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Composant tubulaire de garniture de forage et garniture de
forage correspondante
L'invention relève du domaine de la recherche et de
l'exploitation de gisements pétroliers ou gaziers dans
lesquels on utilise des garnitures de forage rotatif
constituées de composants tubulaires tels que des tiges de
forage standard et éventuellement lourdes et d'autres éléments
tubulaires, notamment des masse-tiges au niveau de l'ensemble
de fond de trou, assemblés bout à bout, selon les besoins du
forage.
L'invention concerne plus particulièrement un élément
profilé pour un équipement de forage rotatif, tel qu'une tige
standard ou lourde ou une masse-tige, disposé dans le corps
d'un train de tiges de forage rotatif.
De telles garnitures peuvent permettre en particulier de
réaliser des forages déviés, c'est-à-dire des forages dont on
peut faire varier l'inclinaison par rapport à la verticale ou
la direction en azimut, pendant le forage. Les forages déviés
peuvent aujourd'hui atteindre des profondeurs de l'ordre de 2
à 4 km et des distances horizontales de l'ordre de 2 à 14 km.
Dans le cas de forages déviés de ce genre, comportant des
tronçons pratiquement horizontaux, les couples de frottement
dus à la rotation des trains de tiges dans le puits peuvent
atteindre des valeurs très élevées au cours du forage. Les
couples de frottement peuvent remettre en cause les
équipements utilisés ou les objectifs du forage. Les couples
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de frottements peuvent ainsi être tels qu'ils entrainent une
impossibilité de poursuivre le forage.
Pour mieux appréhender les évènements se produisant au
fond du trou, les ensembles de fond de.trou, à proximité du
trépan peuvent être munis d'instruments de mesure. Toutefois,
la connaissance de ce qui se passe dans le trou reste très
incomplète.
Des tiges ont été munies de systèmes de transmission de
données avec une boucle électromagnétique à chaque extrémité
de la tige et une liaison filaire entre les boucles
électromagnétiques pour remonter les données fournies par les
instruments de mesure. La liaison filaire peut être prévue
dans l'épaisseur de la paroi du tube formant la partie
centrale de la tige. Toutefois, la paroi du tube étant elle-
même la plus mince possible pour des raisons de masse, de coût
et de diamètre intérieur, un trou longitudinal ménagé dans la
paroi peut aboutir à une fragilisation excessive du tube. Par
ailleurs, l'usinage d'un tel trou est difficile et
relativement onéreux.
Alternativement, la liaison filaire peut être disposée
dans l'alésage d'une tige de forage. La liaison filaire doit
alors être protégée contre l'usure provoquée par la
circulation de la boue de forage à l'intérieur de la tige ou
contre les déformations résultant de la pression de la boue ou
résultant des sollicitations axiales auxquelles la tige peut
être soumise (traction, compression, flexion). Diverses
solutions ont été proposées : câble coaxial tendu au niveau de
ses extrémités, câble placé entre l'alésage de la tige de
forage et une chemise tubulaire plaquée contre l'alésage. La
demanderesse a constaté au cours de ses recherches que ces
diverses solutions présentaient toutes des inconvénients, par
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exemple qu'elles pouvaient significativement réduire la
section d'écoulement et par conséquent augmenter les pertes de
charge ou encore être complexes à mettre en oeuvre.
L'invention vient améliorer la situation.
Un composant tubulaire de garniture de forage pour le
forage d'un trou avec circulation d'un fluide de forage sous
pression à l'intérieur dudit composant comprend une première
extrémité comprenant un filetage femelle, une deuxième
extrémité comprenant un filetage mâle, et une zone centrale
sensiblement tubulaire, notamment de diamètre extérieur
inférieur ou égal au diamètre extérieur d'au moins la première
ou la deuxième extrémité. Le composant comprend un tube de
communication disposé au moins dans la zone centrale et en
contact avec un alésage de la zone centrale. Le composant
inclut typiquement au moins un câble de transmission de
signaux (également appelé câble de communication) disposé dans
le tube de communication. Le tube de communication comprend un
corps formé d'au moins un ruban métallique disposé avec une
composante annulaire. Le corps comprend, en section selon un
plan passant par l'axe du tube, au moins deux tronçons
allongés axialement, à recouvrement mutuel partiel avec un jeu
axial choisi pour absorber la déformation élastique maximale
du' composant sous effort de compression axiale et/ou, de
flexion. Le jeu axial est choisi de façon à ce que les
déformations élastiques du composant, lequel est typiquement
en acier, ne se transmettent que faiblement dans le ruban
métallique. Cela peut être atteint même avec des jeux très
faibles, à savoir des jeux typiquement compris entre quelques
centièmes de millimètre (c'est-à-dire typiquement entre 0,03
et 0,2 mm) pour des rubans étroits (c'est-à-dire typiquement
entre 2 et 5 mm de large) et quelques dixièmes de millimètre
(c'est-à-dire typiquement entre 0,3 et 2 mm) pour des rubans
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de quelques dizaines de millimètre de large (c'est-à-dire
typiquement entre 20 et 50 mm).
Une garniture de--forage peut comprendre un train de tige
et un ensemble de fond de trou, l'ensemble de fond de trou
étant pourvu d'un trépan. Le train de tige est disposé entre
l'ensemble de fond de trou et un organe d'entraînement de la
garniture. Le train de tige comprend des composants tubulaires
pour le forage avec circulation d'un fluide de forage sous
pression à l'intérieur dudit composant. Le fluide de forage
descend typiquement à l'intérieur du composant et remonte à
l'extérieur du composant, dans un sens allant du fond d'un
trou de forage vers son sommet, créant ainsi une circulation.
autour du composant. Le composant comprend deux extrémités
respectivement pourvues d'un filetage femelle et d'un filetage
mâle. Le composant comprend une zone centrale sensiblement
tubulaire, notamment de diamètre extérieur inférieur ou égal
au diamètre extérieur d'au moins l'une des deux extrémités, et
un tube de communication disposé au moins dans la zone
centrale et en contact avec un alésage de ladite zone
centrale.
Le tube de communication comprend un corps formé d'au
moins un ruban métallique disposé avec une composante
annulaire. Le corps comprend, en section selon un plan passant
par l'axe du tube, au moins deux tronçons allongés axialement,
à recouvrement mutuel partiel avec un jeu axial choisi pour
absorber la déformation élastique maximale du composant sous
effort de compression axiale et/ou de flexion.
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de
la description détaillée de quelques modes de réalisation pris
à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les
dessins annexés sur lesquels :
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- la figure 1 est une vue en élévation d'une garniture de
forage ;
- la figure 2 est une vue en élévation d'un composant de
5 forage ;
- la figure 3 est une vue d'un tube de communication, en coupe
axiale pour la partie centrale, en vue de côté en élévation
pour la partie inférieure de la figure;
- la figure 4 est une vue en coupe axiale d'un tube de
communication ; et
- la figure 5 est une vue en coupe axiale d'un tube de
communication.
Lors du creusement d'un puits, une tour de forage est
disposée à terre ou sur une plateforme en mer pour forer un
trou dans les couches du sol. Une garniture de forage est
suspendue dans le trou et comprend un outil de forage tel
qu'un trépan à son extrémité inférieure. La garniture de
forage est entraînée en rotation par un mécanisme
d'entraînement, actionné par des moyens non représentés, par
exemple hydrauliques. Le mécanisme d'entraînement peut
comprendre une tige d'entraînement à l'extrémité supérieure de
la garniture de forage. La garniture de forage est suspendue à
un crochet attaché à un moufle par le biais de la tige
d'entraînement et d'une tête tournante permettant la rotation
de la garniture de forage par rapport au crochet. Un fluide ou
boue de forage est stocké dans un réservoir. Une pompe à boue
envoie du fluide de forage à l'intérieur de la garniture de
forage par un orifice de la tête d'injection, forçant le
fluide de forage à s'écouler vers le bas à travers la
garniture de forage. Le fluide de forage sort ensuite de la
garniture de forage par des canaux du trépan puis remonte dans
l'espace de forme générale annulaire formé entre l'extérieur
de la garniture de forage et la paroi du trou.
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Le fluide de forage lubrifie l'outil de forage et emmène
les déblais de creusement dégagés par le trépan du fond du
trou jusqu'à la surface. Le fluide de forage est ensuite
filtré pour pouvoir être réutilisé.
L'ensemble de fond de trou peut comprendre un trépan et
des masse-tiges de forage, assurant de par leur masse l'appui
du trépan contre le fond du trou. L'ensemble de fond de trou
peut également comprendre des capteurs de mesure, par exemple
de pression,, de température, de contrainte, d'inclinaison, de
résistivité, etc. Des signaux provenant des capteurs peuvent
être remontés en surface par un système de télémétrie câblée.
Une pluralité de coupleurs magnétiques sont interconnectés à
l'intérieur de la garniture de forage pour former un lien de
communication. On peut se référer au brevet US 6 641 434 par
exemple. Les deux extrémités d'un composant de forage sont
équipées de coupleurs de communication. Les deux coupleurs du
composant sont reliés par un câble, sensiblement sur la
longueur du composant.
Le câble peut être monté dans un trou longitudinal ménagé
dans l'épaisseur de la paroi du composant. L'épaisseur de la
paroi est localement diminuée, d'où un affaiblissement de
certaines caractéristiques mécaniques qui peut s'avérer
critique. Le câble peut également cheminer dans l'alésage du
composant de forage au contact du fluide de forage. La boue de
forage circulant sous haute pression risque de provoquer une
usure rapide du câble d'où une faible durée de vie et un coût
d'entretien élevé. La boue est également susceptible
d'endommager le câble par la pression qu'elle exerce sur ledit
câble. Le câble peut être disposé dans l'alésage du composant
de forage sous une protection spéciale, mais les types de
protection envisagés présentent des inconvénients. De tels
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types de câble et de protection sont décrits notamment dans
les documents US 6 641 434, US 6 670 880, US 6 717 501, US
20050115717 ou encore US 20060225926.
Le brevet US 6717501 décrit une liaison filaire sous la
forme d'un câble coaxial protégé en partie centrale par une
gaine en matériau organique du type PEEK pouvant être collée
contre l'alésage de la tige.
La demande US 20060225926 propose de placer une liaison
filaire entre l'alésage de la tige de forage et une chemise
tubulaire cylindrique plaquée par hydroformage contre
l'alésage de la tige. Cette solution nécessite toutefois la
mise en oeuvre d'une technologie assez lourde et donc coûteuse.
Elle entraine également une diminution de la section de
l'alésage de la tige et provoque en service une augmentation
des pertes de charge d'où une réduction du débit des boues de
forage et de la vitesse de creusement du trou, pour une
installation de pompage de boues donnée, ce qui se traduit par
une augmentation des coûts.
La demande US 20050115717 prévoit également une liaison
filaire placée entre l'alésage de la tige de forage et une
chemise obtenue à partir d'un feuillard dont la largeur est
supérieure au périmètre de l'alésage de la tige, cintrée et
plaquée élastiquement contre l'alésage de la tige. Mais le
feuillard formé en chemise entraîne une diminution de la
section de l'alésage de la tige, ce qui se traduit par une
augmentation des coûts.
L'invention vise notamment à proposer un composant de
forage permettant une transmission de signaux entre deux
coupleurs d'extrémité conservant une section de passage élevée
et respectant l'intégrité des parties les moins épaisses de la
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paroi du composant tout en offrant une protection convenable
au câble de communication. Les coupleurs d'extrémité peuvent
être de tout type (par exemple de type magnétique, inductif ou
électrique,_ ou toute -combinaison de ces types, telle qu'un
coupleur électromagnétique).
En outre, la Demanderesse a découvert au cours de ses
recherches, que la protection autour du câble de communication
disposé dans l'alésage du composant était susceptible de se
.10 rompre non seulement sous l'effet d'abrasion de la boue de
forage, mais aussi sous l'effet du débattement, notamment en
allongement et en flexion du composant lui-même. Lors
d'opérations de forage, un composant doit supporter tout le
poids de l'ensemble des composants situés à un niveau
inférieur. Il en est de même à la remontée de la garniture de
forage : une traction est alors exercée sur l'ensemble de la
garniture depuis la surface. Le composant tubulaire peut alors
s'allonger sous l'effort de traction d'où un risque de rupture
de la protection entourant le câble de communication. Le
risque de rupture se présente également lors de flexion du
composant de forage, par exemple sous l'effet d'un forage
dévié, de portions de forage en S ( dog-legs ) pour éviter
certaines formations, etc, la flexion se traduisant par une
mise sous traction des parties situées en extrados.
Le composant peut être soumis à des efforts, de compression
axiale, par exemple au niveau des masse-tiges qui appuient sur
le trépan ou dans les portions en intrados de tiges soumises à"
flexion. Il est alors nécessaire de pré-contraindre le câble
en traction pour empêcher une saillie du câble dans l'alésage
de la tige soumise à compression, mais le câble risque alors
de se rompre lors de sollicitations en traction. C'est
notamment ce qui se produit en cours de forage rotatif dévié,
les génératrices du composant passant alors alternativement de
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l'intrados à l'extrados, et le caractère cyclique amplifie les
risques de rupture (fatigue par flexion rotative). Le collage
du câble contre l'alésage ne résout pas le problème car la
colle se fissure rapidement sous sollicitations cycliques.
La demande US 20050092499 propose un câble coaxial serti
par étirage dans une gaine tubulaire métallique de protection
disposée en hélice et plaquée contre l'alésage intérieur de la
tige par un effort axial de compression sur ses extrémités.
Mais le câble gainé selon ce document présente des changements
vifs de direction, là où la gaine entre dans la paroi du
composant, ce qui crée également des risques de rupture de la
gaine et du câble sous sollicitations cycliques de flexion
rotative.
Comme cela est illustré sur la figure 1, une garniture de
forage 1 comprend un ensemble de fond de trou 2 et un train de
tige de forage 3. L'ensemble de fond de trou 2 et le train de
tige de forage 3 sont par exemple connectés par un élément
connecteur 4. L'ensemble de fond de trou 2 peut comprendre un
trépan 5 et une ou plusieurs masse-tiges 6. La ou les masse-
tiges 6 assurent de par leur masse élevée la mise en appui du
trépan 5 contre le fond du trou. Le train de tige 3 comprend
une pluralité de tiges 7 pouvant comprendre des tiges
standards obtenues par assemblage par soudure d'une extrémité
mâle, d'un tube de grande longueur et d'une extrémité femelle
du côté opposé à l'extrémité mâle pour former par assemblage
des joints filetés tubulaires étanches munis de surfaces
d'étanchéité métalliques et éventuellement des tiges lourdes.
Une tige peut être du type selon spécification API 7 de
l'American Petroleum Institute ou selon des dessins propres
aux fabricants, par exemple avec des extrémités illustrées par
les documents US6513840 ou US7210710 auxquels le lecteur est
invité à se reporter.
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La garniture de forage 1 peut être équipée de capteurs.
Plus précisément, l'ensemble de fond de trou peut être muni de
composants 30 munis de capteurs de pression, de température,
5 de contrainte mécanique, d'inclinaison, de résistivité, etc.
D'autres éléments de la garniture de forage 1, par exemple,
une ou plusieurs masse-tiges 6, une ou plusieurs tiges 7
peuvent également être munis de capteurs de mesure. La
transmission d'informations entre les capteurs et la surface
10 nécessite un débit de données élevées, que ne peut pas fournir
une transmission sans fil par impulsions de pression dans la
boue, et en temps réel, que ne peut pas fournir un stockage en
mémoire à proximité du ou des capteurs. Le document FR 2 883
915 décrit une tige munie d'un manchon tubulaire expansible de
chemisage. Un câble est disposé dans une semelle ménagée entre
le manchon de chemisage et l'alésage et est relié à chaque
extrémité à un coupleur inductif conçu pour transmettre un
signal à un autre coupleur inductif d'une autre tige connectée
à la première.
L'invention vise à fournir un élément de forage, notamment
une tige, une tige lourde, une masse-tige, etc. munies d'un
câble de communication protégé contre la boue de forage
circulant à l'intérieur de la tige et susceptible
d'accompagner les déformations de la tige avec conservation de
l'intégrité du câble et de la protection.
Comme on peut le voir sur la figure 2, une tige 7 comprend
une extrémité mâle 8 et un corps tubulaire 9. Le corps
tubulaire 9 peut être relié du côté opposé à une extrémité
femelle non représentée. L'extrémité mâle 8 et le corps
tubulaire 9 peuvent être soudés, notamment par friction.
L'extrémité mâle 8 comprend un filetage mâle 10 ménagé sur une
surface extérieure par exemple sensiblement tronconique.
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L'extrémité mâle 8 comprend également un alésage 11, une
surface extérieure 12, un - épaulement 13 par exemple
sensiblement radial, entre le filetage mâle et la surface
extérieure 12 et une surface d'extrémité 14 par exemple
sensiblement radiale. L'alésage 11 et la surface extérieure 12
peuvent présenter des formes cylindriques de révolution et
être concentriques. L'extrémité mâle 8 se raccorde au corps
tubulaire 9 par une surface intérieure 15 sensiblement
tronconique et une surface extérieure 16 sensiblement
tronconique. L'alésage 9a du corps tubulaire 9 est ici (dans
le cas d'une tige standard de forage) de diamètre supérieur au
diamètre de l'alésage 11. Le diamètre extérieur du corps
tubulaire 9 est ici inférieur au diamètre de la surface.
extérieure 12 de l'extrémité mâle 8. Il peut en être autrement
pour les diamètres de surface extérieure et d'alésage dans le
cas de tiges lourdes ou de masse-tiges de forage.
La tige 7 comprend également un coupleur 17 qui, dans
l'exemple de la figure 2, est un coupleur inductif disposé
dans une rainure annulaire ménagée dans l'extrémité mâle 8 à
partir de la surface d'extrémité 14. La rainure annulaire
peuvent présenter une section globalement rectangulaire avec
une profondeur dans le sens de l'axe de la tige supérieure à
sa largeur dans le sens radial. Le coupleur inductif 17 est
relié à un câble de communication 18 s'étendant sur la
longueur de la tige 7 du coupleur inductif 17 à un autre
coupleur inductif disposé du côté de l'extrémité femelle. Le
câble de communication 18 passe dans un trou parallèle à l'axe
et traversant sensiblement la longueur de l'extrémité mâle 8.
Optionnellement, le trou de passage du câble de communication
18 peut présenter une légère inclinaison, par exemple par
rapport à un plan passant par l'axe. Le trou de passage du
câble de communication 18 débouche d'un côté dans le fond de
la rainure formant logement du coupleur inductif 17 et de
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l' autre côté débouche dans la surface de raccordement 15 entre
l'extrémité mâle 8 et le corps tubulaire 9. Le câble de
communication 18 peut ainsi être relié au coupleur inductif 17
dans le fond de la rainure logeant ledit coupleur inductif 17
et est protégé contre la boue de forage circulant dans
l'alésage de la tige 7 par l'épaisseur de matière de
l'extrémité mâle 8.
La tige 7 comprend un tube de communication 19 entourant
le câble de communication 18 dans la zone du corps tubulaire
9. Le tube de communication 19 peut être en contact avec
l'alésage 9a du corps tubulaire 9. Le tube de communication 19
peut être fixé, par exemple, par emmanchement dans une zone
élargie du trou de passage du câble de communication 18 au
voisinage de la surface de raccordement 15. Le tube de
communication 19 peut présenter une extrémité emmanchée dans
le trou de passage du câble de communication 18, une extrémité
opposée emmanchée dans le trou correspondant de l'extrémité
femelle de la tige 7 et une partie courante dans l'alésage du
corps tubulaire 9.
Comme illustré sur la figure 3, le tube de communication
19 se présente sous la forme d'un ruban disposé en hélice
entourant le câble de communication 18. Le ruban est
essentiellement métallique, par exemple en acier doux de type
E235 selon Euronorm ou en acier inoxydable austénitique de
type AISI 304L, et est typiquement profilé. Le ruban comprend,
en section selon un plan passant par l'axe du tube, une partie
de grand diamètre 20 et une partie de petit diamètre 21
allongées axialement. La partie de grand diamètre 20 d'un
tronçon entoure une partie de petit diamètre 21 d'un tronçon
voisin. La notion de tronçon du tube de communication 19
apparaît sur la partie représentée en coupe selon un plan
axial et ce alors même alors que le tube de communication peut
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être formé d'un ruban unique disposé en spirale. En d'autres
termes, la partie de grand diamètre 20 d'un tronçon de rang N
entoure la partie de petit diamètre 21 d'un tronçon de rang N-
1. La partie de petit diamètre 21 du tronçon de N est entourée
par la partie de grand diamètre 20 du tronçon de rang N+1.
La partie de grand diamètre 20 et la partie de petit
diamètre 21 d'un tronçon se raccordent par une zone de
transition 22. La zone de transition 22 peut présenter une
épaisseur semblable à l'épaisseur de la partie de grand
diamètre 20 et de la partie de petit diamètre 21. La zone de
transition 22 peut être sensiblement radiale ou sensiblement
tronconique. Le tube de communication 19 peut être fabriqué
par un procédé comprenant une étape de galetage d'un feuillard
métallique formant ainsi la zone de transition 22 et une étape
de mise en forme autour d'un mandrin rigide ayant sensiblement
le diamètre du câble de communication 18.
En vue extérieure, voir le bas de la figure 3, le tube de
communication 19 présente une surface extérieure formée par
les parties de grand diamètre 20 de chaque tronçon ainsi
qu'une portion de la zone de transition 22 dont la partie non
visible est recouverte par la partie de grand diamètre 20 du
tronçon suivant. Le câble de communication 18 est alors
recouvert par le tube de communication 19 formant blindage. De
part sa structure hélicoïdale, le tube de communication 19
peut être étiré élastiquement de façon aisée. L'étirement
élastique du tube de communication 19 peut être exprimé en
pourcentage de sa longueur, par exemple supérieur à 2%. Ce
taux d'étirement élastique est très supérieur au taux
d'étirement élastique du corps de la tige 7. Ainsi, dans le
cas où la tige 7 subit un effort de traction élevé provoquant
un allongement, le tube de communication 19 peut accompagner
ledit allongement et ce dans le domaine élastique. Le tube de
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communication 19 peut également se contracter élastiquement de
manière aisée sous l'influence de sollicitations de
compression. Il suffit pour cela que le jeu axial entre deux
tronçons consécutifs soit suffisant pour absorber la
contraction locale. La contraction totale que peut absorber le
tube, de communication 19 est égale au dit jeu axial multiplié
par le nombre de tronçons. Le jeu axial entre chaque tronçon
de la spire peut être très réduit, soit typiquement de l'ordre
du pas de la spire divisé par 200 dans le cas d'un composant
en acier. Par exemple, si le pas de la spire est de 20 mm, le
jeu axial entre les tronçons de la spire pourrait être de
l'ordre de 0,1 mm. Dans le cas d'un composant en matériau plus
souple que l'acier, ce jeu pourrait être augmenté pour
compenser la plus grande déformabilité du composant,
typiquement dans les mêmes proportions que le rapport entre
les modules d'élasticité de l'acier et du matériau alternatif.
Les tronçons du tube de communication 19 présentant un
large recouvrement, de l'ordre de 25 à 50 % de la longueur
d'un tronçon, le tube de communication assure le recouvrement
et la protection du câble de communication 19 même dans un
état allongé élastiquement. Le risque de rupture du tube de
communication 19 sous l'effet d'un allongement excessif en
fonctionnement, de vibrations, de compression, etc. est
extrêmement faible. Le tube de communication 19 peut présenter
un diamètre extérieur de l'ordre de 4 à 10 mm. Le tube de
communication 19 occupe une faible partie de la section
d'écoulement offerte par le corps tubulaire 9 de la tige 7.
L'écoulement de la boue de forage n'est pas significativement
gêné.
Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 4, le
tube de communication 19 comprend une pluralité d'anneaux 23 à
recouvrement mutuel partiel. Un anneau 23 ou manchon comprend
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une partie centrale 24 épaisse, une première partie
d'extrémité 25 comprenant une surface extérieure de diamètre
inférieur à la surface extérieure de la partie centrale 24 et
un alésage sensiblement dans le prolongement de l'alésage de
5 la partie centrale 24 et une deuxième partie d'extrémité 26
opposée à la partie d'extrémité 25 et présentant une surface
extérieure sensiblement dans le prolongement de la surface
extérieure de la partie centrale 24 et un alésage de diamètre
supérieur au diamètre de l'alésage de la partie centrale 24.
10 Le diamètre de l'alésage de la deuxième partie d'extrémité 26
est supérieur ou égal au diamètre de la surface extérieure de
la première partie d'extrémité 25 permettant ainsi un
emboîtement et un recouvrement d'une extrémité d'un anneau 23
par celle correspondante d'un anneau 23 suivant.
15 Le jeu axial là encore est typiquement de l'ordre de la
longueur d'un anneau 23 divisé par 200. Par exemple si
l'anneau 23 a une longueur de 200 mm, le jeu axial devrait
être de l'ordre de 1 mm.
Dans un mode de réalisation, la surface extérieure de la
partie d'extrémité 25 est sensiblement cylindrique. L'alésage
de la deuxième partie d'extrémité 26 peut également être
cylindrique. Pour favoriser un certain débattement angulaire
entre les axes de deux anneaux successifs, on peut prévoir que
l'une ou les deux surfaces en contact soient légèrement
bombées.
Les anneaux 23 peuvent être réalisés en acier. Le tube de
communication 19 peut ainsi s'allonger tout en conservant sa
fonction de protection du câble de communication 18.
Dans une variante, l'alésage de la deuxième partie
d'extrémité 26 présente un diamètre supérieur au diamètre de
la surface extérieure de la première partie d'extrémité 25 et
les extrémités libres desdites parties 25 et 26 sont
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légèrement rabattues respectivement vers l'extérieur et vers
l'intérieur assurant une retenue mutuelle par interférence
diamétrale au-delà d'un mouvement relatif sur une distance
prédéterminée de l'anneau 23.
Pour améliorer l'étanchéité du tube de communication 19 et
assurer une liaison souple entre deux anneaux 23 voisins, le
tube de communication 19 est ici équipé d'un soufflet 27. Le
soufflet 27 est élastique. Le soufflet 27 peut être réalisé en
matériau synthétique, en caoutchouc, ou encore en alliage
métallique élastique. Le soufflet 27 présente une épaisseur
nettement inférieure à l'épaisseur d'un anneau 23. Le soufflet
27 est emmanché sur la surface extérieure de la partie
centrale 24 d'un anneau 23 et sur la surface extérieure de la
partie centrale 24 d'un autre anneau 23 voisin. Le soufflet 27
recouvre la zone de jonction entre deux anneaux 23 tout en
assurant leur retenue axiale. La retenue radiale entre les
anneaux est assurée par le recouvrement mutuel des parties
d'extrémité 25 et 26 des deux anneaux 23 voisins.
Dans le mode de réalisation de la figure 5, les anneaux 23
présentent une structure similaire à celle du mode de
réalisation illustré sur la figure 4. Le soufflet 28 est
disposé dans l'alésage des parties centrales 24 de deux
anneaux 23 voisins. Le soufflet 28 est ainsi moins exposé à
l'abrasion par la boue de forage. Le soufflet 28 peut plus
aisément être réalisé en un matériau économique et
d'élasticité élevée tout en offrant une longévité
satisfaisante grâce à sa moindre exposition à l'abrasion.
Les plis du soufflet 27 de la figure 4 s'étendent
radialement alors que ceux du soufflet 28 de la figure 5
s'étendent axialement. On peut mettre en oeuvre des soufflets à
plis axiaux sur la surface extérieure du tube de communication
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19 et des soufflets à plis radiaux dans l'alésage de ce tube.
On peut encore envisager des soufflets sans plis initiaux si
le matériau dont ils sont constitués est suffisamment souple.
En variante non représentée des figures 4 et 5, la partie
centrale des anneaux peut avoir sensiblement la même épaisseur
que les parties d'extrémités et être reliées à celles-ci par
des parties de transition sensiblement radiales ou
tronconiques. Les diamètres de surface extérieure et d'alésage
du tube de communication 19 ne sont alors pas constants sur la
longueur du tube de communication 19.
Ainsi, un composant tubulaire de garniture de forage peut
comprendre une extrémité femelle, une extrémité mâle et une
partie centrale tubulaire reliant l'extrémité femelle et
l'extrémité mâle avec une conduite blindée de communication
disposée dans la partie tubulaire. La conduite blindée
comprend un corps formé avec au moins une composante annulaire
et comprenant en section selon un plan passant par l'axe de la
conduite (typiquement du tube de communication) au moins deux
tronçons allongés axialement se recouvrant partiellement
mutuellement avec un jeu axial choisi pour absorber la
déformation élastique maximale du composant sous effort de
compression axiale et/ou de flexion.
Chaque tronçon peut comprendre, en section selon un plan
passant par l'axe de la conduite, une partie de grand diamètre
et une partie de petit diamètre, toutes deux allongées
axialement. La partie de grand diamètre peut entourer une
partie de petit diamètre d'un tronçon voisin. Les surfaces
intérieures des parties de petit diamètre forment l'alésage de
la conduite. La partie de grand diamètre peut entourer la
partie de petit diamètre voisine avec contact mutuel. Le tube
de communication (conduite) peut se présenter sous la forme
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d'un ruban métallique disposé en spires hélicoïdales. Le tube
de communication peut se présenter sous la forme d'un ruban
métallique disposé en anneau, le tube comprenant une pluralité
d'éléments annulaires à emboîtement. Chaque élément annulaire
peut comprendre une partie centrale, une partie d'extrémité à
alésage de grand diamètre et une autre partie d'extrémité à
surface extérieure de petit diamètre. L'épaisseur du ruban
peut être comprise entre 0,1 et 3 mm. La partie de grand
diamètre et la partie de petit diamètre peuvent présenter des
dimensions axiales sensiblement égales.
Le tube de communication peut comprendre une couche souple
disposée dans le tube en contact avec son alésage. La couche
souple peut prendre la forme d'un soufflet, tel qu'illustré,
par exemple, aux figures 4 et 5.
Le tube de communication peut comprendre une couche souple
disposée autour de sa surface extérieure. La couche souple
peut présenter des plis s'étendant radialement ou axialement.
Le recouvrement mutuel partiel des tronçons peut être
supérieur à la déformation élastique maximale du composant
sous effort de compression axial et/ou de flexion.
Le . tube de communication peut être disposé
longitudinalement ou hélicoïdalement contre l'alésage de la
partie centrale du composant tubulaire de forage.
On peut ainsi composer une garniture de forage comprenant
un corps (typiquement un train de tiges) et un ensemble de
fond de trou pourvu d'un trépan. Le corps est disposé entre
l'ensemble de fond de trou et un organe d'entraînement de la
garniture, ledit corps comprenant des composants tubulaires
décrits ci-dessus.
