Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
RACCORD DE GARNITURE DF FORAGE, ~OTAMMENT POUR LA TRAVERSEE
D'UNE ZONE A PERTE DE CIRCULAllON
__________~ ____ _ _ _ ______ ____ __ _____
La présente invention concerne essentiellement Je ~orage d'un puits à travers
une zone de terrain à perte de circulation.
Dans le forage d'un puits par un outil de forage monté à l'extrémité inférieure
d'une garniture de forage servant à appliquer un poids sur cet outil et à l'entraîner en
rotation, cet outil reçoit par l'alésage de cette garniture un fluide de forage dont le rôle
est à la fois de refroidir cet outil, de nettoyer le front de taille et de remonter les
déblais à la sur~ace par l'espace annulaire compris entre puits et garniture de forage.
Ce rôle du fluide de forage n'est plus rempli convenablement si le puits
traverse une zone à perte de circulation car le débit du fluide de ~orage doit alors être
réduit et le retour en surface de la circulation du fluide de forage se fait mal ou ne se
fait pas du tout. Il en résulte un ralentissement des opérations de forage et un risqsle de
dégradation de la portion de paroi du puits qui peut ne plus être en contact du fluide de
f orage.
Un s)bjectif de l'invention est de fournir un raccord de garniture de ~orage
qui, disposé dans la garniture de forage au-dessus d'une zone à perte de circulation,
facilite la traversée de cette zone et évite les inconvénients rappelés ci-dessus.
Sans se limiter exclusivement à cette application, I'invention a pour objet un
raccord de garniture de forage, qui comprend un corps allongé selon un axe vertical,
muni intérieurement d'un alésage axial et formant extérieurement des portions cylindri-
ques extrèmes supérieure et inférieure munies à leurs extrémités libres de moyens de
vissage pour l'insertion du raccord dans une garniture de forage ainsi qu'une portion
cylindrique intermédiaire ren~lée, de diamètre extérieur plus grand que le diamètre
extérieur de la p~rtion supérieure, présentant ainsi une ~ace supérieure de raccordement
à la portion supérieure et qui se caractérise en ce que ladite portion intermédiaire est
pourvue d'au moins trois évidements, dont chacun entaille ladite face supérieure et
atteint ledit alésage axial, répartis circonférentiellement à intervalles réguliers les uns
des autres et en ce que, dans chacun de ces évidements, est insérée une pièce rapportée,
munie d'un passage interne dirigé de bas en haut, ouvrant à sa partie inférieure dans ledit
alésage et débouchant à sa partie supérieure par une duse située sur un diamètre c~ris
.. , ~'~, ~
.. , , ".`.~
- 2 - 3 ~
entre le diamètre extérieur de ladite portion intermédiaire et le diamètre extérieur de
ladite portion supérieure.
Le diamètre extérieur de ladite portion intermédiaire étant, bien entendu,
choisi inférieur au diamètre du puits foré, le fluide de forage se divise au droit dudit
passage interne en un premier flux qui suit le parcours habituel: descente dans la
garniture de forage, passage sur l'outil de forage et remontée dans l'espace annulaire
compris entre le puits et la garniture de forage et en un deuxième flux qui passe dans
lesdits passages internes et remonte directement dans l'espace annulaire sans provoquer
d'affouillement des parois du puits.
On a constaté que ce raccord de garniture de forage supprimait ou au moins
réduisait considérablement les pertes du fluide de forage en circulation et permettait de
traverser des zones à perte de circulation sans ralentir les opérations de forage et en
conservant une circulation normale du fluide de forage. Ce résultat qui était inattendu à
priori semble pouvolr s'expliquer par l'effet de dépression créé au droit desdits passages
internes, conjugué à une action d'entraînement des déblais provoquée par l'accélération
de la vitesse de circulation du fluide de forage au-dessus de ladite portion intermédiaire,
alors que, sans ce raccord spécial de garniture de forage, I'existence d'une zone à perte
de circulation entraînerait un enrichissement du fluide de forage en déblais de fora~e et,
par suite, une augmentation de la pression hydrostatique dans l'espace annulaire. En
outre, ce raccord de garniture de forage joue le role de stabilisateur des tiges de forage
à llintérieur du puits foré du fait du renflement de la portion cylindrique intermédiaire.
De plus, en munissant ladite face supérieure de recharges en un matériau dur,
on peut faire travaillerr le raccord de garniture de forage en aléseur aKissant de bas en
haut lors de la remontée de la garniture de forage, ce qui évite alors les coincement~ de
celle-ci dans le puits foré.
D'autres particularités de l'invention ressortiront d'un exemple de réalisation
qui va être décrit à titre non limitatif en se référant au dessin joint dans lequel:
- la Fig 1 représente en demi-coupe axiale et en derni-élévation un raccord de
garniture de forage;
- la Fig 2 représente en vue de dessus avec coupe partielle, à plus grande
échelle, ce raccord de garniture de forage; et
- la Fig 3 représente en coupe verticale un tel raccord inseré dans une
garniture de forage elle-même descendue dans un puits en cours de forage.
- 3-
Sur la Fig 1, un raccord de garniture de forage comprend un corps monobloc I
qui forme une portion cylindrique supérieure 2, une portion cylindrique in~érieure 3 et
une portion cylindrique intermédiaire 4 et ~ui est muni d'un alésage axial 5. Ces portions
dites cylindriques peuvent ne l'etre que sensiblement et présenter une ~aible conicite.
Les portions supérieure 2 et inférieure 3 sont pourvues à leurs extrémités libres de
filetages respectivement ~emelle 6 et male 7 permettant le raccordement entre une
partie supérieure 8 et une partie in~érieure 9 de garniture de ~orage, comme on l'a
représenté sur la Fig 3. Le diamètre extérieur de la portion intermédiaire 4 est plus
grand que le diamètre extérieur des portions supérieure 2 et in~érieure 3. Par exemple,
les portions 2 et 3 peuvent avoir un diamètre extérieur de 20,3 cm tandis que le diamètre
extérieur de la portion 4 peut être de 28;6 cm. L'arête supérieure 10 ~ormée sur le
périmètre supérieur de la portion intermédiaire 4 est reliée à la portion supérieure 2 par
une face supérieure de raccordement 11 qui présente ici une Iorme générale tronconique
et dont l'arête 10 constitue le pourtour extérieur.
On a ménagé dans la portion 4 et la face 11 trois évidements 12, 13, 14
répartis circonférentiellement à égale distance comme on le voit sur la Fi~ 2 et on a
introduit dans ces évidements des pîèces rapportées amovibles lS, 16, 17, en acier traité,
tenues chacune par au moins un goujon. On a prévu ici deux goujons 18, 19 insérés dans
des trous alignés de la pièce rapportée et de la portion 4 et retenus par des vis telles que
la vis 20 visible sur la Fig 2.
i
Chaque pièce rapportée est traversée par un passage interne 21, visible sur la
Fig 1, qui s'étend d'une entrée inf érieure 22 ouverte dans l'alésage 5 à une sortie
supérieure 23 formant duse et débouchant verticalement vers le haut sur un diamètre
compris entre les diamètres extérieurs respectivement de la portion supérieure 2 et de la
portion intermédiaire 4. Cette duse 23 est elle-meme un élément en carbure de
tungstène interchangeable rapporté dans le passage interne 21 et muni, de manière en soi
classique, d'un joint d'étanchéité et d'un circlip de retenue. On a également insére un
joint d'étanchéité 24 entre la portion intermédiaire 4 et chaque pièce rapportée 15, 16,
17. Pour faciliter la réalisation de cette liaison étanche, on a donné une formecylindrique à un tronson 25 de la pièce rapportée 15, 16 ou 17 et à la partie d'évidement,
(12, 13, 14) que le reçoit, dans une région proche de l'alésage 5. Un trou ~ileté, bouche en
~onctionnement par une vis 26, ~acilite la mise en place et l'extraction de la pièce
rapportée l5, 16 ou 17. Ainsi, il est possible, tout en conservant le rnême corps 1, de
changer aussi bien les pièces rapportées 15, 16 et 17 que les duses ~3 lorsque leur usure
le nécessite.
.
.. ' .
Les pièces rapportées 15, 16, 17 reforment la surface cylind~ique de la
portion intermédiaire 4 mais laissent subsister des brèches dans la portion de
raccordement délimitée par la face supérieure de raccordement 11 de forme
tronconique~ Ces brèches sont comprises entre deux bords dirigés vers l'intérieur du
raccord de garniture de forage. Ces bords assurent la protection des duses 23. Pour
permettre un certain reforage lors de la remontée de la garniture de forage, on a prévu
une recharge en un matériau dur, tel que du carbure de tungstène, d'une part en 27 sur ce
qui reste de l'arête 10 après l'exécution des évidements 12, 13, 14 et d'autre part en 28
sur celui des bords desdites brèches qui constitue un bord d'attaque d'après le sens de
rotation de la garniture de forage.
Sur la Fig 3, on voit le raccord 1 monté dans une garniture de forage au-
dessus des masses-tiges 29 qui portent l'outil de forage 30. Celui-ci fore un puits 31 dont
la paroi comporte une zone à perte de circulation 32. La circulation du fluide de forage
est figurée par des flèches.
Le raccord 1 est placé au-dessus de la zone à perte de circulation 32. Son
action est d'autant plus efficace qu'il se rapproche de cette zone, mais il ne doit jamais
la franchir. Il faudra donc remonter la garniture de forage et donner au raccord I une
position plus élevée lorsque celui-ci arrivera vers la zone 32. Cette opération de
remontée sera effectuee autant de fois que nécessaire pour que l'outil de forage atteigne
la cote finale de forage avant installation d'un cuvelage. La distance entre le raccord 1
et l'outil de forage 30 sera généralement supérieure à 150 m.
Un raccord I dont la port;on intermédiaire 4 présente un diamètre extérieur
de 28,6 cm convient pour un puits de 44,3 cm de diamètre par exemple. Il peut aussi être
utilisé dans un puits plus étroit, par exemple un puits de 31,1 cm de diamètre, mais il est
alors préférable d'utiliser un raccord 1 muni, sur la surface cylindrique de la portion
intermédiaire, de rainures hélicoldales telles que les rainures 33 représentées sur la Fig
1, facilitant le passage du fluide de forage de bas en haut entre le puits et la portion
intermédiaire 4.
. ..
