FR2864140A1 - Outil de carottage avec dispositif de retenue - Google Patents
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Abstract
Dans certains modes de réalisation, l'invention concerne un outil de carottage latéral (101) qui comprend un corps de l'outil, un arbre de carottage creux extensible depuis le corps de l'outil, et une découpeuse de formation (405) disposée à une extrémité distale de l'arbre de carottage creux (403). L'outil de carottage comprend un élément de retenue (411) segmenté en une pluralité de pétales (411a, 411b) et disposé à proximité d'une extrémité distale de l'arbre interne. Un manchon interne (407) peut être disposé à l'intérieur de l'arbre de carottage creux (403).
Description
OUTIL DE CAROTTAGE AVEC DISPOSITIF DE RETENUE
Contexte de l'invention Les puits sont, en règle générale, forés dans le sol afin d'extraire les gisements naturels de pétrole et de gaz, ainsi que d'autres matériaux souhaitables qui sont piégés dans des formations géologiques dans l'écorce terrestre. Un puits est foré dans le sol et il est dirigé vers l'emplacement géologique ciblé à partir d'une installation de forage à la surface de la terre.
Après avoir atteint une formation présentant un intérêt, les foreurs recherchent souvent la formation et ses teneurs en prenant des exemples de roche de formation et en analysant les échantillons de roche. Typiquement, un échantillon est carotté à partir de la formation en utilisant une couronne de carottage, et l'échantillon obtenu en utilisant ce procédé est généralement référencé sous le terme carotte . Après avoir transporté la carotte vers la surface, elle peut être analysée afin d'évaluer, entre autres, la capacité de stockage du réservoir (porosité) et le potentiel d'écoulement (perméabilité) du matériau qui compose la formation; la composition chimique et minérale des fluides et des gisements minéraux contenus dans les pores de la formation; et la teneur en eau irréductible du matériau de la formation. Les informations obtenues à partir de l'analyse d'un échantillon sont utilisées pour concevoir et mettre en oeuvre la réalisation du puits et les installations de production.
Le carottage conventionnel , ou carottage axial, implique le prélèvement d'une carotte à partir du fond du puits. Typiquement, ceci est réalisé après le retrait du train de tiges de forage ou son déclenchement depuis le puits, et une couronne de carottage rotative avec un intérieur creux destiné à recevoir la carotte est descendue dans le puits sur l'extrémité du train de tiges de forage. Certains trépans comprennent une couronne de carottage près du centre du trépan, et une carotte peut être prélevée sans avoir besoin de déclencher le train de tiges de forage. Une carotte obtenue par carottage conventionnel est prise le long du chemin du puits; c'est-à-dire, la carotte est prise le long de l'axe du trou de mine depuis la roche en dessous du trépan.
Une carotte axiale typique a un diamètre compris entre 10 et 15 centimètres (-4-6 pouces) et une longueur pouvant dépasser 30 mètres (100 pieds). Le mouvement rotatif est typiquement généré à la surface, et la couronne de carottage est entraînée dans la formation par le poids du train de tiges de forage qui s'étend jusqu'à la surface. La carotte se casse à partir de la formation en tirant simplement vers le haut sur la couronne de carottage qui contient l'échantillon.
Par contraste, dans un carottage latéral , une carotte est enlevée de la paroi latérale d'un trou de mine foré. Le carottage latéral est typiquement exécuté après le retrait du train de tiges de forage du trou de mine. Un outil de carottage par tiges qui comprend une couronne de carottage est descendue dans le trou de mine, et une petite carotte est enlevée de la paroi latérale du trou de mine.
Dans le carottage latéral, le train de tiges de forage ne peut ni être utilisé pour faire tourner la couronne de carottage, ni fournir le poids requis pour entraîner la couronne dans la formation. Au contraire, l'outil de carottage doit générer à la fois le mouvement rotatif de la couronne de carottage et la force axiale nécessaire pour entraîner la couronne de carottage dans la formation.
Dans le carottage latéral, l'espace disponible est limité par le diamètre du trou de mine. Il doit y avoir assez d'espace pour retirer et stocker un échantillon. En raison de cela, une carotte latérale typique a un diamètre de 2,5 cm environ (-1 pouce) et une longueur inférieure à 5 cm environ (-2 pouces). La petite taille de l'échantillon ne permet pas des forces de friction suffisantes entre la couronne de carottage et la carotte pour retirer la carotte en enlevant simplement la couronne de carottage. Au contraire, la couronne de carottage est typiquement basculée pour entraîner la fracture de la carotte et sa rupture de la formation.
Un problème supplémentaire que l'on peut rencontrer est que, en raison de la courte longueur d'une carotte latérale, il peut être difficile de retenir la carotte dans la couronne de carottage. Ainsi, une couronne de carottage peut également comprendre des mécanismes destinés à retenir une carotte dans la couronne de carottage même après la fracture ou la rupture de l'échantillon depuis la formation.
Le carottage latéral est avantageux dans les puits où la profondeur exacte de la zone cible n'est pas bien connue. Des outils de diagraphie, comprenant des outils de carottage, peuvent être abaissés dans le trou de mine afin d'évaluer les formations à travers lesquelles le trou de mine passe. Des carottes multiples peuvent être prélevées à des profondeurs différentes dans le trou de mine pour que les informations puissent être acquises autour des formations à des profondeurs différentes.
La figure 1 représente un exemple d'outil de carottage latéral 101 qui est suspendu dans un trou de mine 113 par un câble métallique 107, tel que décrit dans le brevet US n 6 412 575, qui est attribué au cessionnaire de la présente invention. Un échantillon peut être prélevé en utilisant une couronne de carottage 103 qui s'étend depuis l'outil de carottage 101 dans la formation 105. L'outil de carottage 101 peut être calé dans le trou de mine par un ou plusieurs bras de support 111. Un exemple d'outil de carottage disponible dans le commerce est, en outre, décrit dans les brevets US n 4 714 119 et 5 667 025, tous les deux attribués au cessionnaire de la présente invention.
La figure 2 représente une vue en perspective d'un dispositif de carottage existant 201 prélevant une carotte 207 d'une formation 203. Une couronne de carottage 205 est raccordée au dispositif de carottage 201, qui peut comprendre un moteur afin d'étendre la couronne 205 et communiquer un mouvement rotatif à la couronne de carottage 205. La couronne de carottage 205 s'étend dans la formation 203 et une carotte 207 est saisie dans l'intérieur de la couronne de carottage 205. Il faut noter que le dispositif de carottage 201 serait typiquement disposé dans un outil de carottage (par exemple, 101 sur la figure 1) pour une utilisation en fond de trou. La couronne de carottage 205 s'étendrait depuis le dispositif 201 et l'outil (par exemple 101 sur la figure 1) et dans la formation 203.
Les outils de carottage rotatifs utilisent typiquement une couronne de carottage cylindrique avec une découpeuse de formation à une extrémité distale de la couronne de carottage. La couronne de carottage est tournée et forcée contre la paroi du trou de mine. Lorsque la couronne de carottage pénètre dans la formation, l'intérieur creux de la couronne reçoit la carotte. Une couronne de carottage rotative s'étend à partir de l'outil en utilisant un arbre de raccordement mécanique. L'arbre est typiquement raccordé à un moteur qui communique un mouvement rotatif à la couronne de carottage et force la couronne contre la paroi de la formation. Les outils de carottage rotatifs sont généralement calés contre la paroi opposée du trou de mine par un bras de support. L'arête tranchante de la couronne de carottage rotative est d'habitude encastrée avec du carbure de tungstène, des diamants ou d'autres matériaux durs pour une découpe dans la formation.
La figure 3 représente un exemple de couronne de carottage rotative conventionnelle 301 qui peut être utilisée avec un outil de carottage latéral, tel que l'outil de carottage 101 de la figure 1. Une couronne de carottage similaire est décrite dans le brevet US n 6 371 221 qui est attribuée au cessionnaire de la présente invention. La couronne de carottage 301 comprend un arbre 303 qui a un intérieur creux 305. Une découpeuse de formation 307 destinée à forer est située à une extrémité de l'arbre 303. Lorsque l'outil de carottage 301 pénètre dans une formation (non illustrée) et une carotte (non illustrée) peut être reçue dans l'intérieur creux 305 de la couronne 301. Après la réception d'un échantillon dans l'intérieur creux 305, la carotte se détache typiquement de la formation en déplaçant ou en faisant basculer le système de forage. La couronne de carottage 301 est ensuite retirée de la formation, avec la carotte retenue dans l'intérieur creux 305 de la couronne de carottage 301. D'autres découpeuses de formation connues pour une couronne de carottage rotative peuvent être utilisées. Des exemples de telles découpeuses de formation sont décrits dans la demande de brevet US en coinstance n 09/832 606 attribuée au cessionnaire de la présente invention.
Alors que les outils de carottage existants sont utiles, il existe un besoin d'outil de carottage qui va garantir de façon plus efficace qu'une bonne carotte puisse être récupérée à des fins d'analyse.
Résumé de l'invention Dans un ou plusieurs modes de réalisation, l'invention concerne un outil de carottage latéral qui comprend un corps de l'outil, un arbre de carottage creux extensible à partir du corps de l'outil, une découpeuse de formation disposée à une extrémité distale de l'arbre de carottage creux, et un élément de retenue segmenté en une pluralité de pétales et disposé dans l'arbre de carottage creux. Dans certains modes de réalisation, la pluralité de pétales comprend trois pétales.
Dans certains modes de réalisation, l'invention concerne un procédé destiné à prélever une carotte qui comprend l'extension d'une couronne de carottage dans une formation, la réception de la carotte dans un manchon interne ayant un élément de retenue segmenté en une pluralité de pétales à proximité d'une extrémité distale du manchon interne, et le retrait de la couronne de carottage de la formation.
Dans certains autres modes de réalisation, l'invention concerne un outil de carottage latéral qui comprend un corps de l'outil, un arbre de carottage creux extensible depuis le corps de l'outil, une découpeuse de formation disposée à une extrémité distale de l'arbre de carottage creux, et un manchon intérieur disposé à l'intérieur de l'arbre de carottage creux, et au moins un mécanisme de retenue choisi dans le groupe constitué d'un piston et d'un clapet antiretour, dans lequel le piston est disposé dans le manchon interne et mobile par rapport au manchon interne, et le clapet antiretour est disposé dans le manchon interne.
Dans certains modes de réalisation, l'invention concerne un procédé destiné à prélever une carotte qui comprend l'extension d'une couronne de carottage dans une formation, la réception de la carotte dans un manchon interne ayant un piston disposé dans ce dernier de telle sorte que le piston soit mobile par rapport au manchon interne, et le retrait de la couronne de carottage de la formation.
Dans certains modes de réalisation, l'invention concerne un outil de carottage latéral qui comprend un corps de l'outil, un arbre de carottage creux extensible à partir du corps de l'outil, une découpeuse de formation disposée à une extrémité distale de l'arbre de carottage creux, et un manchon interne disposé à l'intérieur de l'arbre de carottage creux. Le manchon interne peut comprendre une vessie configurée pour appliquer une pression radiale sur une carotte lorsque la vessie est remplie de façon sélective d'un fluide.
Dans certains modes de réalisation, l'invention concerne un outil de carottage latéral qui comprend un corps de l'outil, un arbre de carottage creux extensible à partir du corps de l'outil, une découpe de formation disposée à une extrémité distale de l'arbre de carottage creux, et un élément de retenue élastique disposé à proximité de l'extrémité distale de l'outil de carottage et ayant une ouverture en son centre.
D'autres aspects et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description suivante et des revendications annexées.
Brève Description des dessins
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une coupe transversale d'un puits avec un outil de carottage d'art antérieur suspendu dans le puits; la figure 2 est une vue en perspective d'un 5 dispositif de carottage d'art antérieur; la figure 3 est une vue en perspective d'une couronne de carottage rotative d'art antérieur; la figure 4A est une coupe transversale d'une couronne de carottage conformément à un mode de réalisation de l'invention; la figure 4B est une coupe transversale d'une couronne de carottage conformément à un mode de réalisation de l'invention; la figure 4C est une coupe transversale conformément à un mode de réalisation de l'invention; la figure 5A est une coupe transversale d'une couronne de carottage avec un dispositif de retenue conformément à un mode de réalisation de l'invention; la figure 5B est une coupe transversale d'une couronne de carottage avec un dispositif de retenue conformément à un mode de réalisation de l'invention; la figure 6A est une vue frontale d'un élément de retenue de la couronne de carottage conformément à un mode de réalisation de l'invention; la figure 6B est une vue frontale d'un élément de retenue de la couronne de carottage conformément à un mode de réalisation de l'invention; la figure 6C est une vue frontale d'un élément de retenue de la couronne de carottage conformément à un 30 mode de réalisation de l'invention; la figure 6D est une vue frontale d'un élément de retenue de la couronne de carottage conformément à un mode de réalisation de l'invention; la figure 7A est une coupe transversale d'un élément de retenue de la couronne de carottage conformément à un mode de réalisation de l'invention; La figure 7B est une coupe transversale d'un élément de retenue de la couronne de carottage conformément à un mode de réalisation de l'invention; la figure 7C est une coupe transversale d'un élément de retenue de la couronne de carottage conformément à un mode de réalisation de l'invention; la figure 7D est une coupe transversale d'un élément de retenue de la couronne de carottage conformément à un mode de réalisation de l'invention; la figure 7E est une coupe transversale d'un élément de retenue de la couronne de carottage et du manchon interne conformément à un mode de réalisation de l'invention; la figure 8A est une coupe transversale d'une couronne de carottage avec un piston conformément à un mode de réalisation de l'invention; la figure 8B est une coupe transversale d'une couronne de carottage avec un piston conformément à un 25 mode de réalisation de l'invention; la figure 9 est une coupe transversale d'une couronne de carottage avec un coussinet conformément à un mode de réalisation de l'invention; la figure 10 est une coupe transversale d'une 30 couronne de carottage avec un dispositif de retenue d'échantillon conformément à un mode de réalisation de l'invention.
Description détaillée
Dans certains modes de réalisation, l'invention concerne une couronne de carottage avec un élément de retenue qui retient une carotte dans une couronne de carottage. Dans d'autres modes de réalisation, l'invention comprend un piston ou un coussinet qui permet à une carotte d'être reçue et retenue dans un outil de carottage. Dans d'autres modes de réalisation, l'invention concerne des procédés destinés à retenir une carotte dans un outil de carottage. L'invention va maintenant être décrite en faisant référence aux dessins annexés.
La figure 4A est une coupe transversale d'une couronne de carottage 401 avec un élément de retenue 411 conformément à un mode de réalisation de l'invention. La figure 4A représente uniquement la couronne de carottage 401, mais l'homme du métier comprendra que la couronne de carottage 401 fait partie intégrante d'un outil de carottage (non illustré) qui est utilisé pour prélever des carottes d'une formation. À titre d'exemple, la couronne de carottage peut faire partie intégrante d'un outil de carottage, tel que l'outil de carottage 101 sur la figure 1.
La couronne de carottage 401 sur la figure 4A comprend un arbre creux 403 avec une découpeuse de formation 405 disposée à une extrémité distale de l'arbre 403. La découpeuse de formation 405, découpeuse de formation, est formée par un matériau destiné au forage dans la formation 402. La découpeuse de formation 405 peut être formée par un matériau fort qui est recouvert d'un matériau extra dur, tel que le diamant polycristallin ou le carbure de tungstène. Dans d'autres modes de réalisation, la découpeuse de formation 405 peut comprendre d'autres dispositifs de découpe à travers la formation douce, telles que des brosses. Le terme extrémité distale est utilisé pour décrire l'extrémité de la couronne de carottage 401 qui entre en contact en premier avec la formation. L'extrémité distale est l'extrémité de l'arbre 403 qui est la plus loin du centre de l'outil de carottage (non illustré) pendant le prélèvement de la carotte. C'est la première partie de la couronne de carottage 401 à pénétrer dans une formation.
Comme le montre la figure 4A, une couronne de carottage 401 peut comprendre un manchon interne 407 qui est disposé à l'intérieur de l'arbre creux 403. Le manchon interne 407 sert à recevoir une carotte (non illustrée sur la figure 4A) lorsqu'elle entre dans la couronne de carottage 401. Dans certains modes de réalisation, le manchon interne 407 est un manchon interne non rotatif . Un manchon interne non rotatif est un manchon interne qui est libre de tourner indépendamment de l'arbre creux 403. Ainsi, lorsque l'outil de carottage pénètre dans une formation 402, la friction entre le manchon interne et la carotte (par exemple, 410 sur les figures 4B et 4C) empêche le manchon interne de tourner par rapport à la formation 402. Dans certains autres modes de réalisation, une butée mécanique, telle qu'une clé (non illustrée) peut empêcher la rotation du manchon interne. Ceci réduit l'érosion de la carotte en éliminant la friction entre la carotte et le manchon interne pendant l'échantillonnage. Des exemples de manchons de carottage sont décrits dans la demande de brevet US en co-instance n 10/248 475, attribuée au cessionnaire de la présente invention.
Un élément de retenue 411 est disposé à l'extrémité distale du manchon interne 407. L'élément de retenue 411, comme on le verra, permet à une carotte d'entrer dans la couronne de carottage 401 et le manchon interne 407, et il retient également la carotte 410 dans le manchon interne 407 après la réception de la carotte 410 dans la couronne de carottage 401.
La figure 4B représente une coupe transversale d'une couronne de carottage 401 dans le processus de réception d'une carotte 410. Lorsque la découpeuse de formation 405 pénètre dans la formation 402, une carotte 410 entre dans la couronne de carottage 401.
Lorsque la carotte 410 entre dans le manchon interne 407, elle écarte les pétales 411a, 411b de l'élément de retenue 411 pour que la carotte 410 puisse entrer dans la couronne de carottage 401. Lorsque les pétales 411a, 411b se déplacent, ils appliquent une force radialement vers l'intérieur sur la carotte 410 qui sert à guider la carotte 410 et à la maintenir en place.
La figure 4C représente une coupe transversale d'une couronne de carottage 401 qui a reçu une carotte 410 dans le manchon interne 407 disposé à l'intérieur de l'arbre creux 403 de la couronne de carottage 401.
La carotte 410 est retenue dans la couronne de carottage 401 par les pétales 411a, 411b de l'élément de retenue (411 sur la figure 4A) de deux manières au moins. Premièrement, les pétales 411a, 411b appuient vers l'intérieur sur la carotte 410 pour la stabiliser et la maintenir en place. Deuxièmement, lorsque la couronne de carottage 401 se rétracte de la formation 402, les pétales 411a, 411b auront tendance à se fermer et à saisir la carotte 410. Dans la roche dure, la friction supplémentaire entre la carotte 410 et les pétales 411a, 411b va agir comme organe de préhension en biseau qui retient la carotte 410 dans la couronne de carottage 401.
Dans la roche tendre, les pétales 411a, 411b peuvent complètement se fermer et piéger la carotte 410 dans la couronne de carottage 401. Ceci peut être avantageux en raison de la tendance des formations meubles ou tendres à tomber hors de la couronne de carottage. Plutôt que de perdre 1, 9 cm à 2,5 cm (-3/4 de pouce à 1 pouce) de la carotte d'une formation meuble, les pétales 411a, 411b peuvent se fermer pour retenir la carotte 410 dans la couronne de carottage 401. La seule carotte 410 qui est perdue est cette partie de la carotte qui s'étend après les pétales 511a, 511b. Dans certains modes de réalisation, les pétales ont une longueur de 0,6 cm environ (-1/4 de pouce), et environ 0,6 cm (-4/4 de pouce) de carotte est perdu dans la fermeture des pétales. Ceci aide à saisir et à retenir des carottes d'une formation tendre qui peuvent simplement tomber hors de la couronne de carottage lorsque l'échantillon est prélevé en utilisant la couronne de carottage conventionnelle.
L'élément de retenue 411 illustré sur les figures 4A, 4B et 4C est, de préférence, fait en caoutchouc, même s'il peut être fait d'un matériau quelconque qui est souple et qui a encore une mémoire. Un matériau avec une mémoire va se souvenir de sa position d'origine de telle sorte qu'il va avoir tendance à revenir à sa position d'origine chaque fois qu'il s'est déplacé. Dans certains modes de réalisation, le matériau reste dans le régime de déformation élastique lorsqu'il a été complètement déplacé par la carotte. Ainsi, lorsque les pétales d'un élément de retenue sont poussés de façon radiale vers l'extérieur par une carotte, les pétales sont assez souples pour s'écarter pour que la carotte puisse facilement entrer dans la couronne de carottage, mais ils ont également tendance à pousser radialement vers l'intérieur vers leur position d'origine. Cette tendance à revenir à la position d'origine est qu'elle crée la pression radiale contre la carotte qui va la guider dans la couronne de carottage et la retenir pendant le retrait de la couronne de carottage de la formation.
Dans certains modes de réalisation, un élément de retenue peut ne pas être fixé à une extrémité distale d'un manchon interne. Par exemple, la figure 5A représente une couronne de carottage 501 avec un manchon interne 507 disposé à l'intérieur d'un arbre de carottage creux 503. Une découpeuse de formation 505 est disposée à l'extrémité distale de l'arbre de carottage creux 503. L'élément de retenue 511 est situé près du point médian le long de la longueur axiale du manchon interne 507. Dans cette position, un élément de retenue 511 fournit le guidage pour qu'une carotte (non illustrée) soit maintenue près du centre axial du manchon interne 507, tout en offrant encore la capacité de retenir la carotte dans la couronne de carottage 501 lorsque la couronne est retirée de la formation (non illustrée). Par exemple, dans une formation dure, l'élément de retenue 511 peut agir comme un organe de préhension en biseau qui retient la carotte (non illustrée) dans la couronne de carottage 501.
La figure 5B représente un autre mode de réalisation d'une couronne de carottage avec un élément de retenue 521 conformément à l'invention. La couronne de carottage 521 comprend un arbre de carottage creux 523 avec une découpeuse de formation 525 à l'extrémité distale. Un élément de retenue 531 est maintenu dans l'ouverture centrale de la découpeuse de formation par un anneau 533 dans la découpeuse de formation. Dans cette position, l'élément de retenue 531 peut permettre à une carotte (non illustrée) de pénétrer dans la couronne de carottage 521, et il peut également retenir la carotte dans la couronne de carottage 521 après la réception de l'échantillon.
Il faut noter qu'une couronne de carottage conformément à l'invention peut avoir diverses combinaisons de caractéristiques décrites. Par exemple, elle peut comprendre un élément de retenue situé comme illustré sur la figure 5A, mais sans un manchon interne. Dans un autre exemple, une couronne de carottage peut comprendre un anneau (par exemple, anneau 533 sur la figure 5B) qui n'est pas disposé à proximité de l'extrémité distale de la couronne de carottage.
L'homme du métier pourra imaginer d'autres modes de réalisation d'une couronne de carottage qui ne s'écartent pas de la portée de l'invention.
La figure 6A représente une vue latérale d'un élément de retenue 601 conformément à un mode de réalisation de l'invention. L'élément de retenue 601 a trois pétales 602a, 602b, 602c qui sont découpés à partir du centre de l'élément de retenue 601 vers une circonférence de pétale extérieure 605. Dans certains modes de réalisation, la circonférence de pétale 605 est essentiellement la même taille que le diamètre intérieur de la découpeuse de formation (par exemple, 505 sur les figures 5A, 5B et 5C). Ceci permet à la carotte de bien s'ajuster à travers l'élément de retenue. Dans d'autres modes de réalisation, la circonférence de pétale 605 peut être plus grande que le diamètre intérieur de la découpeuse de formation (par exemple, 505 sur les figures 5A, 5B et 5C) Les pétales 602a, 602b, 602c illustrés sur la figure 6A sont situés de façon adjacente l'un par rapport à l'autre. C'est-à-dire, les arêtes d'un pétale, 602a par exemple, sont adjacentes aux arêtes des autres pétales, 602b, 602c, par exemple.
Dans certains modes de réalisation, un élément de retenue 601 comprend des fentes ou des perforations 607. Les fentes 607 fournissent une flexibilité supplémentaire aux pétales 602a, 602b, 602c lorsque l'élément de retenue 601 est construit à partir d'un matériau rigide ou lorsqu'il y a un petit nombre seulement de pétales durcissant chaque pétale.
La figure 6B représente un mode de réalisation d'un élément de retenue 621 avec les pétales 622a, 622b, 622c qui ne sont pas adjacents les uns par rapport aux autres. Dans ce mode de réalisation, les pétales 622a, 622b, 622c sont séparés les uns des autres en revenant vers la circonférence de pétale 625.
La figure 6C représente un autre mode de réalisation d'un élément de retenue 631 conformément à l'invention. Les pétales 637, 638, 639 se chevauchent l'un sur l'autre. Par exemple, le pétale 637 a l'arête 637a qui chevauche l'arête 639b du pétale 639. L'autre arête 637b du pétale 637 est chevauchée par l'arête 638a du pétale 638. De façon similaire, le pétale 639 a l'arête 639a qui chevauche l'arête 638b du pétale 638.
La figure 6D représente un autre mode de réalisation d'un élément de retenue 641 conformément à l'invention. L'élément de retenue comprend une ouverture 646 à son centre. L'ouverture 646 est créée parce que l'élément de retenue 641 étendu vers l'intérieur uniquement vers une circonférence d'ouverture 647. Une carotte (non illustrée) peut se frayer un chemin à travers l'ouverture 646 en déplaçant l'élément de retenue 641. L'élasticité de l'élément de retenue 641 va faire exercer à l'élément de retenue 641 une force vers l'intérieur sur la carotte lorsqu'elle est reçue.
La figure 6D représente également d'autres caractéristiques optionnelles d'un élément de retenue.
Par exemple, un élément de retenue 641 avec une ouverture 646 ne peut pas avoir de pétales. Une carotte peut simplement déplacer un élément de retenue solide.
Dans d'autres modes de réalisation, tel que celui illustré sur la figure6D, l'élément de retenue 641 peut comprendre un ou plusieurs pétales 642a, 642b, 642c. Les pétales 642a, 642b, 642c peuvent être des pétales individuels, ou les pétales 642a, 642b, 642c peuvent être perforés par des perforations 643 s'étendant entre la circonférence d'ouverture 647 jusqu'à la circonférence de pétale 645. Lorsqu'une carotte (non illustrée) est prélevée, la carotte va rompre les perforations 643, et la carotte peut être reçue dans la couronne de carottage (non illustrée).
En fait, il faut noter que la multitude des modes de réalisation décrits ci-dessus d'un élément de retenue peut utiliser des perforations radiales pour segmenter l'élément de retenue en pétales. Ceci permettrait à l'élément de retenue de servir de couvercle qui empêcherait les contaminants de pénétrer dans la couronne de carottage avant le prélèvement de l'échantillon et la rupture des perforations.
Il faut noter que les perforations radiales sont distinguées des perforations circonférentielles qui peuvent être utilisées pour augmenter la flexibilité de l'élément de retenue.
Les figures 7A-7E représentent divers modes de réalisation d'un élément de retenue pour une utilisation avec une couronne de carottage conformément à l'invention. La figure 7A représente un élément de retenue 711 avec des pétales 711a, 711b qui sont biseautés vers l'intérieur. Les pétales 711a, 711b ont une circonférence de pétale qui est essentiellement la même que le diamètre intérieur de la découpeuse de formation 705. Une carotte va bien passer à travers les pétales 711a, 711b de l'élément de retenue 711.
La figure 7B représente un autre mode de réalisation d'un élément de retenue 721 où les pétales 721a, 721b sont biseautés vers l'extérieur. Dans ce mode de réalisation, lorsque les pétales 721a, 721b sont déplacés par une carotte (non illustrée), la pression appliquée par les pétales 721a, 721b sera légèrement supérieure parce qu'ils sont déplacés plus loin de leur position d'origine.
La figure 7C représente un autre mode de réalisation d'un élément de retenue 731 conformément à l'invention. Les pétales 731a, 731b de l'élément de retenue 731 sont arrondis et extrudés dans le manchon interne 707. Lorsqu'une carotte (non illustrée) est reçue dans le manchon interne 707, les pétales 731a, 731b vont être déplacés vers l'intérieur.
La figure 7D représente un autre mode de réalisation d'un élément de retenue 741 conformément à l'invention. Les pétales 741a, 741b de l'élément de retenue 741 sont arrondis et extrudés vers l'extérieur à partir du manchon interne 707. Lorsqu'une carotte (non illustrée) est reçue dans le manchon interne 707, les pétales 741a, 741b vont être déplacés vers l'intérieur.
La figure 7E représente un mode de réalisation d'un élément de retenue 751 qui est similaire à celui illustré sur la figure 7B. Sur la figure 7E, le manchon interne 757 a une entaille 753 qui fournit de l'espace aux pétales 751a, 751b dans leur position déplacée. Le diamètre interne D2 du manchon interne 757 dans l'entaille 753 est plus grand que le diamètre nominal Dl du manchon interne 757. Dans le mode de réalisation illustré, le diamètre nominal Dl du manchon interne 757 est essentiellement le même que le diamètre intérieur de la découpeuse de formation 705. Lorsqu'une carotte (non illustrée) passe dans le manchon interne 757, les pétales 751a, 751b de l'élément de retenue 751 vont être déplacés dans l'entaille 753. Les pétales 751a, 751b, lorsqu'ils sont déplacés dans l'entaille 753, ont essentiellement le même diamètre que le diamètre nominal Dl du manchon interne 757. Ceci permet à la carotte 701 de bien s'ajuster à tous les points situés le long de l'axe du manchon interne 757, tout en obtenant encore les avantages d'un élément de retenue conformément aux modes de réalisation de l'invention.
Le mode de réalisation d'un manchon interne 757 qui est illustré sur la figure 7E peut être utilisé avec divers modes de réalisation d'un élément de retenue. Par exemple, un manchon interne 757 avec une entaille 753 peut être utilisé avec l'un quelconque des modes de réalisation d'un élément de retenue illustrés sur les figures 7A-7E.
Un élément de retenue conformément à l'un quelconque des modes de réalisation de l'invention peut être conçu de façon spécifique pour une seule utilisation, ou il peut être conçu pour saisir et retenir des carottes multiples. Par exemple, certaines couronnes de carottage sont conçues pour que les carottes soient stockées dans le manchon interne.
C'est-à-dire, le manchon interne se déplace à partir de l'intérieur de la couronne de carotte dans une zone de stockage. Dans d'autres modes de réalisation, seule la carotte se déplace dans un dispositif de stockage, et le manchon interne est utilisé pour saisir un autre échantillon.
Comme le comprendra l'homme du métier, les figures 7A-7E représentent une coupe transversale de modes de réalisation particuliers d'une couronne de carottage et d'un élément de retenue conformément à l'invention. À ce titre, les figures représentent uniquement deux pétales dans chaque mode de réalisation. Ceci est simplement une fonction d'une coupe transversale, et cela ne doit pas limiter l'invention. Un élément de retenue conformément à l'invention peut avoir un nombre quelconque de pétales. Facultativement, l'élément de retenue peut être uniforme, solide, conique, ou avoir une ou plusieurs ouvertures à travers ce dernier. D'autres configurations peuvent être prévues. L'élément de retenue peut être adapté pour se déchirer et/ou s'étirer au fur et à mesure que la carotte avance dans le manchon. Les parties de l'élément de retenue qui sont étirées ou déchirées peuvent appliquer une force sur la carotte afin de saisir la carotte. L'élément de retenue est, de préférence, élastique pour qu'il puisse se rétracter vers essentiellement sa configuration d'origine et se fermer derrière la carotte, empêchant ainsi les parties de la carotte de sortir du manchon de carottage.
La figure 8A représente une coupe transversale d'une couronne de carottage 800 avec un manchon interne 807 ayant un piston 802 conformément à l'invention. Le piston 802 est mobile axialement par rapport au manchon interne 807. Le piston 802 est initialement positionné à proximité de l'extrémité distale du manchon interne 807. Lorsqu'une carotte est prélevée de la formation 810, la carotte va déplacer le piston 802 par rapport au manchon interne 807. Le piston 802 peut également comprendre des dispositifs d'étanchéité 812 ou des paliers afin de permettre un mouvement plus facile du piston 802 à l'intérieur du manchon interne 807.
Dans le mode de réalisation illustré, le manchon interne 807 a un diamètre qui est sensiblement le même que le diamètre intérieur de la découpeuse de formation 805. Afin de s'adapter avec le manchon interne 807, le piston 802 a un diamètre qui est sensiblement le même que le diamètre intérieur du manchon interne 807 pour que les dispositifs d'étanchéité du piston 812 puissent former un barrage entre le manchon interne 807 et le piston 802.
La figure 8B représente une coupe transversale de la couronne de carottage 800 avec une carotte 801 reçue à l'intérieur de la couronne de carottage 800. La carotte 801 a déplacé le piston 802 vers une position proche de l'extrémité proximale du manchon interne 807. Le piston 802 se déplace lorsque la carotte 801 est reçue dans la couronne de carottage 800. Ainsi, le piston 802 fournit un support pour la carotte 801. Ceci peut être avantageux dans les formations meubles, là où la carotte de la formation s'effondrerait lorsqu'elle entre dans la couronne de carottage. Le piston 802 peut empêcher l'effondrement de la formation.
De plus, lorsque la couronne de carottage 800 est retirée de la formation 810, le piston 802 aide à maintenir la carotte dans le manchon interne 807. Dans certains modes de réalisation, la chambre 815 derrière le piston 802 comprend un clapet antiretour ou d'autres moyens (non illustrés) pour permettre à l'air ou au fluide d'être évacué de la chambre 815, mais ceci ne permettra pas l'écoulement inverse. Ainsi, un vide derrière le piston 802 empêchera au piston 802 d'aller dans la direction extérieure.
Dans certains modes de réalisation, la chambre 815 derrière le piston est complètement ventilée. Néanmoins, la carotte 801 peut ne pas pouvoir se déplacer hors du manchon interne 807 sans faire également bouger le piston 802. Ceci peut être provoqué par un vide créé entre le piston 802 et la carotte 801. La friction entre le piston 802 et le manchon interne 807 va créer une résistance supplémentaire au mouvement de la carotte 801, ce qui va aider à retenir la carotte 801 dans la couronne de carottage 800.
En outre, en plus d'un simple piston 802, le manchon interne 807 peut également comprendre un dispositif à cliquet ou un dispositif de verrouillage. Un tel dispositif empêcherait au piston d'aller dans la direction extérieure.
La figure 9 représente une coupe transversale d'une couronne de carottage 900 qui comprend un coussinet destiné à recevoir et à retenir la carotte 901 dans la couronne 900. Un arbre extérieur creux 903 pénètre dans une formation 910 en utilisant une découpeuse de formation 905 disposée à l'extrémité distale de l'arbre 903. Une carotte 901 est reçue dans un manchon interne 917 qui est disposé à l'intérieur de l'arbre creux 903.
La cavité (illustrée en 918) dans le manchon interne 917 derrière la carotte 901 est remplie d'un fluide, telle que de l'eau. L'extrémité proximale du manchon interne 917 comprend un clapet 921 destiné à permettre de façon sélective au fluide de passer entre le manchon 917 et le reste de l'outil. Le clapet 921 peut être, par exemple, un clapet antiretour qui permet au fluide de sortir de la cavité 918 lorsqu'une carotte 901 se déplace dans le manchon interne 917. Lorsque la couronne de carottage 900 est retirée de la formation, le clapet 921 peut être utilisé pour empêcher l'écoulement inversé du fluide dans la cavité 918, et un vide se crée derrière la carotte 901 qui retient la carotte 901 dans la couronne de carottage 900.
Dans au moins un mode de réalisation, le clapet antiretour 921 sur la figure 9 peut être combiné avec la couronne de carottage 800 sur les figures 8A et 8B.
Dans un tel mode de réalisation, le piston (802 sur les figures 8A et 8B) forcerait le fluide à travers le clapet antiretour (921 sur la figure 9). Le clapet antiretour (921 sur la figure 9) empêcherait l'écoulement inversé du fluide et le vide derrière le piston (802 sur les figures 8A et 8B) et, de ce fait, retiendrait la carotte du piston en place.
La figure 10 représente une coupe transversale d'une couronne de carottage 1001 conformément à un autre mode de réalisation de l'invention. Un arbre creux 1003 a une découpeuse de formation 1005 à une extrémité distale de l'arbre 1003. Une vessie 1007 est utilisée comme manchon interne dans la couronne de carottage 1001 sur la figure 10. La vessie 1007, lorsqu'elle est dégonflée, fournit assez d'espace pour accepter une carotte. La vessie 1007 peut ensuite être gonflée de façon efficace en la remplissant de fluide. Le fluide peut être du fluide hydraulique stocké, ou il peut être de la boue de forage qui est pompée dans la vessie. Le type de fluide utilisé ne doit pas limiter l'invention.
Lorsque la vessie 1007 est remplie, elle va se comprimer vers l'intérieur et exercer une pression radiale sur une carotte (non illustrée). La pression va appliquer une surcharge sur la carotte qui va à la fois stabiliser et retenir la carotte.
Des modes de réalisation de l'invention peuvent présenter un ou plusieurs des avantages suivants. Une couronne de carottage avec un élément de retenue ou un autre dispositif de retenue conformément à l'invention va retenir la carotte dans la couronne de carottage pendant le retrait de la couronne de carotte de la formation. Ceci va empêcher l'endommagement ou la perte de la carotte pendant ce processus.
De façon avantageuse, une couronne de carottage peut comprendre un élément de retenue qui se fermera complètement lors de la saisie d'un échantillon dans une formation tendre ou meuble. Lorsque l'élément de retenue se ferme, la carotte va être complètement enfermée dans la couronne de carottage et protégée contre, en outre, les dommages et les pertes.
De façon avantageuse, une couronne de carottage qui comprend un manchon interne non rotatif ne va pas dégrader la carotte à travers la friction entre la carotte et le manchon interne et l'élément de retenue. Le manchon interne et l'élément de retenue ne vont pas tourner par rapport à la formation et à la carotte lorsqu'elle est saisie.
De façon avantageuse, des modes de réalisation de l'invention qui comprennent un piston dans le manchon interne fournissent le guidage d'une carotte lorsqu'elle est reçue. Le piston est déplacé par la carotte, et après la réception complète de cette dernière, le piston crée un vide derrière la carotte qui retient la carotte dans le manchon interne lorsque la couronne de carottage est retirée de la formation.
De façon avantageuse, des modes de réalisation de l'invention qui comprennent un coussinet fournissent un guidage constant à la carotte lorsqu'elle pénètre dans la couronne de carottage. Après sa réception dans la couronne de carottage, la carotte est retenue par un vide derrière la carotte.
Alors que l'invention a été décrite par rapport à un nombre limité de modes de réalisation, l'homme du métier, ayant bénéficié de cette description, notera que d'autres modes de réalisation peuvent être envisagés qui ne s'écartent pas de la portée de l'invention telle que décrite dans le présent document. En conséquence, la portée de l'invention serait limitée uniquement par les revendications annexées.
Claims (2)
- 28 REVENDICATIONS1. Outil de carottage latéral (101) caractérisé en ce qu'il comprend: un corps de l'outil; un arbre de carottage creux (403) extensible à 5 partir du corps de l'outil; une découpeuse de formation (405) disposée à une extrémité distale de l'arbre de carottage (403) creux; et un élément de retenue (411) segmenté en une 10 pluralité de pétales (411a, 411b) et disposé dans l'arbre de carottage creux (403).2. Outil de carottage latéral (101) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un manchon interne (407) disposé à l'intérieur de l'arbre de carottage creux (403), et dans lequel l'élément de retenue (411) est raccordé au manchon interne.3. Outil de carottage latéral (101) selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément de retenue (411) est disposé à proximité d'une extrémité distale du manchon interne (407).4. Outil de carottage latéral (101) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le manchon interne (407) comprend un manchon non rotatif.5. Outil de carottage latéral (101) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le manchon interne (507) comprend une entaille radiale de telle sorte que les pétales de l'élément de retenue (511) puissent être positionnés radialement vers l'extérieur dans l'entaille.6. Outil de carottage latéral (101) selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément de retenue (411) a une circonférence de pétale qui est essentiellement la même que le diamètre intérieur du manchon interne (407).7. Outil de carottage latéral (101) selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un piston (802) disposé à l'intérieur du manchon interne (407) et qui est axialement mobile par rapport au manchon interne (407).8. Outil de carottage latéral (101) selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un clapet antiretour disposé dans le manchon interne (407).9. Outil de carottage latéral (101) selon la revendication 8, caractérisé en ce que le clapet antiretour est disposé dans une extrémité proximale du manchon interne (407).10. Outil de carottage latéral (101) selon la revendication 9, caractérisé en ce que le clapet 2864140 30 antiretour permet au fluide de s'écouler hors du manchon interne (407).11. Outil de carottage latéral (101) selon la revendication 1, caractérisé en ce que un diamètre intérieur du manchon interne (407) est essentiellement le même qu'un diamètre intérieur de la découpeuse de formation (405).12. Outil de carottage latéral (101) selon la revendication 1, caractérisé en ce que un diamètre intérieur du manchon interne (407) est plus grand que le diamètre intérieur de la découpeuse de formation (405).13. Outil de carottage latéral (101) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le manchon interne comprend une vessie (1007) configurée pour appliquer une pression radiale sur une carotte lorsque la vessie (1007) est remplie de façon sélective d'un fluide.14. Outil de carottage latéral (101) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pluralité de 25 pétales comprend trois pétales (602a, 602b, 602c).15. Outil de carottage latéral (101) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pluralité de pétales (637, 638, 639) se chevauche.
- 2864140 31 16. Outil de carottage latéral (101) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pluralité de pétales (622a, 622b, 622c) est séparée par des espaces.17. Outil de carottage latéral (101) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de retenue (411) comprend des perforations.18. Outil de carottage latéral (101) selon la revendication 17, caractérisé en ce que les perforations (646) sont des perforations circonférentielles disposées à l'extérieur d'une circonférence de pétales (642a, 642b, 642c).19. Outil de carottage latéral (101) selon la revendication 17, caractérisé en ce que. les perforations (646) sont des perforations radiales disposées au moins en partie à l'intérieur d'une circonférence de pétale.20. Outil de carottage latéral (101) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pluralité de pétales (602a, 602b, 602c) est adjacente.21. Outil de carottage latéral (101) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de retenue (411) est construit à partir du caoutchouc.22. Outil de carottage latéral (101) selon la 30 revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de 2864140 32 retenue (741) est arrondi et s'extrude vers une extrémité distale de l'arbre de carottage creux.23. Outil de carottage latéral (101) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de retenue (731) est arrondi et s'extrude vers une extrémité proximale de l'arbre de carottage creux.24. Procédé de prélèvement d'une carotte, 10 caractérisé en ce qu'il comprend: l'extension d'une couronne de carottage dans une formation, la couronne de carottage (401) ayant un élément de retenue (411) segmenté en une pluralité de pétales (411a, 411b) ; la réception de la carotte (410) dans la couronne de carottage; et la retenue de la carotte (410) dans la couronne de carottage (401) avec l'élément de retenue (411) pendant le retrait de la couronne de carotte de la formation.25. Procédé selon la revendication 24, caractérisé en ce qu'il comprend en outre le remplissage de façon sélective d'une vessie (1007) avec un fluide afin d'appliquer une pression radiale sur la carotte (410).26. Procédé selon la revendication 24, caractérisé en ce que l'élément de retenue est raccordé à un manchon interne (407) disposé dans la couronne de carottage (401) et en ce que la carotte (410) est reçue dans le manchon interne (407).
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