FR2996583A1 - Procede et dispositif servant a surveiller un train de tiges. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé servant à surveiller un train de tiges comprenant au moins une tige, qui peut être fixée de manière axiale par un mouvement de rotation dans un premier sens et peut être détachée par un mouvement de rotation dans le sens inverse, sachant que la tige est entraînée par l'intermédiaire d'un mécanisme d'entraînement de forage (4), sachant qu'on contrôle, avant et/ou lors du coulissement axial du train de tiges, une position de rotation de la tige.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF SERVANT A SURVEILLER UN TRAIN DE TIGES La présente invention concerne un procédé servant à surveiller un train de tiges, lequel présente au moins une tige, qui peut être fixée de manière axiale par un mouvement de rotation dans un premier sens et qui peut être détachée par un mouvement de rotation dans le sens inverse, sachant que la tige est entraînée par l'intermédiaire d'un mécanisme d'entraînement de forage. La présente invention se rapporte dans ce cadre d'une part à l'utilisation d'une tige unique, qui peut être coulissée de manière axiale dans une première position de rotation par rapport au mécanisme d'entraînement de forage et qui peut être fixée de manière axiale par le mouvement de rotation dans le premier sens au niveau dudit mécanisme d'entraînement de forage, d'autre part à un train de tiges comprenant au moins deux tiges télescopiques dans le sens axial, lesquelles peuvent être coulissées dans le sens axial dans une première position de rotation, l'une sous l'autre et/ou par rapport au mécanisme d'entraînement de forage et peuvent être fixées ou détachées de manière axiale par les mouvements de rotation. Un train de tiges de ce type est généralement désigné par le terme de tige Kelly et permet des profondeurs de forage relativement grandes. La tige extérieure est également désignée par le terme de tige Kelly extérieure, la tige intérieure, si présente, est désignée quant à elle par le terme de tige Kelly intérieure. Les diverses tiges Kelly sont également désignées par le terme de tubes Kelly. La rotation du mécanisme d'entraînement de forage permet de verrouiller et fixer de manière axiale ce dernier au niveau de la périphérie extérieure de la tige Kelly extérieure par engrènement d'éléments de verrouillage. En présence d'une tige Kelly intérieure, cette dernière peut être verrouillée et fixée de manière axiale par la rotation de la tige Kelly extérieure à l'aide du mécanisme d'entraînement de forage à nouveau par engrènement d'éléments de verrouillage au niveau de la périphérie extérieure de la tige intérieure si bien qu'une force de pression axiale peut être appliquée, par l'intermédiaire du mécanisme d'entraînement de forage, sur le train de tiges et ce faisant sur l'outil de forage. Afin de retirer l'outil de forage du trou de forage, les tiges télescopiques verrouillées entre elles doivent être rentrées. A cet effet, la tige Kelly extérieure est tournée dans un premier temps par l'intermédiaire du mécanisme d'entraînement de forage dans le sens inverse de sorte que les diverses tiges se déverrouillent les unes des autres et du mécanisme d'entraînement de forage. En outre, la tige la plus intérieure est tirée vers le haut par l'intermédiaire d'un câble et entraîne les unes après les autres les autres tiges. En soulevant les tiges, il se peut que la tige extérieure la plus proche soit tournée et donc 30 verrouillée et ainsi déjà soulevée avec la tige intérieure, qui a déjà été levée, bien que la tige intérieure ne repose pas encore au niveau d'une butée de fin de course axiale de la tige entourante. De ce fait il existe le risque que la tige correspondante se détache subitement et chute jusqu'à la butée respective.

Cette chute peut entraîner des dommages sur le mécanisme d'entraînement de forage ainsi que sur le train de tiges car une tige tombe dans ce cadre de plusieurs mètres en une chute libre jusqu'à la butée située le plus en bas et que l'impulsion liée au poids est transmise directement sur le mécanisme d'entraînement de forage par l'intermédiaire de la tige Kelly. Pour éviter des dommages suite à une chute de ce type de tiges, on sait d'après l'état de la technique équiper la butée située le plus en bas des tiges Kelly intérieures ainsi que la tête Kelly, par laquelle la tige Kelly extérieure repose sur le mécanisme d'entraînement de forage, de blocs ressort, qui sont censés amortir les coups en cas de chute des tubes Kelly. En outre, on sait d'après le document EP 947 664 B1 déterminer en mesurant la force dans le câble de levage ainsi qu'en comparant la courbe des forces à la course de levage du treuil Kelly si les tubes Kelly ont été relevés dans le bon ordre. Ledit procédé requiert toutefois d'une part des moyens importants, puisque la force mesurée dans le câble de traction dépend non seulement du tube Kelly respectivement utilisé mais également de l'outil de forage utilisé de manière concrète, et est d'autre part susceptible de générer des erreurs puisque des grandeurs parasites comme le niveau de remplissage de l'outil ainsi que le liquide présent dans le trou de forage peuvent fausser considérablement la mesure. La présente invention a en conséquence pour 5 objectif de proposer un procédé plus simple et plus fiable servant à surveiller un train de tiges. L'objectif est atteint selon l'invention par un procédé servant à surveiller un train de tiges comprenant au moins une tige, qui peut être fixée de 10 manière axiale par un mouvement de rotation dans un premier sens et qui peut être détachée par un mouvement de rotation dans le sens inverse, sachant que la tige est entraînée par l'intermédiaire d'un mécanisme d'entraînement de forage, caractérisé en ce qu'on 15 surveille avant et/ou lors du coulissement axial du train de tiges une position de rotation de la tige. La présente invention englobe un procédé servant à surveiller un train de tiges comprenant au moins une tige, qui peut être fixée de manière axiale par un 20 mouvement de rotation dans un premier sens et qui peut être détachée par un mouvement de rotation dans le sens inverse, sachant que la tige est entraînée par l'intermédiaire d'un mécanisme d'entraînement de forage. Selon l'invention, on prévoit dans ce cadre qu'on 25 surveille avant et/ou lors du coulissement axial du train de tiges, une position de rotation de la tige. Grâce à cette surveillance, il est possible de déterminer si la tige est encore fixée au niveau du mécanisme d'entraînement de forage et/ou au niveau 30 d'une autre tige, parce que la tige ne s'est pas détachée lors du mouvement de rotation dans le sens inverse ou est déjà complètement détachée. Ce faisant, cela permet d'éviter en toute fiabilité qu'une tige, qui n'est pas encore complètement détachée, ne se soulève de manière accidentelle.

Grâce au procédé selon l'invention, il est possible dans ce cadre, avant même de soulever le train de tiges, de surveiller si la tige se trouve dans une position de rotation qui permet un coulissement en bonne et due forme par rapport au mécanisme d'entraînement de forage et/ou une rétractation du train de tiges. Une telle surveillance peut toutefois selon l'invention avoir lieu par exemple également avant l'abaissement ou le déploiement du train de tiges en ce qu'on surveille de la même manière si la position de rotation de la tige permet un coulissement dans le sens axial. Le procédé selon l'invention présente par rapport au procédé décrit ci-dessus, dans le cadre duquel la force dans le câble de traction est mesurée, des avantages considérables. D'une part, avant même l'apparition de l'erreur, la situation présentant un danger est identifiée, et peut donc de ce fait être complètement évitée. En outre, la surveillance est effectuée indépendamment des influences parasites extérieures telles que le poids de l'outil, le niveau de remplissage de l'outil, le liquide dans le trou de forage, etc. La présente invention se rapporte donc dans ce cadre d'une part à l'utilisation d'une tige unique, qui 30 peut être coulissée de manière axiale dans une première position de rotation par rapport au mécanisme d'entraînement de forage et peut être fixée à ce dernier par le mouvement de rotation dans le premier sens, sachant qu'on surveille selon l'invention, avant et/ou lors du coulissement du train de tiges par rapport au mécanisme d'entraînement de forage, une position de rotation de la tige. La présente invention se rapporte par ailleurs à des trains de tiges comprenant au moins deux tiges télescopiques dans la direction axiale, lesquelles peuvent être coulissées les unes par rapport aux autres et/ou par rapport au mécanisme d'entraînement de forage dans une première position dans la direction axiale et peuvent être fixées ou détachées de manière axiale par les mouvements de rotation, sachant qu'on surveille, avant et/ou lors du coulissement des tiges les unes par rapport aux autres et/ou par rapport au mécanisme d'entraînement de forage, une position de rotation au moins d'une tige. Des configurations avantageuses du procédé selon 20 l'invention sont exposées de manière plus détaillée ci-après. Dans un premier mode de réalisation, le contrôle selon l'invention de la position de rotation peut englober une détermination de la position de rotation 25 d'une tige à l'aide d'un signal d'un premier capteur. La position de rotation de la tige la plus intérieure du train de tiges télescopique peut en particulier dans ce cadre être mesurée. Il est en outre possible de prévoir que la 30 position de rotation de la tige est comparée à une position de rotation d'une tige extérieure et/ou du mécanisme d'entraînement de forage. En particulier, la présente invention englobe ce faisant la détermination d'une position de rotation 5 absolue d'une tige intérieure, la détermination d'une position de rotation absolue d'une tige extérieure et/ou du mécanisme d'entraînement de forage, ainsi qu'une comparaison des deux positions de rotation. Ladite comparaison permet de déterminer si la tige est 10 encore fixée au niveau du mécanisme d'entraînement de forage ou au niveau de la tige extérieure ou si elle est complètement détachée de ces derniers. La présente invention peut englober, en particulier, dans ce cadre une comparaison entre la 15 position de rotation de la tige la plus intérieure du train de tiges et la position de rotation du mécanisme d'entraînement de forage. Dans ce cadre, la différence des deux positions de rotation est alors comparée de manière avantageuse à l'angle de rotation, auquel les 20 tiges sont complètement détachées les unes des autres. Selon l'invention, la détermination de la position de rotation de la tige extérieure et/ou du mécanisme d'entraînement de forage peut s'effectuer à l'aide d'un signal d'un deuxième capteur. On peut prévoir en 25 variante ou en complément que cette détermination de la position de rotation de la tige extérieure et/ou du mécanisme d'entraînement de forage s'effectue à l'aide des données de la commande de machine de l'appareil de forage. De manière particulièrement préférée, la 30 position de rotation du mécanisme d'entraînement de forage est déterminée toutefois à l'aide d'un signal d'un transmetteur de vitesse du mécanisme d'entraînement de forage. En outre, on peut prévoir que la position de rotation de la tige est contrôlée à l'aide d'un signal d'un capteur, qui est disposé au niveau de la tige la plus intérieure du train de tiges. Le capteur peut dans ce cadre, en particulier, être disposé dans la zone supérieure de la tige la plus intérieure et/ou au niveau de la suspension de la tige la plus intérieure.

De manière avantageuse, la position de rotation de la tige la plus intérieure est déterminée à l'aide du signal dudit capteur. En particulier, le capteur peut dans ce cadre mesurer une rotation entre la tige la plus intérieure et le câble de levage de sorte qu'il est possible de déterminer de la position connue du câble de levage la position de rotation de la tige la plus intérieure. De manière particulièrement préférée, un capteur déterminant la position de rotation entre la tige la plus intérieure et le câble de levage peut être disposé au niveau de l'émerillon et peut mesurer le pivotement de l'émerillon. On peut prévoir en variante ou en complément que la position de rotation de la tige est contrôlée à l'aide d'un signal d'un capteur à gyroscope. Ledit capteur à gyroscope est également disposé de manière avantageuse au niveau de la tige la plus intérieure du train de tiges, en particulier dans la zone supérieure de la tige la plus intérieure et/ou au niveau de la suspension de la tige la plus intérieure.

Dans un premier mode de réalisation de la présente invention, la position de rotation de la tige la plus intérieure peut être déterminée directement par l'intermédiaire du capteur à gyroscope.

En particulier, le capteur à gyroscope peut être disposé au niveau de l'élément côté tige de l'émerillon, puisque le capteur reste sur le câble lors d'un changement des tiges et ne peut donc pas être disposé séparément au niveau de chaque tige.

Le capteur à gyroscope peut en variante être disposé également au niveau de l'élément côté câble de l'émerillon et déterminer la position de rotation de ce dernier, sachant que la position de rotation de la tige la plus intérieure est alors déterminée par l'intermédiaire d'un deuxième capteur, qui détermine une rotation entre l'élément côté câble et l'élément côté tige de l'émerillon. En variante ou en complément, la position de rotation des tiges peut également être contrôlée à 20 l'aide du contrôle de la présence de zones de butée des tiges. En particulier, au moins un capteur de contact peut être dans ce cadre prévu dans au moins une zone de butée des tiges, lequel repose dans la position 25 complètement détachée de la tige. Le capteur surveille ce faisant par l'intermédiaire du contact de la zone de butée si la tige se trouve dans une position de rotation permettant par rapport au mécanisme d'entraînement de forage une rétractation ou un 30 déploiement ou un coulissement.

Ainsi, selon l'invention, il est possible de contrôler, dans une première variante du procédé selon l'invention, la position de rotation entre le mécanisme d'entraînement de forage et la tige la plus intérieure, et/ou la position de rotation entre la tige la plus extérieure et la tige la plus intérieure. Un tel contrôle est en particulier bien approprié quand la position de rotation absolue de la tige la plus intérieure est déterminée.

En variante, il est toutefois également possible de contrôler de manière séparée les positions de rotation entre toutes les tiges impliquées. Une telle solution est bien appropriée lorsque les positions de rotation respectives sont contrôlées par l'intermédiaire de capteurs de contact. Selon la présente invention, on peut dans ce cadre prévoir qu'une unité d'analyse signale au conducteur de la machine que le contrôle a donné lieu à un détachement de la tige qui n'est pas encore complet, par exemple par un affichage ou un signal sonore. Lorsque la surveillance donne une position de rotation, qui ne permet aucun coulissement axial fiable du train, il est possible de produire à nouveau un mouvement de rotation du mécanisme d'entraînement de forage, qui détache complètement la tige. En variante ou en complément, le résultat du contrôle peut également être transmis directement à la commande de machine, qui peut répondre audit résultat de manière automatique, en particulier en initiant un mouvement de rotation ou en bloquant le câble de levage jusqu'à ce que le contrôle aboutisse à un détachement complet de la tige. En outre, la présente invention comprend un dispositif servant à surveiller un train de tiges 5 comprenant au moins une tige, qui peut être fixée de manière axiale par un mouvement de rotation dans un premier sens et qui peut être détachée par un mouvement de rotation dans le sens inverse, sachant que la tige est entraînée par un mécanisme d'entraînement de forage, 10 sachant que le dispositif comprend une unité d'analyse, qui analyse des signaux d'au moins un capteur. Selon l'invention, il est prévu dans ce cadre que l'unité d'analyse contrôle à l'aide des signaux du capteur la position de rotation de la tige. 15 De manière avantageuse, l'unité d'analyse peut déterminer dans ce cadre, à l'aide des données du capteur, la position de rotation d'une tige intérieure, en particulier la position de rotation de la tige la plus intérieure, sachant que l'unité d'analyse compare 20 ladite position de rotation de manière avantageuse à une position de rotation d'une tige extérieure et/ou du mécanisme d'entraînement de forage. En outre, on peut prévoir que la position de rotation de la tige extérieure et/ou du mécanisme d'entraînement de forage 25 se fasse par l'unité d'analyse à l'aide des données d'un deuxième capteur et/ou à l'aide des données de la commande de machine de l'appareil de forage. On peut prévoir en particulier que l'unité d'analyse détermine la position de rotation du mécanisme d'entraînement de 30 forage par l'intermédiaire de l'analyse d'un signal du transmetteur de vitesse de rotation du mécanisme d'entraînement de forage. En outre, on peut prévoir que le capteur est disposé dans la zone supérieure de la tige la plus 5 intérieure et/ou au niveau de la suspension de la tige la plus intérieure, sachant que l'unité d'analyse détermine à l'aide des données du capteur de manière avantageuse la position de rotation de la tige la plus intérieure. En particulier, le capteur peut dans ce 10 cadre mesurer une rotation entre la tige la plus intérieure et un câble de levage, ce pour quoi le capteur est disposé de préférence au niveau de l'émerillon. En variante ou en complément, le contrôle de la 15 position de rotation des tiges peut également s'effectuer à l'aide des données d'un capteur à gyroscope. En particulier, le capteur à gyroscope peut être disposé dans ce cadre à nouveau dans la zone supérieure de la tige la plus intérieure et/ou au 20 niveau de la suspension de la tige la plus intérieure. En particulier, on peut prévoir dans ce cadre que le capteur à gyroscope est disposé au niveau de l'élément côté tige de l'émerillon. En variante, un agencement dudit capteur est également envisageable au niveau de 25 l'élément côté câble de l'émerillon, sachant que l'unité d'analyse analyse dans ce cas, de manière avantageuse, aussi bien les données du capteur à gyroscope que les données d'un capteur, qui mesure la rotation entre la tige la plus intérieure et le câble 30 de levage.

En variante, l'unité d'analyse peut entreprendre le contrôle de la position de rotation de la tige également à l'aide du contrôle de la présence d'au moins une zone de butée de la tige. L'unité d'analyse peut en particulier analyser dans ce cadre des signaux d'un ou de plusieurs capteurs de contact. Par exemple, la détermination de la position de rotation de la tige peut s'effectuer de manière automatisée toujours lorsque le treuil de levage est censé être commandé pour soulever le tuyau le plus intérieur pour un mouvement de levage. A cet effet, l'unité d'analyse est en particulier reliée à la commande de machine de l'appareil de forage. L'analyse ou la surveillance peuvent s'effectuer 15 toutefois également à la demande d'un utilisateur, par exemple en ce que ce dernier demande à un élément de saisie un contrôle correspondant. Le résultat déterminé par l'unité d'analyse prévue selon l'invention est alors signalé de manière 20 avantageuse à l'utilisateur et/ou est délivré à la commande de machine. Le dispositif selon l'invention équipé de l'unité d'analyse selon l'invention fonctionne dans ce cadre de préférence comme cela a déjà été présenté ci-dessus de 25 manière détaillée à l'aune du procédé selon l'invention. La présente invention comprend en outre un ensemble de capteurs pour un train de tiges comprenant au moins une tige, laquelle peut être fixée de manière axiale par un mouvement de rotation dans un premier 30 sens et peut être détachée par un mouvement de rotation dans le sens inverse, sachant que l'ensemble de capteurs comprend au moins un capteur servant à contrôler la position de rotation des tiges. Le capteur peut en particulier dans ce cadre être réalisé tel que cela a été décrit ci-dessus. De manière particulièrement préférée, l'ensemble de capteurs sert dans ce cadre à la mise en oeuvre d'un procédé tel que cela a été décrit ci-dessus. En outre, de manière avantageuse, les données de l'ensemble de capteurs peuvent être analysées dans ce cadre par l'unité 10 d'analyse selon l'invention, laquelle a été décrite de la même manière ci-dessus de manière plus détaillée. La présente invention comprend en outre un train de tiges comprenant au moins une tige, qui peut être fixée de manière axiale par un mouvement de rotation 15 dans un premier sens et qui peut être détachée par un mouvement de rotation dans le sens inverse, sachant que le train de tiges présente un capteur servant à contrôler la position de rotation des tiges. De manière avantageuse, le train de tiges télescopique ainsi que 20 le capteur sont configurés comme cela a été décrit déjà ci-dessus de manière plus détaillée. En particulier, le train de tiges télescopique selon l'invention peut être équipé dans ce cadre d'un ensemble de capteurs selon l'invention. De manière avantageuse, le train de tiges 25 télescopique selon l'invention est approprié dans ce cadre pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention. La présente invention comprend en outre un appareil de forage équipé d'un train de tiges 30 comprenant au moins une tige, qui peut être fixée de manière axiale par un mouvement de rotation dans un premier sens et qui peut être détachée par un mouvement de rotation dans le sens inverse, sachant que la tige est entraînée par l'intermédiaire d'un mécanisme d'entraînement de forage. Selon l'invention, l'appareil de forage présente dans ce cadre un dispositif selon l'invention de surveillance et/ou un ensemble de capteurs selon l'invention et/ou un train de tiges tels qu'ils ont été décrits ci-dessus. La présente invention peut dans ce cadre être utilisée dans le cas de trains de tiges qui présentent au moins une tige, sachant que la tige est guidée de manière mobile axialement au niveau du mécanisme d'entraînement de forage. Le mécanisme d'entraînement de forage et la tige présentent des zones d'entraînement venant en prise les unes avec les autres et servant à imprimer le couple de rotation. Dans ce cadre, des éléments de verrouillage ou des poches de verrouillage sont de manière avantageuse disposés au niveau du mécanisme d'entraînement de forage et au niveau de la tige, lesquels éléments de verrouillage ou poches de verrouillage viennent en prise les uns avec les autres par une rotation du mécanisme d'entraînement de forage dans la direction de forage provoquant ce faisant un verrouillage axial de la tige et du mécanisme d'entraînement de forage, tandis qu'ils sont détachés les uns des autres lors d'une rotation dans le sens opposé à la direction de forage. Il peut dans le cas d'une tige de ce type s'agir 30 de l'unique tige du train de tiges.

La présente invention est également utilisée en outre dans le cas de trains de tiges qui présentent au moins une tige extérieure et une tige intérieure, sachant que la tige intérieure est guidée de manière mobile axialement entre deux butées de la tige extérieure. Les tiges intérieure et extérieure présentent des zones d'entraînement venant en prise les unes avec les autres et servant à imprimer le couple de rotation.

De manière avantageuse, des éléments de verrouillage ou des poches de verrouillage sont dans ce cadre disposés au niveau de la tige intérieure et au niveau de la tige extérieure, lesquels éléments de verrouillage ou poches de verrouillage viennent en prise les uns avec les autres par une rotation de la tige extérieure dans la direction de forage provoquant ce faisant un verrouillage axial des deux tiges, tandis qu'ils sont détachés les uns des autres lors d'une rotation dans le sens opposé à la direction de forage.

Le train de tiges peut également présenter plus de deux tiges de ce type guidées les unes dans les autres, lesquelles sont verrouillées respectivement entre elles, en particulier également trois ou quatre tiges. En outre, la tige (la plus intérieure) est fixée 25 de manière avantageuse par l'intermédiaire d'un câble de levage, au niveau d'un treuil de levage ou d'un treuil Kelly de l'appareil de forage et peut être relevée et abaissée par l'intermédiaire dudit treuil. De manière avantageuse, la tige la plus extérieure 30 peut être enfilée depuis le haut dans le mécanisme d'entraînement de forage et se trouve sur ce dernier par l'intermédiaire d'une tête Kelly. De manière avantageuse, le mécanisme d'entraînement de forage et la tige la plus extérieure peuvent être fixés l'un contre l'autre par un mouvement de rotation correspondant dans la direction axiale, tel que cela a été décrit ci-dessus. Un ensemble d'assemblage destiné à être assemblé à un outil de forage est de manière avantageuse prévu au niveau de l'extrémité inférieure de la tige la plus intérieure, laquelle peut être réalisée également de manière massive. Le mécanisme d'entraînement de forage est disposé de manière avantageuse au niveau d'un coulisseau, qui peut être déplacé le long d'une jumelle dans la direction verticale. La jumelle est disposée dans ce cadre de manière avantageuse au niveau d'un appareil de base, de manière à pouvoir être déplacée au niveau de ce dernier. L'appareil de base peut être dans ce cas un appareil équipé d'un chariot inférieur et d'un chariot supérieur disposé au niveau du chariot inférieur de manière à pouvoir pivoter. De préférence, l'appareil de base présente un mécanisme d'entraînement à chenille. La présente invention est exposée de manière plus 25 détaillée à l'aide d'exemples de réalisation et de dessins. On peut voir : figure 1 : un exemple de réalisation d'un appareil de forage selon l'invention équipé d'un train de tiges selon l'invention ; figure 2 : des vues de coupe du mécanisme d'entraînement de forage d'une tige extérieure ainsi que d'une tige intérieure ; et figure 3 : diverses positions entre le mécanisme d'entraînement de forage et le tube le plus extérieur, sachant que le tube est détaché dans des positions 1 à 3 dans la direction axiale par le mécanisme d'entraînement de forage, et est dans la position 4 en revanche fixé encore partiellement à ce dernier.

La figure 1 illustre un exemple de réalisation d'un appareil de forage selon l'invention équipé d'un train de tiges selon l'invention. L'appareil de forage présente dans ce cadre un appareil de base 1, au niveau duquel est disposé un ensemble de jumelles 2. Un coulisseau 3 peut être déplacé au niveau de la jumelle dans le sens vertical par l'intermédiaire d'un treuil à câble 4. En variante ou en complément, on peut également prévoir un mécanisme d'entraînement hydraulique pour le coulisseau 3.

Le coulisseau 3 supporte le mécanisme d'entraînement de forage, qui peut amener le train de tiges en mouvement de rotation. Le train de tiges présente dans ce cadre une tige extérieure 5 et une tige intérieure 6, laquelle peut être rétractée vers le bas en dehors de la tige extérieure. La tige intérieure 6 supporte dans ce cadre l'outil de forage 7. Une tête Kelly 8 est disposée au niveau de l'extrémité supérieure de la tige extérieure 5, par laquelle la tige extérieure repose sur le mécanisme d'entraînement de forage 4. En revanche, le câble Kelly 9 est disposé au niveau de l'extrémité supérieure de la tige intérieure 6, lequel câble Kelly se déroule par l'intermédiaire de la potence Kelly 19 disposée au niveau de l'extrémité supérieure de la jumelle, en direction du treuil Kelly 18. La tige intérieure 6 peut 5 être tirée vers le haut par l'intermédiaire du câble Kelly, la totalité du train de tiges peut être tirée vers le haut par l'intermédiaire de ladite tige intérieure. Dans ce cadre, il est possible de prévoir également plus de deux tiges de ce type, lesquelles 10 sont disposées les unes dans les autres et peuvent être sorties les unes des autres par déploiement. Les tiges sont pourvues dans ce cadre respectivement de baguettes d'entraînement en circulation servant à imprimer le couple de rotation. 15 Sont ménagés au niveau desdites baguettes d'entraînement des évidements qui permettent lors d'une rotation dans un premier sens un verrouillage longitudinal des tiges afin de pouvoir transmettre des forces d'avancement orientées ainsi vers le bas. Les 20 tiges en revanche peuvent être détachées les unes des autres par un mouvement de rotation dans le sens inverse. Le verrouillage longitudinal des tiges de forage peut se faire aussi bien à l'état rétracté qu'à l'état déployé des diverses tiges de forage. Ainsi, le 25 couple de rotation et la force d'avancement sont transmis lors du forage par complémentarité de forme comme dans le cas d'une unique tige de forage rigide. En équipant l'appareil de forage, le bloc des tiges de forage glissées les unes dans les autres et 30 verrouillées est enfilé depuis le haut dans le mécanisme d'entraînement de forage. Le câble de levage 9 est fixé dans ce cadre par l'intermédiaire d'un émerillon spécifique, de la cheville Kelly, au niveau de l'extrémité supérieure de la tige intérieure 6, également désignée par le terme de tige Kelly intérieure. La figure 2 illustre dans ce cadre une vue de coupe du mécanisme d'entraînement de forage 4, de la tige Kelly extérieure 5 et de la tige Kelly intérieure 6. La tige Kelly extérieure 5 présente au niveau de sa périphérie extérieure, des évidements 14 s'étendant dans la direction longitudinale, lesquels sont adaptés aux baguettes d'entraînement 13 correspondantes du mécanisme d'entraînement de forage et par l'intermédiaire desquels est transmis le couple de rotation du mécanisme d'entraînement de forage à la tige Kelly extérieure 5. La tige Kelly extérieure présente sur son côté intérieur des baguettes d'entraînement 15, qui coopèrent avec des baguettes d'entraînement 16 correspondantes sur le côté extérieur de la tige Kelly intérieure 6 et impriment de la même manière des couples de rotation. La figure 3 illustre une poche 17 au niveau de la tige Kelly extérieure, avec laquelle la baguette d'entraînement 13 du mécanisme d'entraînement de forage peut venir en prise par une rotation de ce dernier afin de verrouiller ainsi la tige Kelly extérieure avec le mécanisme d'entraînement de forage également dans la direction axiale. La tige Kelly extérieure se trouve dans ce cadre en positions 1 et 3 dans une position non verrouillée, de sorte qu'un mouvement axial de la tige Kelly extérieure est possible par rapport au mécanisme d'entraînement de forage. En position 2, la tige Kelly extérieure se trouve également encore dans une position de rotation non 5 verrouillée, toutefois dans une position axiale, dans laquelle un verrouillage est possible. Ce verrouillage a été initié dans le cas de la position illustrée en position 4 déjà en partie en ce que le mécanisme d'entraînement de forage a été déplacé à l'intérieur de 10 l'évidement 17 dans le sens des aiguilles d'une montre. Dans le cas de la position illustrée en position 4, aucun mouvement relatif n'est plus possible en conséquence. Le verrouillage et le déverrouillage entre les 15 diverses tiges du train de tiges se font de la même manière. Aussi bien lors du détachement des tubes, que lors du relèvement du train de tiges, le mécanisme d'entraînement de forage est tourné ainsi 20 respectivement de telle manière que les diverses tiges se détachent les unes des autres ainsi que du mécanisme d'entraînement de forage. En détachant le train de tiges, les tiges de forage insérées les unes dans les autres se détachent les unes des autres, dès lors que 25 la tige extérieure s'appuie sur le mécanisme d'entraînement de forage. En relevant les tiges, la tige la plus intérieure est en revanche relevée par l'intermédiaire du câble de levage 9 et entraîne alors les unes après les autres les tiges extérieures. 30 A cet effet, les tiges du train présentent respectivement des butées inférieures et supérieures, par l'intermédiaire desquelles les tiges s'appuient les unes sur les autres dans la position sortie et dans la position rentrée. La présente invention évite dès lors que diverses sections ne se hissent vers le haut de manière accidentelle lorsque la tige Kelly intérieure est rentrée puisque le verrouillage n'a pas été complètement défait. Selon l'invention, on surveille à cet effet la position de rotation des tiges avant de rétracter ou déployer le train de tiges. Il est possible de contrôler pour ce faire si les tiges se trouvent dans une position de rotation, dans laquelle elles sont encore verrouillées ou dans une position de rotation, dans laquelle elles sont complètement déverrouillées. Selon l'invention, l'angle de rotation de la tige Kelly intérieure par rapport à la tige Kelly extérieure ou par rapport au mécanisme d'entraînement de forage peut être mesuré et être analysé de manière correspondante. Par exemple, des valeurs de capteur peuvent être mesurées et transmises à la commande de l'appareil. Lorsque dans ce cadre toutes les pièces Kelly sont tournées complètement dans leur position déverrouillée et se trouvent au niveau d'une baguette correspondante, cela correspond à un angle de rotation spécifique. Si ce dernier est atteint, l'unité d'analyse sait que les tiges sont complètement déverrouillées et qu'il est exclu que les tiges soient hissées.

L'angle de rotation peut dans ce cadre être mesuré dans un premier exemple de réalisation directement entre la tige Kelly intérieure et la tige Kelly extérieure, par exemple à l'aide d'un capteur disposé au niveau de l'extrémité inférieure de la tige Kelly extérieure. Cet emplacement est toutefois très exposé si bien que des endommagements peuvent facilement apparaître. On peut en conséquence prévoir en variante de déterminer la position de la tige Kelly intérieure par l'intermédiaire d'un capteur et comparer cette dernière à l'angle de rotation de la tige Kelly extérieure ou du train de tiges. En particulier, la rotation de la tige Kelly intérieure est mesurée au niveau de l'émerillon 12 par rapport au câble de levage 9, sachant que cet angle est comparé au signal d'un transmetteur de vitesse de rotation du mécanisme d'entraînement de forage. Par la soustraction desdits deux angles, il est possible de calculer alors l'angle de rotation des sections partielles les unes par rapport aux autres.

Par exemple, un capteur correspondant peut être dans ce cadre intégré dans l'émerillon 12 et être transmis par exemple en direction de la potence Kelly 19. En variante ou en complément, il est possible de prévoir d'installer un capteur à gyroscope afin de déterminer la position de rotation de la tige Kelly intérieure. Dans une première variante, le capteur à gyroscope peut être disposé au niveau de la tige Kelly intérieure ou au niveau de l'élément côté tige de l'émerillon 12 et peut mesurer directement la position de rotation de la tige Kelly intérieure.

En variante, le capteur à gyroscope peut être disposé également au niveau de la partie côté câble de l'émerillon 12, et surveiller sa position. La détermination de la position de la tige Kelly intérieure est effectuée comme cela a été décrit plus haut par l'intermédiaire de la mesure d'angle au niveau de l'émerillon. Le système de mesure selon l'invention peut dans ce cadre être étalonné respectivement en mode forage, puisque la position relative prise correspondant à la position de verrouillage est connue entre les tiges. Par une comparaison d'un signal d'un capteur, qui détermine la position de rotation absolue de la tige intérieure, à la position du mécanisme d'entraînement de forage lors du forage, il est ainsi possible d'effectuer ainsi un étalonnage. Des erreurs de mesure lors de la détermination de la position des tiges peuvent ainsi seulement encore apparaître eu égard à la rotation dans le sens inverse aux fins du détachement de la tige. En variante ou en complément, le positionnement rotatif respectif des diverses parties télescopiques de la tige Kelly se fait également par l'intermédiaire d'un ou de plusieurs capteurs de contact. De manière avantageuse, les capteurs de contact sont dans ce cadre prévus dans des zones de butée des tiges, lesquelles sont censées reposer les unes contre les autres dans l'état complètement déverrouillé. Ce faisant, il est possible de surveiller si la position angulaire requise pour la rétractation a été adoptée. On a recours pour ce faire à des capteurs inductifs puisqu'ils sont insensibles en particulier mécaniquement. La présente invention peut être utilisée de la même manière également dans le cas d'un train de tiges comprenant une seule tige, ce qui correspond si l'on tient compte des exemples de réalisation ci-dessus, à une combinaison des tiges Kelly extérieure et intérieure pour former une tige. La présente invention permet ainsi de contrôler au préalable de manière simple et fiable en termes de perturbation si un coulissement des tiges dans la direction axiale les unes par rapport aux autres ou par rapport au mécanisme d'entraînement de forage est possible en toute fiabilité dans la direction axiale.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour autant sortir du cadre de l'invention.

Claims (15)

1. REVENDICATIONS1. Procédé servant à surveiller un train de tiges comprenant au moins une tige, qui peut être fixée de manière axiale par un mouvement de rotation dans un premier sens et qui peut être détachée par un mouvement de rotation dans le sens inverse, sachant que la tige est entraînée par l'intermédiaire d'un mécanisme d'entraînement de forage (4), caractérisé en ce qu'on contrôle, avant et/ou lors du coulissement 10 axial du train de tiges, une position de rotation de la tige.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, sachant que le contrôle de la position de rotation englobe une détermination de la position de rotation d'une tige à 15 l'aide d'un signal d'un premier détecteur, et sachant que de manière avantageuse on effectue une comparaison de ladite position de rotation à une position de rotation d'une tige extérieure (5) et/ou du mécanisme d'entraînement de forage (4). 20
3. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, sachant que la détermination de la position de rotation de la tige extérieure (5) et/ou du mécanisme d'entraînement de forage (4) est effectuée à l'aide d'un signal d'un 25 deuxième capteur et/ou à l'aide de données de la commande de machine, en particulier à l'aide d'un signal d'un transmetteur de vitesse de rotation du mécanisme d'entraînement de forage (4).
4. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, sachant que le contrôle de la position de rotation des tiges est effectué à l'aide d'un signal d'un capteur, lequel est disposé dans la zone supérieure de la tige la plus intérieure et/ou au niveau de la suspension de la tige la plus intérieure, sachant que la position de rotation de la tige la plus intérieure est déterminée de manière avantageuse à l'aide des données du capteur, sachant que le capteur mesure de manière avantageuse une rotation entre la tige la plus intérieure et un câble de levage (9) et est disposé en particulier au niveau d'un émerillon (12).
5. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, sachant que le contrôle de la position de rotation des tiges est effectué à l'aide d'un signal d'un capteur à gyroscope, sachant que le capteur à gyroscope est disposé de manière avantageuse dans la zone supérieure de la tige la plus intérieure et/ou au niveau de la suspension de la tige la plus intérieure, en particulier au niveau de l'élément côté tige de l'émerillon (12).
6. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, sachant que le contrôle de la position de rotation de la tige est effectué à l'aide de la surveillance de la présence au moins d'une zone de butée de la tige, en particulier sur la base des signaux d'un capteur de contact.
7. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, sachant que la position de rotation est contrôlée entre le mécanismed'entraînement de forage (4) et/ou la tige la plus extérieure et la tige la plus intérieure, ou sachant que la position de rotation entre toutes les tiges impliquées est controlée séparément.
8. 8. Dispositif servant à surveiller un train de tiges comprenant au moins une tige, laquelle peut être fixée de manière axiale par un mouvement de rotation dans un premier sens et peut être détachée par un mouvement de rotation dans le sens inverse, sachant que la tige est entraînée par l'intermédiaire d'un mécanisme d'entraînement de forage (4), en particulier dispositif servant à la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant une unité d'analyse, qui analyse des signaux d'au moins un capteur, caractérisé en ce que l'unité d'analyse contrôle à l'aide des signaux du capteur la position de rotation de la tige.
9. 9. Dispositif selon la revendication 8, sachant que l'unité d'analyse détermine à l'aide des données du capteur la position de rotation d'une tige intérieure (6) et compare cette dernière de manière avantageuse à une position de rotation de la tige extérieure (5) et/ou du mécanisme d'entraînement de forage (4), sachant que la position de rotation de la tige extérieure et/ou du mécanisme d'entraînement de forage (4) est effectuée de manière avantageuse à l'aide des données d'un deuxième capteur et/ou à l'aide des données de la commande de machine, sachant que l'unité d'analyse détermine de manière avantageuse la position de rotation du mécanisme d'entraînement de forage (4)par l'intermédiaire de l'analyse d'un signal du transmetteur de vitesse du mécanisme d'entraînement de forage (4).
10. 10. Dispositif selon la revendication 8 ou 9, 5 sachant que le capteur est disposé dans la zone supérieure de la tige la plus intérieure et/ou au niveau de la suspension de la tige la plus intérieure, sachant que l'unité d'analyse détermine de manière avantageuse, à l'aide des données du capteur, la 10 position de rotation de la tige la plus intérieure, sachant que le capteur mesure de manière avantageuse une rotation entre la tige la plus intérieure et un câble de levage (9) et est disposé en particulier au niveau de l'émerillon (12). 15
11. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, sachant que le contrôle de la position de rotation des tiges est effectué à l'aide des données d'un capteur à gyroscope, sachant que le capteur à gyroscope est disposé de manière avantageuse 20 dans la zone supérieure de la tige la plus intérieure et/ou au niveau de la suspension de la tige la plus intérieure, en particulier au niveau de l'élément côté câble de l'émerillon (12).
12. 12. Dispositif selon l'une quelconque des 25 revendications 8 à 11, sachant que le contrôle de la position de rotation des tiges est effectué à l'aide du contrôle de la présence de zones de butée des tiges, en particulier sur la base des données d'un capteur de contact. 30
13. 13. Ensemble de capteurs pour un train de tiges comprenant au moins une tige, laquelle peut être fixéede manière axiale par un mouvement de rotation dans un premier sens et peut être détachée par un mouvement de rotation dans le sens inverse, sachant que l'ensemble de capteurs comprend au moins un capteur servant à contrôler la position de rotation de la tige, en particulier un capteur servant à la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.
14. 14. Train de tiges comprenant au moins une tige, qui peut être fixée de manière axiale par un mouvement de rotation dans un premier sens et peut être détachée par un mouvement de rotation dans le sens inverse, comprenant un capteur servant à contrôler la position de rotation de la tige, en particulier servant à la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des rotations 1 à 8.
15. 15. Appareil de forage équipé d'un train de tiges comprenant au moins une tige, qui peut être fixée de manière axiale par un mouvement de rotation dans un premier sens et peut être détachée par un mouvement de rotation dans le sens inverse, sachant que la tige est entraînée par l'intermédiaire d'un mécanisme d'entraînement de forage (4), comprenant un dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 13 et/ou un ensemble de capteurs selon la revendication 13 et/ou un train de tiges selon la revendication 14.