Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
11~7'705S
. ~a prdser.te irvcntlo~ se raL~Artc ~ vn ~1spositl.f q~nera!ement appe-
l~ r~ccora coude int~rposc: en~re la colonnn de ~orage et un moteur de fond en-
t_~Lnant un trepan en rotatiorl, ce raccord permettant de modifier la trajectoire
du fora~e. Elle vise un perfectionnement au dispositif objet de la
~nde no. 332,401 déposee au Canada le 24 juillet 1979:
Plusieurs methodes et dispositifs ont ete proposes par le passe
pour realiser des forages diriges.
Selon le brevet U.S. n 3 365 007, on utilise l'action d'un jet
de fluide convenablement oriente pour detruire localement les formations et creer
une cavite vers laquelle le trépan sera entraine. Il est aise de comprendre qu'un
1~ tel dispositif es,t peu precislcar l'action~du jet, et donc la deviation obtenue,
sera difEerente suivant la durete des formations geologiques. De plus, il est
necessaire d'utiliser un trepan particulier pourvu d'une buse par ou s'echapperale jet de fluide.
, ' ' ,
Selon un autre procede decrit par exemple dans le brevet britan-
nique n 1 139 908, dans lès b_evets US nS 3 593 810, 3 888 3~9 et 4 040 494 ou
dans le brevet français n 2 297 989, on utilise un dispositiE deviateurienvelop-
pant une portion de la garnitbre de forage le plus souvent au voisinage du trapan.
Ce dispositif deviateur est pourvu de doigts deplaçables radialement par rapport
a l'axe de la garniture. En deplacant judicieusement ces doigts qui prenne~t appui
contre la paroi du puits fore, on provoque un decentrement de l'axe du trepan par
r*~port a l'axe du puits et donc, une modification dela trajectoiredu forage. ~vec
de tels dispositifs, l'avancement du forage est discontinu et s'efEectue par
passeis successives entre lesquelles le Eor~ge est arrete pour permettre le depla-
- cement du dispositif deviateur. Il s'ensuit des pertes de temps considerables qui
augmentent le coût d'une operatLon de Eorage.
Avec la technique actuelle de forage mettant en oeuvre un moteur
~ ~ de fond, on a propose d'interposer entre la colonne de farage et ce que l'on ap-
-~ pelle la "tête de forage" ~ensemble comportant le trepan ,et le moteur de fond) un
raacord coude d'angle determine. Ainsi, chaque fois que l'on desire modifier la
trajectoire du forage~il est necessàire de remonter toute la colonne de forage en
surface pour adapter un nouveau raccord coude dont l'angle est choisi en fonction
de la deviation desiree.
~;De nouveauY. raccord coudes dits articules ont ete proposes.Ils sont
, du type de celui ~ mentionne dansle brevet Erançais n 2 175 620. Ces raccords se composent generalement de deux
parties tubulaires articulees entre elles et ne pouvant avoir que deux posi-
tions l'une par rapport à l'autre. Dans la premiere posi-
tion, les deux parties du raccord sont alignees (l'angle du
.~ !:
, ,' ~ ~ '
11'~'7055
raccord est alors nul), tandis que dans la seconde posL~ion, les deux parties du
raccord font entre elles un angle de valeur determinee. Tout comme pour les
raccords coudes du type precedent, il est necessaire de remonter en surface au
m~ins un élement constitutif du raccord lorsque la deviation desiree n'est pas
compatible avec l'angle que peuvent Eormer entre elles les deux parties du raccord.
, v .. . . ...
_ . . .
Pour eviter ces inconvenients, on a proposé des dispositifs permet-
tant de faire varier l'angle du raccord sans nécessiter sa remontée en sur-
face. ~n dispositif de commande du raccord est indiqué dans la demande de
brevet français publiée 2.177.920 et dans le brevet GB 1 494 273.
~ Dans la demande de brevet français 2 432 079, ainsi que dans les
demandes de certificat d'addition français publiées 2 453 268 et 2 453 269
est décrit un raccord coudé constitué de deux éléments tubulaires formant
entre eux un angle variable par télécommande.
Ce raccord coudé, dont l'angle est réglable depuis la surface
du sol, comprend essentiellement un premier et un second éle~ents tubu-
laires assemble.s entre eux, le second élément pouvant pivoter autour
d'un axe formant un angle avec l'axe du premier élément, des moyens pour
solidariser en rotation les éléments tubulaires et des moyens télécom-
mandes pour modifier/pas à pas~le calage angulaire du second élément tu-
bulai~re par rapport au premier.
~ ~:
;~ Pour contrôler la rotation du second élément tubulaire et emp~cher
~ une rotation intempestive des éléments du raccord après une modification
-~ de leur calage angulaire, il faut avoir recours à des moyens auxiliaires
de verrouillage.
La présente invention concerne plus spécialement un mode avantageux
de réalisation de ces moyens auxiliaires de verrouillage qui sont de dimensions
.,
:
t
,.
.
. .
11'7'~055
- reduites et permettent ainsi de realiser un raccord
- coude de faible encombrement.
Plus precisement, la présente invention est
revendiquee ici en tant que raccord coude:à:angle
variable par télécommande,'comportant un premier élement
tubuIaire fixe à'l'extremite d'une colonne de forage et
un second élement tubuIaire solidaire d'un moteur de fond
entra;nant en rotation un outil de forage, ces elements
tubuIaires etant assembles entre eux, l'axe du'second
10. élement tubuIaire pouvant tourner autour d'un axe de
rotation qui fait un angle aigu avec l'axe du premier
élément tubuIaire, l'axe de rotation et les axes des
deux corps tubulaires.étant distincts les uns des autres
et concourant sensiblement en un même point, des moyens
télécommandés pour modifier à volonté la position angulaire
du second élement par rapport au'premier par pivotement de
l'axe du second élément.autour dudit axe de rotation et
~` des moyens pour immobiliser l'un par rapport a l'autre
; lesdits éléments tubulaires dans une position angulaire
relative choisie, lesdits éléments tubuIaires étant
assemblés par un emboitement.rotatif dont l'axe constitue
.: ledit axe de rotation et qui est traversé par un arbre
de liaison de ces éléments, monté coulissant dans ces
éléments en restant solidaire en rotation d'un premier
'25~' d'entre eux,ledit arbre de liaison ayant une position de
verrouillage dans laquelle il devient également solidaire
- en rotation du second élément tubuIaire et dont il peut "~
être dégagé par un déplacement axial, ce raccord comporte
. . en outre des moyens'telécommandés pour déplacer axiale-
ment ledit arbre de liaison, des moyens d'entra~nement
faisant correspondre a un deplacement axial de cet arbre
à partir de sa position de.verrouillage un pivotement
~ dudit.second-élément tubulaire autour dudit axe de rota-
'~ tion, et des moyens auxiliaires de verrouillage en rota-
~ 35 tion des élements du'raccord coudé empêchant toute rotation
_ ~ _
A~
' ` :
t
~ '~
il7~70~S
intempestive de ces éléments après.une modification de leur
calage anguIaire.relatif, caractérisé en ce que lesdits
moyens auxiliaires de verrouillage comportent au moins
un doigt escamotable radialement, des rainures axiales
et des moyens permettant la coopération du doigt escamota-
ble et des rainures axiales lorsque l'arbre de liaison a
provoqué la rotation du second corps tubulaire après
slêtre écarté de sa position de verrouillage, la coopéra-
tion du doigt et des rainures étant maintenue jusqu'au
10. retour dudit arbre dans sa position de verrouillage.
L'invention pourra être bien comprise et tous
ses avantages apparaltront clairement à la lecture de la
description qui suit illustrée par les figures annexées
- parmi lesquelles: -
- la figure 1 est un schéma de principe du
raccord coudé à.angle variable,
- la figure 2A et 2~ représentent,'schématique-
ment et en coupe, les éléments essentiels du raccord coudé
et les moyens de verrouillage,
20 - la figure'3 montre en perspective cavaliere,
une portion de la rainure de guidage,-et
- la figure 4 montre en vue développée une
portion de la rainure de guidage~.
La figure 1 rappelle le principe du raccord
coudé concerné par la présente invention.
Ce raccord se compose de deux corps tubulaires
1 et 2 relies entre eux par un elément d'emboltement 2a
: d'axe ~, solidaire du'corps
, . . .
~ .
:
. - 3a -
. .
`` '
70S5
2. L'axe X'X du corps tubulaire supérieur 1, l'axe Y'Y du corps tubu].ai-
re inferieur 2 et l'axe ~ concourent en un même point 0.
Les angles (~ , X'X) et (~ , Y'Y) formes par llaxe ~ et les
; axes X'X et Y'Y respectivement ont même valeur a . Ainsi, lors de la ro-
tation du corps 2 autour de l'axe ~ , l'angle delimite par les axes X'X
et Y'Y varie entre une valeur maximale 2 a (position du corps 2 repré-
-~ sentée en trait continu) et une valeur nulle (position du corps 2 repré-
~ ~ ~ sentee en trait interrompu).
.~'`'~'. - .
-- Les figures 2A et 2B schematisent les éléments principaux du
raccord, c'est-à-dire le corps tubulaire supérieur 1, le corps inferieur
2 et l'arbre de liaison 20, dans la position où les corps tubulaires supe- rieur et inférieur font entre eus un angle nul.
'
L e c o r p s s u p é r i e u r 1 e s-t f i x e
à l'extrémité d'une garniture de forage(non représentée) tandis que le
corps inférieur 2 est vissé sur le moLeur de fond (non représenté).
POU-L la simplicité de la figure, chacun de ces corps tubulai-
res a été représenté en une seule pièce, mais il est évident que chacun
d'eux peut être constitué de plusieurs eléments assembles pour facili-
ter l'usinage et l'assemblage du raccord.
Z A la partie inférieure du corps 1, est usiné un alesage 11
d'axe ~ . La face inférieure 12 du corps 1 est perpendiculaire à l'axe
et le plan qui la contient passe par le point de concours des axes
X'X et ~ .
L'extrémité superieure du corps 2 porte un element d'emboîte-
ment 2a complen~entaire de l'alesa~e 11 et dont l'axe Eait avec l'axe
Y'Y du corps 2 un anglc a . Le corps 2 a un ~pau].cment 13 dont la face
perpendiculaire à l'axe de l'element d'cmboîtcmcnt 2a, est contcnue
d2ns un plan passant ~ar l'intersec~ion de l'axe Y'Y et de l'axe de
l'element 2a.
:~ 4
, ,
7'~055
Les corps tubulaires I et 2 sont maintenus dans leur position
d'emboltement par une butce 14 supportant les efforts axiaux appliqués
au raccord lors de son utilisation. Le centrage de l'elément 2a dans
l'al~sa~c 11 est realise par des roulements tels que ceux schématisés en
15, 16 et 17 qui permettent la rotation relative des deux corps tubulai-
res. Des joints 18 et 19 assurent l'étanchéité entre les deux corps 1 et
2.
A l'intérieur des corps tubulaires I et 2, un arbrc creux 20
est disposé coaxialement a l'élémen~ 2a et a l'alésage 11, c'est-à-dire
coaxial~ment à l'axe ~ . L'arbre 20 et le corps I sont en permanence soli-
daires en rotation. Ccci est obtenu par là coopération d'un alésage can-
nelc 21 usine aans le corps superieur 1 et de canneiures complémentaires
22 portées par l'arbre 20. Ce dernier est également pourvu de cannelures
23 qui peu~ent coopérer avec un alésage cannclé 24 du corps inférieur 2
lorsque l'arbre 20 est placé, par l'action d'un ressort Z5, dans la posi-
tion rcprésentée sur la partie droite des figures 2A et 2B. Dans cette
position, le corps 2 et l'arbre 20 sont lies en rotation.
L'arbre 20, depla,cable axialement 2 l'intérieur des corps tu-
bulaires 1 et 2, porte sur sa face extérieure une rainure de guidage
proEilée 28 gui coopère avec au moins un doigt de guidage 26 solidaire
du corps 2, pour faire tourner celui-ci en rotation autour de l'axe ~
lorsque l'arbre 20 est déplacé axialement à partir de sa position re-
presentee sur la partie droite des figures 2A et 2B. Cette rainure, re-
présentée en yerspective sur la figure 3, permet d'obtenir une rotation
pas à pas du corps tubulaire 2 autour de l'axe ~ .
? L'extr~mité inférieure de l'arbre 20 est, par exemple, equipce
d'un mecanisme de com.nande (non représente) qui peut être du type de
ceux iillustres dans les demandes de cer~ificats d'addition precitces.
Le raccord ccude est pourvu d'un dispositif de verrouilla~e
30 qui comportc au moi~s un doigt 100 escamotablc radialement contre l'ac-
tion d'un rcssort 101, ce doigt etant placc ~ans un lo~cment IOZ usin~
dans l'arl~rc 20. Une begue lU3 COIllis~ant sur l'~rbrc 20 dont clle cst
i~7~0Si5
solidaire en rotation mainti~nt le doigt 100 à l'interieur de son logement
lorsquc l'arbre 20 solidarîse en rotation le corps in~erieur Z et le corps
superieur 1, c'cst-à-dire lorsque l'arbre 20 est dans la position repre
sentée sur la partie droite des figures 2~ et 2~ ainsi que pendant la ro-
tation reIa~ive:des corps 1 et 2. Dans cette position, la bague 103 est
rendue axia].ement solidaire de l'arbre 20 par un dispositif à bi.lles 104,
qui coopère avec une rainure 105 realisee dans la bague 103. La bague 103
est cgalement pourvue d'orifices 106 dont l'utilite apparaître ultérieure-
ment.
~ l'interieur du corps 2 sont usinees des rainures 107 parallè-
les à l'axe du dispositif et de pas identique à celui de la rainure pro-
filée 28.
Le fonctiomlement du dispositif est indique ci-dessous, en
supposant que le raccord coudé est dans la position représentée sur la
partie droite des figures 2A et 2B, les-axes des corps tubulaires etant
alignes et quc le forage a attein~ la profondeur à laquelle on désire
devier la direction du forage.
On provoque le déplacen~ent axial de l'arbre 20 vers le bas
dcs figures 2A et 2~ contre l'action du ressort 25.
Le doigt 26 qui était tout d1abord dans la position 26a (fig.
4), atteint la position 26b. Dans cette position, les cannelures 23 de
l'arbre 20, et 24 du corps inférieur 2, sont degagees les unes des au-
tres~desolidarisant en rotation l'arbre 20 et le corps 2. Le deplacement
axial de l1arbre 20 se poursuit et le doigt 26 atteint la position 26c,
en provoquant la rotation du corps 2 autour de l'axe ~ d'~n angle ~ 2
n
(n etant un nombre entier), les corps tubulaires 1 et 2 du raccord coude
faisant alors entre eux un angle determine compris entre O et 2 ~ .
Sin1ultancment, l'extremitc de la bague 103 entre en contact
avec les doigts 26 qui empecher.t un deplacement axial supplemcnt~ire
de cette bagu~
.
11~;"7055
La poursuite du déplacement de l'arbre 20 provoque le déverrouil-
lage de la bague 103, permettant aux doigts escamotables de se placer
face aux orifices 106 menages dans la bague In3. Sous l'action des res-
sorts 101, les doigts 100 sortent de leurs logements et leurs extremités
pénetrent dans les rainures 107 liant en rotat;on l'arbre 20 et le corps
2. Comme le montre la partie gauche des figures 2A et 2B, les doigts 26
sont alors dans la position 26d (fi~. 5).
On soumet alors l'arbre 20 à la seule action du ressort 25.
~ L'arbre 20 est repousse axialement vers le haut &es figures 2A et 2B. Grâ-
-~ ~10 ce à la coopération des doigts 100 et des rainures 107, le doigt 26 sedeplace axialement de la position 26d à la position 26e (fig. 4), c'est-
à-dire sans rotation relative entre les deux corps tubulaires 1 et 2.
~ ~ ,
A ce moment, la bague 103 entre en contact avec un épaulement
108 du corps 1 qui l'i~nobilise axialement. Le deplacement supplementaire
de l'arbre creux 20 provoque le deplacement des doi~ts 26 de la position
26e a la position 26f ('cig. 4) ainsi que la penétration des doigts 100
dans leurs loger,1ents 102 grace a une ra;npe de guidage inclinée 111,et le
verrauillage de la bague 103 sur l'arbre 20. L'ensemble se trouve alors
dans la position illustrée sur la partie droite des figures 2A et 2B.
Une nouvelle rotation ~ du corps 2 peut alors être obtenue en
~ répétant les operations ci-dessus.
?,~ ~-
, ~ ~
Des modicications pourront être apportees sans pour autant sor-
tir du csdre de la presente invention.
Par exemple, on pourra prevoir des moyens de contrôle pour
s'assurer qu'apres son déplacement, l'arbre 20 est revenu dans sa posi-
tion initiale.
. ~ :
Po~lr cela, on pourra utiliser une pièce magnetique 109~telle
qu~un a;mant permanent~fi:{cesur ltarbre creux 20 et un interrupteur à
lame souple commcrciali~e par la RADIOTEC11NIQUE sous la ré~erence R 22.
~,30 Cet interruptcur solidaire du corps supc:rieur 1 est relie à un circuit
,~ .
:.
~, .
055
:
electrique non r~présente et sa commande par l'aimant~109 indique que
l'arbre 20 a effectue la totalité de son deplacc~cnt aY.ial.
Dans l'exemple illustr~ ci-dessus, les doigts escamotables 100
:~ sont portes par l'arbre 20 et les rainures aY.iales 107 par le corps 2.
Il est néanmoins possible de realiser les rainures axiales dans l'arbre
20, les doigts escamotables etant alors portes par le corps inferieur 2.
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