentant un intérêt; induire une rotation de l'élément tubulaire avec un moteur de mise en rotation tubulaire positionné concentriquement autour de l'élément, à l'intérieur de l'outil de fond de puits; caractérisé en ce qu'il consiste à induire un mouvement de translation de l'élément tubulaire avec un moteur de poussée tubulaire positionné concentriquement autour de l'élément, à l'intérieur de l'outil de fond de puits, de manière que le trépan de carottage (18) soit sollicité pour pénétrer dans la paroi latérale de la formation; et induire un mouvement en translation de l'élément tubulaire avec le moteur de poussée tubulaire, de t 2814494 manière que le trépan de carottage (18) soit sorti
hors de la paroi latérale de formation.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/669,190 US6371221B1 (en) | 2000-09-25 | 2000-09-25 | Coring bit motor and method for obtaining a material core sample |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2814494A1 true FR2814494A1 (fr) | 2002-03-29 |
| FR2814494B1 FR2814494B1 (fr) | 2004-11-26 |
Family
ID=24685432
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR0112265A Expired - Fee Related FR2814494B1 (fr) | 2000-09-25 | 2001-09-24 | Moteur de trepan de carottage ameliore et procede pour obtenir un echantillon de carotte de materiau |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6371221B1 (fr) |
| CN (1) | CN1199338C (fr) |
| AU (1) | AU764936B2 (fr) |
| CA (1) | CA2356576C (fr) |
| DZ (1) | DZ3125A1 (fr) |
| FR (1) | FR2814494B1 (fr) |
| MX (1) | MXPA01009429A (fr) |
| NO (1) | NO326026B1 (fr) |
| SA (1) | SA01220464B1 (fr) |
Families Citing this family (34)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6729416B2 (en) | 2001-04-11 | 2004-05-04 | Schlumberger Technology Corporation | Method and apparatus for retaining a core sample within a coring tool |
| DE10256050A1 (de) * | 2002-11-30 | 2004-06-09 | Hilti Ag | Werkzeugaufnahme für Kernbohrkronen |
| US7431107B2 (en) * | 2003-01-22 | 2008-10-07 | Schlumberger Technology Corporation | Coring bit with uncoupled sleeve |
| US20050133267A1 (en) * | 2003-12-18 | 2005-06-23 | Schlumberger Technology Corporation | [coring tool with retention device] |
| US7191831B2 (en) * | 2004-06-29 | 2007-03-20 | Schlumberger Technology Corporation | Downhole formation testing tool |
| US7411388B2 (en) * | 2005-08-30 | 2008-08-12 | Baker Hughes Incorporated | Rotary position sensor and method for determining a position of a rotating body |
| US7530407B2 (en) | 2005-08-30 | 2009-05-12 | Baker Hughes Incorporated | Rotary coring device and method for acquiring a sidewall core from an earth formation |
| US7500388B2 (en) * | 2005-12-15 | 2009-03-10 | Schlumberger Technology Corporation | Method and apparatus for in-situ side-wall core sample analysis |
| US7523785B2 (en) * | 2006-03-09 | 2009-04-28 | Maersk Olie Og Gas A/S | System for injecting a substance into an annular space |
| US7240744B1 (en) | 2006-06-28 | 2007-07-10 | Jerome Kemick | Rotary and mud-powered percussive drill bit assembly and method |
| US7762328B2 (en) * | 2006-09-29 | 2010-07-27 | Baker Hughes Corporation | Formation testing and sampling tool including a coring device |
| GB2448928B (en) * | 2007-05-04 | 2009-12-09 | Dynamic Dinosaurs Bv | Power transmission system for use with downhole equipment |
| US8550184B2 (en) * | 2007-11-02 | 2013-10-08 | Schlumberger Technology Corporation | Formation coring apparatus and methods |
| US8061446B2 (en) | 2007-11-02 | 2011-11-22 | Schlumberger Technology Corporation | Coring tool and method |
| US7789170B2 (en) * | 2007-11-28 | 2010-09-07 | Schlumberger Technology Corporation | Sidewall coring tool and method for marking a sidewall core |
| GB0804220D0 (en) * | 2008-03-06 | 2008-04-16 | Itw Ltd | Bi-axial electromagnetic actuator |
| EP2313610B1 (fr) * | 2008-07-14 | 2012-10-17 | Schlumberger Technology B.V. | Instrument et procédé d évaluation de formations |
| EP2486235A2 (fr) * | 2009-10-09 | 2012-08-15 | Schlumberger Technology B.V. | Carottage automatisé de paroi latéral |
| US8210284B2 (en) * | 2009-10-22 | 2012-07-03 | Schlumberger Technology Corporation | Coring apparatus and methods to use the same |
| US20110174543A1 (en) * | 2010-01-20 | 2011-07-21 | Adam Walkingshaw | Detecting and measuring a coring sample |
| US8292004B2 (en) | 2010-05-20 | 2012-10-23 | Schlumberger Technology Corporation | Downhole marking apparatus and methods |
| US8613330B2 (en) | 2011-07-05 | 2013-12-24 | Schlumberger Technology Corporation | Coring tools and related methods |
| US8919460B2 (en) | 2011-09-16 | 2014-12-30 | Schlumberger Technology Corporation | Large core sidewall coring |
| US9238953B2 (en) | 2011-11-08 | 2016-01-19 | Schlumberger Technology Corporation | Completion method for stimulation of multiple intervals |
| US9650851B2 (en) | 2012-06-18 | 2017-05-16 | Schlumberger Technology Corporation | Autonomous untethered well object |
| US9689256B2 (en) | 2012-10-11 | 2017-06-27 | Schlumberger Technology Corporation | Core orientation systems and methods |
| CN103066745B (zh) * | 2012-12-17 | 2016-02-10 | 上海德驱驰电气有限公司 | 一种电动机自动进给控制系统 |
| US9631468B2 (en) | 2013-09-03 | 2017-04-25 | Schlumberger Technology Corporation | Well treatment |
| US10472912B2 (en) * | 2014-08-25 | 2019-11-12 | Schlumberger Technology Corporation | Systems and methods for core recovery |
| US9325269B1 (en) * | 2014-11-17 | 2016-04-26 | Hamilton Sundstrand Corporation | Two stage flux switching machine for an electrical power generation system |
| CN110226280B (zh) | 2016-12-07 | 2021-09-17 | Mts系统有限公司 | 电致动器 |
| CN109403899B (zh) * | 2018-11-08 | 2023-12-08 | 深圳大学 | 取芯钻机驱动系统 |
| US11260477B2 (en) * | 2019-05-02 | 2022-03-01 | MTU Aero Engines AG | Repair tool for turbomachinery and related method |
| US11579333B2 (en) * | 2020-03-09 | 2023-02-14 | Saudi Arabian Oil Company | Methods and systems for determining reservoir properties from motor data while coring |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2181980A (en) * | 1938-09-16 | 1939-12-05 | Roy Q Seale | Device for obtaining core samples |
| FR79066E (fr) * | 1961-01-25 | 1962-10-19 | Electricite De France | Appareil de sécurité pour prélèvement de carottes dans un trou |
| US5411106A (en) * | 1993-10-29 | 1995-05-02 | Western Atlas International, Inc. | Method and apparatus for acquiring and identifying multiple sidewall core samples |
Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4354558A (en) | 1979-06-25 | 1982-10-19 | Standard Oil Company (Indiana) | Apparatus and method for drilling into the sidewall of a drill hole |
| WO1981000018A1 (fr) * | 1979-06-25 | 1981-01-08 | Standard Oil Co | Moteur hydraulique pour un outil de carottage dans un orifice de forage et procede |
| US4280568A (en) | 1980-02-01 | 1981-07-28 | Dresser Industries, Inc. | Sidewall sampling apparatus |
| US4339947A (en) | 1980-08-14 | 1982-07-20 | Phillips Petroleum Company | Downhole sampling method and apparatus |
| US4396074A (en) | 1981-11-16 | 1983-08-02 | Standard Oil Company (Indiana) | Drill bit extension for sidewall corer |
| US4449593A (en) | 1982-09-29 | 1984-05-22 | Standard Oil Company | Guide for sidewall coring bit assembly |
| SU1078047A1 (ru) * | 1982-12-24 | 1984-03-07 | Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических исследований геологоразведочных скважин | Боковой керноотборник |
| US4609056A (en) | 1983-12-01 | 1986-09-02 | Halliburton Company | Sidewall core gun |
| US4466495A (en) | 1983-03-31 | 1984-08-21 | The Standard Oil Company | Pressure core barrel for the sidewall coring tool |
| US4702168A (en) | 1983-12-01 | 1987-10-27 | Halliburton Company | Sidewall core gun |
| US4714119A (en) | 1985-10-25 | 1987-12-22 | Schlumberger Technology Corporation | Apparatus for hard rock sidewall coring a borehole |
| SU1502819A1 (ru) * | 1987-11-17 | 1989-08-23 | Туркменский Научно-Исследовательский Геологоразведочный Институт | Боковой керноотборник |
| US5105894A (en) | 1991-01-30 | 1992-04-21 | Halliburton Logging Services, Inc. | Method and apparatus for orientating core sample and plug removed from sidewall of a borehole relative to a well and formations penetrated by the borehole |
| US5163522A (en) | 1991-05-20 | 1992-11-17 | Baker Hughes Incorporated | Angled sidewall coring assembly and method of operation |
| US5209309A (en) | 1991-08-16 | 1993-05-11 | Wilson Bobby T | Triangular core cutting tool |
| DE69327392D1 (de) | 1992-10-30 | 2000-01-27 | Western Atlas Int Inc | Drehbohrwerzeug zur seitenkernprobenahme |
| US5439065A (en) | 1994-09-28 | 1995-08-08 | Western Atlas International, Inc. | Rotary sidewall sponge coring apparatus |
| US5667025A (en) | 1995-09-29 | 1997-09-16 | Schlumberger Technology Corporation | Articulated bit-selector coring tool |
-
2000
- 2000-09-25 US US09/669,190 patent/US6371221B1/en not_active Expired - Lifetime
-
2001
- 2001-08-29 AU AU65528/01A patent/AU764936B2/en not_active Ceased
- 2001-09-05 CA CA002356576A patent/CA2356576C/fr not_active Expired - Fee Related
- 2001-09-15 DZ DZ010064A patent/DZ3125A1/fr active
- 2001-09-19 MX MXPA01009429A patent/MXPA01009429A/es active IP Right Grant
- 2001-09-24 NO NO20014616A patent/NO326026B1/no not_active IP Right Cessation
- 2001-09-24 FR FR0112265A patent/FR2814494B1/fr not_active Expired - Fee Related
- 2001-09-25 CN CN01140897.9A patent/CN1199338C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2001-10-17 SA SA01220464A patent/SA01220464B1/ar unknown
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2181980A (en) * | 1938-09-16 | 1939-12-05 | Roy Q Seale | Device for obtaining core samples |
| FR79066E (fr) * | 1961-01-25 | 1962-10-19 | Electricite De France | Appareil de sécurité pour prélèvement de carottes dans un trou |
| US5411106A (en) * | 1993-10-29 | 1995-05-02 | Western Atlas International, Inc. | Method and apparatus for acquiring and identifying multiple sidewall core samples |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DZ3125A1 (fr) | 2004-09-25 |
| AU6552801A (en) | 2002-03-28 |
| AU764936B2 (en) | 2003-09-04 |
| SA01220464B1 (ar) | 2007-05-09 |
| NO20014616D0 (no) | 2001-09-24 |
| CN1347186A (zh) | 2002-05-01 |
| CA2356576C (fr) | 2005-03-29 |
| CN1199338C (zh) | 2005-04-27 |
| NO326026B1 (no) | 2008-09-01 |
| MXPA01009429A (es) | 2004-07-16 |
| FR2814494B1 (fr) | 2004-11-26 |
| CA2356576A1 (fr) | 2002-03-25 |
| NO20014616L (no) | 2002-03-26 |
| US6371221B1 (en) | 2002-04-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FR2814494A1 (fr) | Moteur de trepan de carottage ameliore et procede pour obtenir un echantillon de carotte de materiau | |
| CA1193541A (fr) | Methode et dispositif pour effectuer, a l'aide d'outils specialises des operations telles que des mesures, dans des portions de puits fortement inclinees sur la verticale, ou horizontales | |
| FR2858011A1 (fr) | Dispositif et procede d'echantillonnage en fond de puits | |
| US8016051B2 (en) | Drilling apparatus and method for drilling wells | |
| CA1265122A (fr) | Ensemble permettant d'effectuer des forages orientes | |
| EP1525371B1 (fr) | Conduite de guidage telescopique de forage en mer | |
| FR2630158A1 (fr) | Procedes et appareils de completion d'un puits de forage de configuration deviee, et de mise en place d'un filtre a gravier dans un tel puits | |
| CA2276851C (fr) | Dispositif et methode de controle de la trajectoire d'un forage | |
| FR2864989A1 (fr) | Outil de carottage avec dispositif de retenue | |
| FR2503241A1 (fr) | Dispositif a trepan pouvant etre descendu dans un puits de forage progressant dans un terrain dur, notamment du rocher, et procede pour le forage | |
| CA2955228A1 (fr) | Outil d'intervention de puits de forage pour penetrer dans des obstructions dans un puits de forage | |
| CA2546316A1 (fr) | Trepan et son mode d'utilisation | |
| AU2017371645B2 (en) | Coring apparatus | |
| NO327401B1 (no) | En borkrone for uttak av kjerneprove samt en fremgangsmate for a ta ut en kjerneprove | |
| CA1177055A (fr) | Raccord coude a angle variable pour forages diriges | |
| EP2157277B1 (fr) | Dispositif pour la réalisation d'un puits dans un sol | |
| CA2641395C (fr) | Systeme de forage autonome d'un trou de drainage | |
| EP0165154B1 (fr) | Méthode et dispositif pour effectuer à l'aide d'outils spécialisés des opérations telles que des mesures, dans des portions de puits fortement inclinées sur la verticale, ou horizontales | |
| FR3034805B1 (fr) | Procede de forage, procede de realisation d'un essai pressiometrique, ensemble correspondant | |
| WO2021048496A1 (fr) | Procédé et dispositif de forage grand diamètre ou de creusement de puits suivant plusieurs inclinaisons | |
| FR2643939A1 (fr) | Procede et dispositif de forage dirige utilisant des raccords tournants a cycle d'evolution hydraulique | |
| FR2974141A1 (fr) | Procede et dispositif de forage non destructif | |
| FR2677402A1 (fr) | Procede pour forer un puits aveugle notamment de grand diametre et outil de forage pour le mettre en óoeuvre. | |
| EP1085166A1 (fr) | Fleuret hélicoidal | |
| FR2788557A1 (fr) | Procede et installation de forage mecanique a tirant precontraint |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 15 |
|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20170531 |