Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
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- ,
La présente inventiun concerne une m~thode et un dispositif de rangement
aukomatique d'un él~ment allongé flexible dans un panier tournant d~axe verti
cal.
Par élément allongé flexible on entend ici tout él~ment allongé pouvant
~tre enroulé, tel qu'un c~ble ou un tube, notamment une conduite servant à
-5 transporter des fluides, ou encore une conduite ~lexible de ~orage à laquelle
est fix~ un moteDr de fond entra~nant le trépan.
L'in~ention sera plus particulièrement d~crite dans ce qui suit, sans
que cela ait un caractère limitatif, dans son application à un appareillage de
forage comportant une conduite flexible de foragc, passant dans un organe de
lo tracticn, et enroulée d<~ns un panler cylindriqlle tournant autour de son axe vertica~
où cette conduite est d~posée en spires coaxialcs successives
Dans un tel appareillage la vitesse de rotation du panier de stockage
doit être command~e non seulcment en fonction de la vitesse de défilement
de la conduite dans l'organe de traction, mais aussi en fonction du rayon de
la spire en cours de formation dans le panier, ou déroulée à partir de celui-ci,la valeur de ce rayon variant dans de larges proportions (du simple au double7par
exemple ) au cours de la rotation du panier.
- . Psr ailleurs il importe d'~viter lors de ces manoeuvres l~accumulation
de contraintes de torsion à certains endroits de la conduite, ce qui risquerait
d'endommager à la longue cette dernière.
- ~'invention résoud le premier problème en asservissant au mieux la
: vitesse de rotation du panier de stockage aux deux variables ci-dessus mentionnées
que sont la vitesse de défilement de la conduite dans les moyens de traction et
le rayon d'enroulement de la spire dans le panier.
.. . . .
~80~L9~
. . .
.
Le second probl~me est simultanément résolu par l'invention en r~ali~
sant à l'enroulement et au deroulement de la cond~ite une meme configuration
géométrique de la portion de conduite se raccordant au panier, quel que soit
le rayon d'enroulement dans celui-ci, ce qui permet d'obtenir au déroulement
S de la conduite une sensible compensation des contraintes de torsion cr~ées lors
de son enroulement.
.
L'ensemble de ces deux objectifs est atteint, selon l'invention, en
util~sant une m~thode de ran~ement d'un él~ment allon~é flexible dans un Danier de
stockage ayant un axe de ~otation vertical, CPt élément passant au volsinage du
o panier sur un organe de renvoi, déplaçaole en synchronisme avec la rotation dupanier de manière à déposer l'élément en cooche~ successives dont chacune est
form~e d'un enroulemellt en spirale, cette méthode mettant en oeuvre des moyens
de manoeuvre de l'elément allongé assurant son enroul.ement et son déroulement,
et comportant la détection des variations du rayon de courbure de l'élément
allongé flexible en au moins un point de celui-ci et la com~nde desdits ~oyens
de manneuvre dans le sEns tendant à réduire ces variations, caractérisée en ce
que l'on détecte les variations de forme de la portion de houcle comprise entre
ledit organe de renvoi et le panier, au voisinage de ce dernier, et en ce qu'on
. cor.mandc lesdits moyens de manoeuvre en fonction des variations de forme détPc
tées, dans le sens tendant à ramener ladite portion de boucle dans une con~ic;u-~a~ion géomét~ique donnee qui soit sensiblement la même à l'enroulem~nt et au
déroulement.
le poids du panier de stockage d'une conduite flexible de fora~e
pouvant 8tre de plusieurs centaines de tonnes, il peut ~tre difficile, si on ne
veut pas accepter une forte d~pense ~'~nergie,de r~aliser des moyens d'entrai-
nement en rotation du panier capa51es d'adapter rapidement la vitesse de rotation
de celui-ci aux variations de la vitesse de défilement de la conduite dans l'or-gane de traction, cette vitesse de défilement etant fonction de la vitesse
d'avancement du forage, qui dépend elle-même des caractériRttqu~s des formationstraversées par le puits
.
.
~8~g~
On peut ~tre~ par suite r conduit à laisser la
conduite flexible former une seconde portion de boucle libre
entre deux organes de renvoi situes respectivement au voisinage
de l'organe de traction et du panier de stockage, les
variations de longueur de cette seconde portion de boucle
libre compensant automatiquement la différence entre la vitesse
- de défilement de la conduite dans liorgane de traction et sa
vitesse d'enroulement dans le panier de stockage.
Dans le cas o~ une telle disposition est adoptée,
l'invention est avantageusement mise en oeuvre sous la forme
d'un dispositif de rangement d'une ligne flexible dans un
panier de stockage ayant un axe de rotation vertical, cet
ligne passant au voisinage du panier sur un organe de renvoi
deplaçable en synchronisme avec la rotation du panier, de
manière à déposer la ligne en couches successives dont chacune
est formée d'un enroulement en spirale. Ce dispositif
comporte des moyens de manoeuvre de la ligne assurant son
enroulement et son déroulement, des moyens de detection des
variations du rayon de courbure de la ligne flexible en au
moins un point de celle-ci et des moyens d'asservissement
des moyens de manoeuvre de la ligne flexible dans le sens
tendant a re~uire ces variations. Le dispositif est caractérisé
en ce que lesdits moyens de détection comprennent un organe
de détection des variations de forme de la portion de boucle
- comprise entre ledit renvoi et le panier, au voisinage de ce
dernier, cet organe de detection etant relié à des moyens
pour commander lesdits moyens de manoeuvre en fonction des
variations de forme détectées, dans le sens tendant a ramener
ladite portion de boucle dans une cohfiguration géométrique
donnée qui soit sensiblement la même à l'enroulement et au
déroulement. Dans une réalisation particulière, ledit or~ane
de détection peut e~re relié à des moyens de commande d'un
- 3 -
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moteur d~entraînement du panier en rotation.
` On conna~t déja par le brevet franc,ais 2 165 322 un
dispositif pour ranger automatiquement dans un panier à axe
vertical des spires formees par un élément allongé souple, ce
dispositif comportant des moyens d~asservissement.
Ce dispositif ne comporte cependant pas de moyens
pour maintenir sensiblement constante la forme géométrique
de la portion de boucle se raccordant au panier et obtenir
ainsi au déroulement de 17 élément souple une sensible compen-
sation des contraintes de torsion créées lors de son enroulement.
Cette caractéristique ne se trouve pas davantage dansle brevet français 1 461 032 décrivant un procédé et un
appareil pour travailler dans un puits au large de la cote
sans utiliser de derrick, cet appareil comportant seulement
des moyens d'ajustement de la vitesse du moteur d'enroulement
de la conduite qui sont commandés par un détecteur limitant
a une valeur admissible la courbure imposée a la conduite.
11~7
- 3a -
.
lo~sa
Un exemple de réalisation de l'invent:Lon est décrit ci-après en se référant
~ux dessins annexés où
- la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif selon l~invention,
la figure 2 représente en vue de de~:sus les moyens assurant le rangement
de la conduite en spires régulièrèment espacées.
Sur la figure 1, la référence 1 désigne une conduite flexible de forage
descendue dans un puits 2 au-dessus duquel elle est soutenue par un organe de
t~action appropri~ 3,formé par exemple par une pluralité d'él~ments 4, 5j 6
~ cha~nes sans fin porteuses de patins de serrage 7, ces éléments é~ant logés
dans un bati 8 et actionnés en synchronisme par des moyens moteurs de type
connu, non représent~s.
.
Au voisinage de l'organe de soutien 3 est placé un panier annulaire 9 pour
le stockage de la conduite flexible, ce panier supporté par un b~ti 10 pouvant
tourner autour d'un axe vertical (un joint hydraulique et électrique tournant,
non représenté,permet d'alimenter la conduite 1 en fluide de forage et de recevoir
les informations du fond, ainsi que de transmettre les ordres~.
Le panier de stockage 9 se compose de deux cadres cylindriques coaxiaux 11
et 12 délimitant entre eux un espace de rangement ferme par la plaque 13 a sa
partie inférieure et dans lequel la conduite l est enroulée en spires et couches successives.
Le panier 9 peut ~tre entra~né en rotation autour de son axe vertical par
tout moyen moteur appropri~,hydraulique ou électrique, par exemple par le moteur14 entra~nant le pignon 15 qui engrène sur une couronne dent~e entourant le
panier 9 dont elle est solidaire.
Entre l'organe 3 de soutien de la conduite et le panier de stockage 9, la
~; conduite 1 passe sur deux organes de renvoi 17 et 18 entre lesquels la conduite
forme une portion de boucle libre.L'organe 17 est,par exemple,une poulie portée par
un support fixe (non représenté) e~ l'organe 18 est, dans l'exemple de réalisa-
tlon l~lustré, un chemin de roulement semi-circulaire comportant des rouleaux
~0 sur lesquels s'appuie la conduite
L'organe de renvoi 18 est dépla~able le long de rails 21 sensiblement
perpendiculflires au plan de la figure 1. Ce déplacement est effectué en synchro-
nisme avec la rotation du moteur 14, de manière à réaliser le ran~ement correct
8~9~
c1~1a conduite dans le panier 9 en spires régulièrement espacées, ain~i que son
~ roUlement régulier. Comme le montrent ies figures 1 et 2, ceci pourra être
obtenu par exemple au moyen d'engrenages reducteurs 22 entra~nés par le pignon
15 et qui entra~nent à leur tour, par l'intermédiaire de l'arbre 23, une roue
dent~e 24 sur laquelle passe une cha~ne 25 adaptée à réaliser le déplacement en
translation de l'organe de renvoi 18,
Cet entrainement pourra être effectué au moyen d'un ergot 25a porté par
la cha~ne 25 et s'engageant dans une fente 26 à la base de l'organe de renvoi 18(fig. 2).
Le rapport de réduction sera ajusté de telle facon que le déplacement
de l'organe de renvoi 18, le lon~ de~ rails 21, ~ chaque tour du panier de
stockage 9, soit au moins é~al à la largeur ~diamètre) de la conduite 1.
Ce rapport de réduction pourra etre ajusté pour obtenir un espacement
plus ou moins grand des spires dans cha~ue couche de la conduite stockée dans
le panier.
Selon l'invention, on utilise un dispositif s'adaptant aux variations de la
vitesse de défilement de la conduite dans l'organe de traction 3 en conservant
au déroulement comme à l'enroulement de la conduite, une même forme géométrique de
la po~tion de boucle 35 f~rmée par la conduite 1 entre l'organe de renvoi 18et le panier de stockage 9, cette forme étant indépendante du rayon de la spire
déroulée du panier de stockage 9 ou enroulée dans ce panier.
Ce dispositif comprend en combinaison deux systèmes d'asservissement. Le
premier de ces systèmes comporte un palpeur 27 (par exemple une tige articulée)
qui suit les variations de hauteur de la portion de boucle 19 dans un plab vertical,
ce palpeur 27 étant rolié à un organe électrique de co~mande 28.
A l'enroulement, l'organe 28 connecté au moteur 14 par le conducteur 29 est adaF
t~ à comma~er la mise en marche, puis l'accélération de la vitesse de rotation du mo-
teur 14 entrainant le panier, lorsque le palpeur 27 descend entra~né par la portion
de boucle 19, et à commander un ralentissement puis l'arrêt du moteur l~s, lorsque`
le palpeur 27 remonte avec la portion de boucle 19,
Le second système d'asservissement comprend un organe tracteur au~iliaire
30 pouvant être disposé sur l'organe de renvoi 18 et actionné par un moteur 31.
~ n organe électrique de commande 32 est relié à ce moteur 31 par un
~ conducteur 33, cet organe étant actionné par un palpeur pivotant 34, articulé en 34A,
s'appuyant sur la portion de boucle 35 formée par la conduite 1 entre l'organe de
renvoi 18 et le panier de stockage 9,
108al1~
A l'enroulement, l'organe 32 est adapté à commander la mise en m~rche puis l'a~
c6I~ration de la vitesse de rotation du moteur 31 entra~nant l'organe tracteur 30,
lorsqu~ le palpeur 34 détecte un accroissement du rayon de courbure de la portion de
boucle 35 et a commander le ralentissement, pui5 1 'arrêt du moteur 31, lorsque
l~ palpeur 34 détecte une diminution du rayon de courbure de la portion de
boucle 3S.
.
~ONCTIONNE2~1ENT DU DIPOSITIF: . .
. . _ . .
1) - Remont~e d _la conduite
a) On suppose que, le panier 9 et le tracteur 3 étant arrêté, on commande
l'organe de traction 3 dans le sens de la remontée de la conduite.
La portion de boucle 19 formée enere les deux organes de renvoi 17 et
18 descend alors, et le palpeur 27 commande, par l'intcrmédiaire de l'organe 28,- la mise en marche, puis l'accélération du moteur 14 entra~nant le panier de stocka-
ge 9.
Par suite, la portion de boucle 35 se tend et cette augmentation du
rayon de courbure détectée par le palpeur 34 produit alors la mise en ma~che et
l'accélération du tracteur 30 entrainant une remontée de la portion de boucle
19 ~usqu'à une position d'équilibre où la port~on de boucle 35 retrouve
~on rayon de courbure d'oriOine Ro.
La valeur R est indépendante de la position du point de pose de la
c~nduite sur les spires déjà formées, dans le p~nier 9 mais dépend du nombre de
couches déjà posées dans ce panier.
Pour les applications où ce nombre de couches est Important, on utili-
sera un palpeur 34 déplaçable verticalement et on donnera.à ce palpeur une
hauteur variable au dessus du panier, en fonction de la longueur de conduite
flexible ayant défilé dans ce palpeur, c'est ~ dire en fonction du nombre de
couches dé~à déposées puisque chaque couche contient une m~me longueur de
conduite flexible.
Pa-r exemple le palpeur 34 sera déplacé vertlcalement par une vis sans
fin(non représent~e)entratnée par la rotation du panier de telle sorte que la
distance com~rise entre le palpeur 34 et la couche supérieure de la conduite
flexible dans le panier soit sensiblement constanee.
~108C~90
b) On vn~t dc m~me que l~s deux syst~mes d'asservissement s'adaptent ~ une
r~duction de la vitessc de d~filement de la conduitc dan~ l'organe de traction 3,
par a~ustemen~ des vitesses de rotation des moteurs 14 et 31, coilduisant à un
nouvel et~t d'équilibre où le rayon de courbure de la portion de boucle 35
~- conserve la m~me valeur R que ci-dessus, et le baæ de la portion de boucle 19
c~nserve la même altitude9 quel que soit le rayon d'enroulement dans le panier
de ~tockage9 .
2) - Descente de la r.onduite
Un accrDissement de la vitesse de défilement de la conduite dans l'organe
de traction 3 provoque, cette fois, une remontée de la portion de boucle 19 et
un ralentissement de rette vitesse entraîne la descente de cette portion de
boucle, mais on constate encore que les deux systèmes d'asservissement s'adap-
tent à ces situaticns en inversant 1e sens de fonctionnement des organes de com-
- mande 28 et 32, conduisant ~ des cta~s d'équilibre où le rayon de co~rbure de la
portion de boucle 35 a toujours la valeur R~ et le bas de la portion de boucle 1~
conser~e la meme altitude, indépendalnment de la valeur du rayon de la spire dcro~l-
l~e du panier 9.
Par conséquent le dispositif selon l'invention s'adapte bien aux varia-
tions de la vitesse de defilement de la conduite dans l'organe de traction 3,
20 : par ajustement automatique des vitesses de rotation des moteurs 14 et 31, sans
modification permanente de la forme géométrique de la portion de boucle.35
- aussi bien à l'enroulement qu'au déroulement 9 quel que soit le rayon d'enrou-
lement de la conduite flexible dans le panier de stockage 9.
Des variantes peuvent ~tre envisagées sans que l'on sorte du cadre de
l~invention.
Par exemple, llorgane de commande 32 pourra être connecté au moteur 14
entra~nant le panier 9 en rotation, l'organe de commande 29 étant relib au
mnteur 31 entrainant le tracteur auxiliaire 30.
Dans ce cas d'une commande directe du moteur 14 par l'organe 32,on pourra
3~ également supprimer l'organe 2a et la portion de boucle libre 19 si les moyens
moteurs 14 sont suffisamment puisæants pour répondre rapidement à la commande
da l'vrgane 32, de manière que la forme géométrique de la portion de bnucle 35
resta sensiblement constante.
.
