TETE D'INJECTION MOTORISEE MUNIE D'UN ENSEMBLE DE MESURE DYNAMOMETRIQUE

MOTORIZED SWIVEL PROVIDED WITH A DYNAMOMETRIC MEASUREMENT UNIT

English Abstract

Motorized injection head designed to turn a drill rod, comprising a motor (18) equipped with a main shaft (20). According to the invention, the injection head (10) also comprises a measuring assembly, including at least one sensor (44 to 64), mounted on an extension of the main shaft (20) adjacent to the motor outlet (18).

French Abstract

Tête d'injection motorisée, destinée à entrainer en rotation une
tige de forage, comprenant un moteur (18) muni d'un arbre principal
(20). Selon l'invention, la tête d'injection (10) comprend, de plus, un
ensemble de mesures, comportant au moins un capteur (44 à 64), monté
sur une prolongation de l'arbre principal (20) adjacente à la sortie du
moteur (18).

Claims

Les réalisations de l'invention, au sujet desquelles
un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué,
sont définies comme il suit:
1 - Tête d'injection motorisée, destinée à entraîner en
rotation une tige de forage, comprenant un moteur (18)
muni d'un arbre principal (20), un élévateur (36) et un
ensemble de mesure (38), comportant au moins un capteur
(44 à 64), monté sur une prolongation de l'arbre
principal (20) caractérisé en ce que l'ensemble de
mesure (38) est monté adjacente à la sortie du moteur
(18) entre le moteur (18) et l'élévateur (36).
2 - Tête d'injection motorisée selon la revendication 1
caractérisée en ce que l'ensemble de mesure est disposé
sur un sous-ensemble (40) destiné à être monté sur
l'arbre principal (20) à la sortie du moteur (20).
3 - Tête d'injection motorisée selon la revendication 1 ou 2
caractérisée en ce que l'ensemble de mesure est relié à
un centre de traitement par un câble (78), le câble (78)
étant relié aux capteurs (44 à 64) par un ensemble
collecteur tournant.
4 - Tête d'injection motorisée selon la revendication 1 ou 2
caractérisée en ce que l'ensemble de mesure est relié à
un centre de traitement par radio ou par induction
magnétique.

5. Tête d'injection motorisée selon la revendication 1 ou
2, caractérisée en ce que l'ensemble de mesure comprend une
jauge de torsion (48, 50), une jauge de traction (44, 46) et
des accéléromètres (54 à 62) .
6. Tête d'injection motorisée selon la revendication 4,
caractérisée en ce que l'ensemble de mesure comprend une jauge
de torsion (48, 50), une jauge de traction (44, 46) et des
accéléromètres (54 à 62).
7. Tête d'injection motorisée selon la revendication 3,
caractérisée en ce que l'ensemble de mesure comprend une jauge
de torsion (48, 50), une jauge de traction (44, 46) et des
accéléromètres (54 à 62).

Description

CA 02071874 1997-10-06
TETE D'INJECTION MOTORISÉE MUNIE D'UN ENSEMBLE
DE MESURE DYNAMOM~TRIQUE
La présente invention se rapporte à une tête
d'injection munie d'un ensemble de mesure dynamométrique et,
plus particulièrement à une telle tête d'injection destinée à
entraîner en rotation une tige de forage.
Il existe deux types de dispositifs qui peuvent être
utilisés sur un mât de forage pour entraîner en rotation un
train de tiges. Le premier, et le plus classique, est la table
de rotation qui est montée sur le plancher du mât de forage et
comporte une ouverture carrée ou hexagonale destinée à recevoir
une tige d'entraînement de section complémentaire. La table est
mise en rotation et provoque ainsi la rotation du train de
tiges.
L'autre type de dispositif est la tête d'injection
motorisée, où un moteur électrique ou hydraulique, monté
adjacent au moufle mobile, est relié directement à l'extrémité
supérieure du train de tiges. Le moteur est monté sur un
chariot qui coulisse sur des rails disposés verticalement
sur le mât permettant ainsi le déplacement du chariot tout en
absorbant le couple généré lors du forage.
D'autre part, il existe des ensembles de mesure
dynamométrique qui sont destinés à être montés sur le train de
tiges afin de pouvoir mesurer les efforts et capter les
vibrations diverses de ce dernier qui sont générées lors du
forage et qui peuvent être caractéristiques soit du
comportement du train de tiges, soit de l'état d'usure de
l'outil, ou encore du type de roche en cours de destruction.
La demande de brevet FR 89 08649 déposée le 28
juin 1989 au nom de la demanderesse décrit un tel ensemble de
mesure dynamométrique pour tige de forage dans lequel une série
de capteurs est montée sur un élément de tige de forage de
longueur réduite, plus communément appelé "sub". Ce dispositif
est monté sur l'extrémité supérieure du train de tiges en
dessous de la clef automatique qui est disposée à la sortie du
moteur.

CA 02071874 1997-10-06
~.
Malgré ces avantages, le positionnement de
l'ensemble de mesure dynamométrique en dessous de la clef
dynamométrique est une source de difficultés car, lors de
certaines manoeuvres, par exemple le retrait de quelques
éléments seulement du train de tiges tout en maintenant la
circulation de la boue, il faut préalablement retirer
l'ensemble de mesure. Un temps supplémentaire, résultant de
ce retrait et remontage de l'ensemble de mesure, s'ajoute,
donc, à la manoeuvre.
La présente invention a pour objet de pallier ces
inconvénients en proposant une tête d'injection motorisée
munie d'un ensemble de mesure dynamométrique qui est de
construction simple, fiable et qui permet de réaliser tout
type de manoeuvres sans démontage de l'ensemble de mesure.
Selon la présente invention, il est prévu une tête
d'injection motorisée, destinée à entraîner en rotation une
tige de forage, comprenant un moteur muni d'un arbre
principal, un élévateur et un ensemble de mesure, comportant
au moins un capteur monté sur une prolongation de l'arbre
20 principal, caractérisé en ce que l'ensemble de mesure est
monté adjacente à la sortie du moteur entre le moteur et
l'élévateur.
De préférence, l'ensemble de mesure est disposé sur
un sous-ensemble destiné à être monté sur l'arbre principal
à la sortie du moteur.
L'ensemble de mesure peut être relié à un centre de
traitement par un câble, le câble étant relié aux capteurs par
un ensemble collecteur tournant.
L'ensemble de mesure peut être reliée à un centre
30 de traitement par radio ou par induction magnétique.
De préférence, l'ensemble de mesure comprend une
jauge de torsion, une jauge de traction et des accéléromètres.
D'autres particularités et avantage de la présente
invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la
description ci-après faite, à titre d'exemple, en référence
aux dessins annexés sur lesquels:

CA 02071874 1997-10-06
2a
- la figure 1 est une vue en perspective d'une tete
d'injection motorisée munie d'un ensemble de mesure
dynamométrique selon la présente invention,
- la figure 2 est une vue en perspective d'un ensemble de
mesure destiné ~ etre monté dans la tête d'injection de la
figure 1.
Sur la figure 1 est représent~e une t~te d'injection
motoris~e 10 montée fixe sur un chariot 12 muni de galets 14
qui lui permettent de coulisser sur deux rails 16 disposés
10 verticalement et solidaires du m~t de forage (non
repr~sent~). La tete d'injection 10 comprend un moteur 18 qui
peut ~tre électrique ou hydraulique et qui comporte un arbre

WO92/07162 207187~ PCT/FR9l/~812
- 3
d'injection 22 également mont~e fixe sur le chariot 12. De
manière classique, la tête d'injection est suspendue au
crochet 24 du moufle mobile 26 qui fait partie du treuil du
m~t (non représenté).
La tête d'injection 22 est alimentée en boue, de
façon connue, par un conduit flexible 28 relié à une source
de boue sous pression (non représentée). En dessous du moteur
18, et reliés ~ celui-ci par des bras de transmission de
couple 30, se trouvent l'ensemble de clef automatique 32 et
34 de l'élévateur 36.
Selon l'invention, l'ensemble de mesure
dynamométrique 38 est disposé entre le moteur 18 et
l'ensemble de clef automatique 32 et l'élévateur 36.
Comme représenté sur la figure 2, l'ensemble de
mesure dynamométrique, représenté en 38, comprend un ar~re
creux 40 qui peut etre soit une prolongation de l'arbre
principal 20, soit, dans un mode de réalisation préféré, un
sous-ensemble destiné à être monté sur l'arbre principal 20
par un filetage (non représenté) et disposé adjacent à la
sortie du moteur 18. L'arbre creux 40 comporte, à son
extrémité inférieure, un filetage 42 male destiné à coopérer
avec un filetage femelle correspondant à l'extrémité
supérieure du train de tiges (non représentés).
L'ensemble de mesure dynamométrique 38 comprend une
série de capteurs montés fixes sur sa surface extérieure et
formant un ensemble de mesure. Dans l'exemple illustré,
l'ensemble comporte deux jauges de traction 44 et 46, un
couple 48, S0 de jauges de torsion, une jauge de température
52, un couple d'accéléromètres longit~dinaux 54, 56, et trois
accéléromètres transversaux 58, 60, 62. De plus, l'ensemble
est muni d'un capteur de pression 64. Les données générées
par les capteurs sont traitées par un circuit électronique de
conditionnement 66 qui permet un multiplexage numérique des
signaux. Le circuit électronique est relié à une paire de
pistes annulaires 68, 70 disposées autour de l'arbre 40. Un
ensemble porte-balais 72, monté en rotation par rapport a
l'arbre 40, est destiné à relever les signaux des pistes
annulaires 68, 70. Cet ensemble 72 est relié ~ un connecteur

WO9~07162 2 0 7 1 8 7 ~CT/FR91/~12
74 disposé sur une collerette 76 également montée libre en
rotation sur l'arbre 40, le tout f ormant un ensemble
collecteur tournant. Les signaux sont envoyés à un centre de
traitement ~loigné du mat de f orage par un cable de
transmission 78 ordinaire. Dans un mode de réalisation
alternatif, les signaux peuvent etre envoyés par radio ou par
induction magnétique. Un fourreau 80 est destiné à etre monté
sur la collerette 76 pour prot~ger les divers capteurs.
Ainsi, gr5ce à la présente invention un ensemble de
mesure centralisé est disposé de manière intégrale dans la
tête d'injection motorisée de façon ~ ne pas n~ceCciter de
manoeuvre supplémentaire de la part du f oreur.

Representative Drawing