FR2987645A1

FR2987645A1 - Pince de maintien constitutive d'un dispositif de verrouillage et/ou de deverrouillage d'une tete d'un outil, tel qu'un carottier

Info

Publication number: FR2987645A1
Application number: FR1200638A
Authority: FR
Inventors: Emmanuel Bonte; Etienne Bosch
Original assignee: TECHNIDRILL
Current assignee: TECHNIDRILL
Priority date: 2012-03-02
Filing date: 2012-03-02
Publication date: 2013-09-06
Anticipated expiration: 2032-03-02
Also published as: CA2869106A1; EP2820234A2; AU2013224833B2; WO2013128090A2; ZA201407151B; WO2013128090A3; AU2013224833A1; FR2987645B1

Abstract

L'invention a pour objet une pince de maintien (17,17') constitutive d'un dispositif de verrouillage et/ou de déverrouillage (3) d'une tête (8) d'un outil (1). La pince de maintien (17,17') est étendue selon un axe d'allongement général (A3) de la pince de maintien (17,17'). La pince de maintien (17,17') comprend une rampe de glissement (27,27') de la tête (8) de l'outil (1). La rampe de glissement (27,27') forme avec l'axe d'allongement général (A3) un angle (alpha) qui est compris entre 0° et 45°.

Description

Pince de maintien constitutive d'un dispositif de verrouillage et/ou de déverrouillage d'une tête d'un outil, tel qu'un carottier. L'invention relève du domaine général du carottage du sol ou de la roche, à partir d'un puits de forage. L'invention relève plus particulièrement du domaine des outils de repêchage, de saisie ou de dégagement d'un outil, tel qu'un carottier ou analogue, dans le puits de forage. Elle a pour objet une pince de maintien constitutive d'un dispositif de verrouillage et/ou de déverrouillage d'une tête de l'outil. Elle a aussi pour objet un tel dispositif de verrouillage et/ou de déverrouillage comprenant au moins deux telles pinces de maintien. Dans le domaine du carottage, il est connu d'utiliser un carottier pour prélever un échantillon d'un sol, d'une roche ou analogue. Le carottier est globalement agencé en un tube délimitant un volume intérieur pour la réception de l'échantillon à prélever. Le carottier se compose de deux parties : une partie intérieure et une partie extérieure. La partie extérieure est composée principalement de tubes formant une enveloppe de la partie intérieure, cette dernière étant mobile en descente et en remontée à l'intérieur du puits de forage pour récupérer l'échantillon. La manutention de la partie intérieure du carottier s'effectue par l'intermédiaire d'un dispositif de verrouillage et/ou de déverrouillage qui est interposé entre la tête de carottier et un câble de manutention. Le document US 2004/0195852 (Beach) décrit un tel dispositif de verrouillage et/ou de déverrouillage de la tête du carottier. Le dispositif est destiné à saisir réversiblement la tête du carottier, pour permettre la descente ou la remontée de ce dernier à l'intérieur du puits de forage. A cet effet, le dispositif est susceptible d'être agencé en position de saisie de la tête de carottier, dans laquelle le dispositif maintient cette dernière. Le dispositif est également susceptible d'être agencé en position de dégagement de la tête de carottier, dans laquelle le dispositif libère et/ou relâche la tête de carottier.

Le dispositif comprend un tube allongé, des pinces de maintien et un manchon de verrouillage. Les pinces de maintien sont montées pivotantes sur le tube allongé. Les pinces de maintien comprennent des premières extrémités respectives pour saisir la tête du carottier. A cette fin, les premières extrémités sont conformées en crochet de préhension de la tête de carottier. Plus particulièrement, chaque pince de maintien comporte une extrémité qui est agencée en pointe présentant une section demi-triangulaire. La pointe comprend une face de contact qui est destinée à venir en appui contre la tête de l'outil et une rampe comprise entre un bord de la face de contact et une arête d'extrémité.

Les pinces de maintien sont des organes qui subissent des sollicitations mécaniques importantes et sont de ce fait sujettes à une usure régulière qui est préjudiciable. De plus, les pinces de maintien subissent régulièrement des chocs avec, et des frottements contre, la tête de l'outil ce qui amplifie leur usure prématurée. Une telle usure nécessite des opérations de maintenance longues et couteuses, qui impliquent fréquemment le remplacement des pinces de maintien usagées par de nouvelles pinces de maintien, un tel remplacement s'avérant être contraignant.

Un but de la présente invention est de proposer une pince de maintien qui est agencée pour répondre aux inconvénients susvisés, et qui est notamment résistante au regard des phénomènes d'usure. Un autre but de la présente invention est de proposer un dispositif de verrouillage et/ou de déverrouillage qui comprend au moins un couple de telles pinces de maintien, qui est robuste et pérenne et enfin qui est également optimisé au regard de la sécurité d'un opérateur, notamment à partir d'une minimisation d'un risque de chute d'un outil porté par l'intermédiaire de telles pinces de maintien. Une pince de maintien de la présente invention est une pince de maintien constitutive d'un dispositif de verrouillage et/ou de déverrouillage d'une tête d'un outil. La pince de maintien est étendue selon un axe d'allongement général de la pince de maintien. La pince de maintien comprend une rampe de glissement de la tête de l'outil. Selon la présente invention, la rampe de glissement forme avec l'axe d'allongement général un angle qui est compris entre 0° et 45°. L'angle est compris avantageusement entre 0° et 30°, voire entre 0° et 15°, voire entre 0° et 5°.

Selon une variante préférée, l'angle est égale à 0°. La rampe de glissement est avantageusement conformée en une portion d'une surface de révolution ayant une génératrice qui est parallèle à l'axe d'allongement général de la pince de maintien.

La rampe de glissement comporte préférentiellement une longueur qui est comprise entre 30% et 100% d'une épaisseur d'un bout distal de la pince de maintien.

De préférence, la rampe de glissement est ménagée orthogonalement à une butée de soutien que comporte la pince de maintien. La pince de maintien est avantageusement pourvue d'un orifice distal et d'un orifice proximal, qui sont chacun de forme oblongue et qui sont chacun longitudinalement étendus selon un axe radial qui est orthogonal à l'axe d'allongement général. La pince de maintien est avantageusement pourvue d'un pivot de liaison qui est interposé entre l'orifice distal et l'orifice proximal.30 Un dispositif de verrouillage et/ou de déverrouillage d'une tête d'un outil de la présente invention est principalement reconnaissable en ce que ledit dispositif comprend au moins un couple de telles pinces de maintien.

De préférence, chaque pince de maintien est montée mobile en translation selon l'axe radial qui est orthogonal à l'axe d'allongement général de la pince de maintien. Les pinces de maintien sont avantageusement logées à l'intérieur d'une cage 10 ménagée à une extrémité distale que comporte le dispositif de verrouillage et/ou de déverrouillage. Ledit dispositif est avantageusement étendu selon un axe d'extension générale qui est parallèle à l'axe d'allongement général de la pince de maintien. 15 Les pinces de maintien d'un même couple de pinces de maintien sont préférentiellement montées diamétralement opposées l'une à l'autre par rapport à l'axe d'extension générale. 20 D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va en être faite d'exemples de réalisation, en relation avec les figures des planches annexées, dans lesquelles La figure 1 est une vue schématique d'un dispositif de verrouillage et/ou de déverrouillage de la présente invention lors de son utilisation. 25 La figure 2 est une vue schématique en coupe d'une tête d'outil destinée à être verrouillée et/ou déverrouillée par ledit dispositif illustré sur la figure précédente. La figure 3 est une vue schématique en coupe du dispositif de verrouillage et/ou de déverrouillage représenté sur la figure 1. La figure 4 est une vue schématique partielle et en perspective d'une extrémité 30 distale dudit dispositif illustré sur la figure 3.

La figure 5 est une vue schématique partielle et en perspective de l'extrémité distale dudit dispositif illustré sur la figure 4, ledit dispositif étant représenté lors d'une introduction d'une tête d'un outil pour son maintien. La figure 6 est une vue schématique partielle et en perspective de l'extrémité distale dudit dispositif illustré sur la figure 4, ledit dispositif étant représenté après immobilisation de la tête de l'outil. Dans le domaine du carottage, il est courant d'avoir à manoeuvrer un outil 1 au fond d'un puits de forage 2. L'outil 1 est préférentiellement un carottier qui est destiné à prélever une carotte de roche, de sol ou analogue au fond du puits de forage 2. Toutefois, l'outil 1 est susceptible d'être d'une nature différente sans déroger aux règles de la présente invention qui vont être énoncées. Pour amener l'outil 1 au fond du puits de forage 2 et/ou pour remonter l'outil 1 depuis le fond du puits de forage 2, l'outil 1 est maintenu par un dispositif de verrouillage et/ou de déverrouillage 3 qui est interposé entre l'outil 1 et un câble de manutention 4. Le câble de manutention 4 est en relation avec un organe moteur 5, treuil ou analogue, qui est apte à manoeuvrer à la descente et/ou à la remontée le câble de manutention 4, notamment par enroulement de ce dernier sur une poulie de stockage 6. Le dispositif de verrouillage et/ou de déverrouillage 3 constitue une pièce de raccordement entre le câble de manutention 4 et l'outil 1. Le dispositif de verrouillage et/ou de déverrouillage 3 comprend un organe de raccordement 7, tel qu'un oeillet, un anneau ou analogue, au câble de manutention 4. Le dispositif de verrouillage et/ou de déverrouillage 3 est agencé pour pouvoir saisir de manière réversible une tête 8 de l'outil 1. La tête 8 de l'outil 1 est d'une conformation particulière, commune à de nombreux outils 1, et notamment commune aux carottiers utilisés dans le domaine du forage. La tête 8 de l'outil 1 présente une section sensiblement triangulaire, schématiquement illustrée sur la figure 2, comportant une pointe 9 orientée vers le haut en position d'utilisation de l'outil 1 représentée sur la figure 1. La tête 8 de l'outil 1 comprend une restriction annulaire 10 qui facilite une préhension de l'outil 1 par le dispositif de verrouillage et/ou de déverrouillage 3. La restriction annulaire 10 est interposée entre la pointe 9 et un corps 11 de l'outil 1. La pointe 9 comporte une face externe 26 qui est de conformation conique et qui constitue une surface de frottement contre laquelle des pinces de maintien 17,17', visibles sur les figures 3 à 6, constitutives du dispositif de verrouillage et/ou de déverrouillage 3 viennent coulisser en contact étroit.

Sur la figure 3, le dispositif de verrouillage et/ou de déverrouillage 3 comprend une extrémité proximale 12 qui est munie de l'organe de raccordement 7 et une extrémité distale 13 qui comporte une cage 14 pour la réception de la tête 8 de l'outil 1 à l'intérieur d'un volume intérieur 15 de la cage 14. La cage 14 comporte à cet effet un orifice de passage 16 à travers lequel la tête 8 de l'outil 1 circule pour son verrouillage ou pour son extraction après déverrouillage. En position de verrouillage, la cage 14 constitue une enceinte close de confinement de la tête 8 de l'outil 1. L'orifice de passage 16 et l'organe de raccordement 7 sont disposés aux extrémités opposées du dispositif de verrouillage et/ou de déverrouillage 3 qui est globalement étendu selon un axe d'extension générale A1. Pour assurer la préhension de la tête 8 de l'outil 1, la cage 14 loge le couple de pinces de maintien 17,17' qui sont diamétralement réparties par rapport à l'axe d'extension générale A1. Les pinces de maintien 17,17' sont confinées à l'intérieur de la cage 14 qui constituent une enveloppe de protection de ces dernières. Autrement dit, pour un observateur extérieur au dispositif de verrouillage et/ou de déverrouillage 3, les pinces de maintien 17,17' sont inaccessibles. Les pinces de maintien 17,17' comprennent un bout distal respectif 18,18' qui est conformé en crochet pour la préhension de la tête 8 de l'outil 1. Plus particulièrement, les bouts distaux 18,18' des pinces de maintien 17,17' sont prévus pour venir au contact de la restriction annulaire 10 de la tête 8 de l'outil 1 et enserrer cette dernière pour son maintien. Sur la figure 4, chaque pince de maintien 17,17' est montée pivotante sur une bielle respective 19,19' qui est elle-même montée pivotante sur une chappe commune 20 aux pinces de maintien 17,17'. Chaque bielle 19,19' est pourvue d'un pivot de liaison 21,21' avec la pince de maintien 17,17' à laquelle il est affecté. Autrement dit, chaque bielle 19,19' pivote autour du point de pivot 21,21' qui lui est affecté. Autrement dit encore, chaque bielle 19,19' pivote sur la chappe commune 20 aux deux bielles 19,19'. Chaque pince de maintien 17,17' est pourvue d'un orifice distal 22,22' et d'un orifice proximal 23,23' qui sont respectivement répartis de part et d'autre du pivot de liaison 21,21' que comporte la pince de maintien 17,17' auquel ils sont affectés. Autrement dit, le pivot de liaison 21,21' de chaque pince de maintien 17,17' est interposé entre l'orifice distal 22,22' et l'orifice proximal 23,23' affecté à chaque pince de maintien 17,17'. Les orifices distaux 22,22' et les orifices proximaux 23,23' sont de forme oblongue et sont radialement étendus selon un axe radial A2 qui est orthogonal à l'axe d'extension général A1. Chaque orifice distal 22,22' loge un doigt distal 24,24' et chaque orifice proximal 23,23' loge un doigt proximal 25,25'. Les doigts distaux 24,24' et les doigts proximaux 25,25' sont indifféremment constitutifs de, ou rapportés sur, la cage 14. Ces dispositions sont telles qu'à partir d'un premier mouvement en translation T1 de la chappe commune 20 le long de l'axe d'extension A1, les pinces de maintien 17,17' sont mobiles selon un deuxième mouvement en translation T2 le long de l'axe radial A2, à partir d'un coulissement des orifices distaux 22,22' et proximaux 23,23' respectivement le long des doigts distaux 24,24' et des doigts proximaux 25,25'. Aussi, les pinces de maintien 17,17' sont mobiles en translation l'une par rapport à l'autre depuis une position d'ouverture dans laquelle les doigts distaux 22,22' d'une part et les doigts proximaux 23,23' d'autre part sont éloignés d'une distance maximale, jusqu'à une position de fermeture dans laquelle les doigts distaux 22,22' d'une part et les doigts proximaux 23,23' d'autre part sont éloignés d'une distance minimale. Un tel deuxième mouvement en translation T2 des pinces de maintien 17,17' est destiné à la prise et/ou au relâchement de la tête 8 de l'outil 1. Un tel deuxième mouvement en translation T2 nécessite un encombrement minimum pour un débattement des pinces de maintien 17,17', de telle sorte que la cage 14 constitue une enveloppe continue, exempte de rainures, des pinces de maintien 17,17'. Il en résulte finalement que les pinces de maintien 17,17', en position de fermeture dans laquelle les pinces de maintien 17,17' enserrent la tête 8 de l'outil 1, ou en position d'ouverture dans laquelle les pinces de maintien libèrent la tête 8 de l'outil 1, sont inaccessibles à un quelconque objet et/ou utilisateur externe à la cage 14. Il en découle finalement un fonctionnement sécurisé et optimisé d'un tel dispositif de verrouillage et/ou de déverrouillage 3. Chaque bout distal 18,18' d'une pince de maintien 17,17' comprend 5 avantageusement une rampe de glissement 27,27' contre laquelle vient s'appuyer au moins partiellement la face externe 26 de la tête 8 de l'outil 1, lors de l'introduction de la tête de l'outil 1 à l'intérieur de la cage 14 (figure 5). Selon la présente invention, la rampe de glissement 27,27' forme avec un axe 10 d'allongement général A3 de la pince de maintien 17,17' à laquelle la rampe de glissement est affectée, un angle a qui est compris entre 0° et 45°. Autrement dit, l'angle a est supérieur ou égal à 0° et est inférieur ou égal à 45°. Selon la variante illustrée sur la figure 4, l'angle a est nul de telle sorte que la rampe de glissement 27,27' et l'axe d'allongement général A3 sont parallèles. Sur cette figure, l'angle a 15 est toutefois représenté fictivement entre la rampe de glissement 27,27' et l'axe d'allongement général A3 pour éclairer la compréhension de sa localisation alors que structurellement l'angle a est nul. La rampe de glissement 27,27' est interposée entre une butée de soutien 28,28' 20 et une face extérieure 30,30' que comporte respectivement chaque bout distal 18,18'. La butée de soutien 28,28' est destinée à venir en appui contre un épaulement 29 de la tête 8 de l'outil 1 (figure 6). L'épaulement 29 est ménagé entre la pointe 9 et la restriction annulaire 10 de la tête 8 de l'outil 1. La face extérieure 30,30' est la face respective de chaque bout distal 18,18' qui est 25 tournée vers l'orifice de passage 16. Autrement dit, la rampe de glissement 27,27' constitue une surface intermédiaire entre la butée de soutien 28,28' et la face extérieure 30,30' de chaque pince de maintien 17,17'. En position d'immobilisation de la tête 8 de l'outil 1 (figure 6), la rampe de glissement 27,27' constitue au moins partiellement une surface d'appui de la pince de maintien 17,17' contre la 30 restriction annulaire 10 de la tête de l'outil 1. Une telle surface d'appui de la présente invention est destinée à s'user sans altérer la butée de soutien 28,28'.

Selon la variante illustrée sur la figure 4 dans laquelle l'angle a est nul, la rampe de glissement 27,27' est ménagée orthogonalement à la butée de soutien 28,28' que comporte chaque pince de soutien 17,17'. La rampe de glissement 27,27' comporte une longueur L qui est comprise entre 30% et 100% d'une épaisseur E du bout distal 18,18'. Préférentiellement, la longueur L est de l'ordre de 70% de l'épaisseur E à 10% près. L'épaisseur E est prise entre la butée de soutien 28,28' et la face extérieure 30,30' respective des bouts distaux 18,18'. L'épaisseur E est à considérer comme la distance maximale entre la butée de soutien 28,28' et la face extérieure 30,30' respective des bouts distaux 18,18'.

Selon la variante illustrée sur la figure 4 dans laquelle l'angle a est nul, chaque rampe de glissement 27,27' est conformée en une portion d'un cylindre 100 ménagé autour d'une génératrice G qui est confondue avec l'axe d'allongement général A3 de la pince de maintien 17,17' à laquelle la rampe de glissement 27,27' est affectée. L'axe d'allongement général A3 de chaque pince de maintien 17,17' est parallèle à l'axe d'extension générale Al du dispositif de verrouillage et/ou de déverrouillage 3. Ces dispositions sont telles que la rampe de glissement 27,27' est résistante aux phénomènes d'usure en raison de sa longueur L, qui autorise une élimination de matière par frottement sans pour autant altérer sa faculté de maintien de la tête 8 de l'outil 1. L'inclinaison de la rampe de glissement 27,27' par rapport à l'axe d'allongement général A3 est préférée la plus faible possible pour offrir une surface de glissement la plus importante possible, afin de réduire au maximum une altération de la butée de soutien 28,28'. En effet, la rampe de glissement 27,27' ainsi ménagée entre la butée de soutien 28,28' et la face extérieure 30,30' forme un obstacle à l'altération de la butée de soutien 28,28'. Toutefois, chaque pince de maintien 17,17' comprend un témoin d'usure 101, tel qu'un relief, une gorge, une graduation ou analogue, qui est préférentiellement ménagée sur une face latérale 102,102' du bout distal 18,18'. La face latérale 102,102' est par exemple une face interposée entre la butée de liaison 28,28' et la face extérieure 30,30', la face latérale 102,102' étant sécante à la rampe de glissement 27,27'.

Pour améliorer encore sa résistance à l'usure, chaque pince de maintien 17,17' est préférentiellement réalisée en acier trempé 42-45 HRC.

Claims

REVENDICATIONS. 1.- Pince de maintien (17,17') constitutive d'un dispositif de verrouillage et/ou de déverrouillage (3) d'une tête (8) d'un outil (1), la pince de maintien (17,17') étant étendue selon un axe d'allongement général (A3) de la pince de maintien (17,17'), la pince de maintien (17,17') comprenant une rampe de glissement (27,27') de la tête (8) de l'outil (1), caractérisée en ce que la rampe de glissement (27,27') forme avec l'axe d'allongement général (A3) un angle (a) qui est compris entre 0° et 45°.
2.- Pince de maintien (17,17') selon la revendication précédente, caractérisée en ce que l'angle (a) est compris entre 0° et 30°.
3.- Pince de maintien (17,17') selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'angle (a) est compris entre 0° et 15°.
4.- Pince de maintien (17,17') selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'angle (a) est compris entre 0° et 5°.
5.- Pince de maintien (17,17') selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'angle (a) est égale à 0°.
6.- Pince de maintien (17,17') selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la rampe de glissement (27,27') est conformée en une portion d'une surface de révolution (100) ayant une génératrice (G) qui est parallèle à l'axe d'allongement général (A3) de la pince de maintien (17,17').
7.- Pince de maintien (17,17') selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la rampe de glissement (27,27') comporte une longueur (L) qui est comprise entre 30% et 100% d'une épaisseur (E) d'un bout distal (18,18') de la pince de maintien (17,17').
8.- Pince de maintien (17,17') selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la rampe de glissement (27,27') est ménagée orthogonalement à une butée de soutien (28,28') que comporte la pince de maintien (17,17').
9.- Pince de maintien (17,17') selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la pince de maintien (17,17') est pourvue d'un orifice distal (22,22') et d'un orifice proximal (23,23'), qui sont chacun de forme oblongue et qui sont chacun longitudinalement étendus selon un axe radial (A2) qui est orthogonal à l'axe d'allongement général (A3).
10.- Pince de maintien (17,17') selon la revendication 9, caractérisée en ce que la pince de maintien (17,17') est pourvue d'un pivot de liaison (21) qui est interposé entre l'orifice distal (22,22') et l'orifice proximal (23,23').
11.- Pince de maintien (17,17') selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la pince de maintien (17,17') comprend un témoin d'usure (101).
12.- Dispositif de verrouillage et/ou de déverrouillage (3) d'une tête (8) d'un outil (1), caractérisé en ce que ledit dispositif (3) comprend au moins un couple de pinces de maintien (17,17') selon l'une quelconque des revendications précédentes.
13.- Dispositif (3) selon la revendication 12 comprenant au moins une pince de maintien (17,17') selon la revendication 9, caractérisé en ce que chaque pince de maintien (17,17') est montée mobile en translation selon l'axe radial (A2) qui est orthogonal à l'axe d'allongement général (A3) de la pince de maintien (17,17').
14.- Dispositif (3) selon l'une quelconque des revendications 12 et 13, caractérisé en ce que les pinces de maintien (17,17') sont logées à l'intérieur d'une cage (14) ménagée à une extrémité distale (13) que comporte le dispositif de verrouillage et/ou de déverrouillage (3).
15.- Dispositif (3) selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisé en ce que ledit dispositif (3) est étendu selon un axe d'extension générale (A1) qui est parallèle à l'axe d'allongement général (A3) de la pince de maintien (17,17').
16.- Dispositif (3) selon la revendication 15, caractérisé en ce que les pinces de maintien (17,17') d'un même couple de pinces de maintien (17,17') sont montées diamétralement opposées l'une à l'autre par rapport à l'axe d'extension générale (A1). 10 15