DEVICE FOR MEASURING DRILLING MAST SWIVEL MOVEMENT

DISPOSITIF DE MESURE DU DEPLACEMENT D'UNE TETE D'INJECTION D'UN MAT DE FORAGE

Abrégé français

Dispositif de mesure du déplacement d'un train de tiges de forage, dont
l'extrémité
est soutenue lors du forage par un ensemble d'accrochage (12), déplacable le
long d'au
moins un rail de guidage (16), le dispositif de mesure comprenant un ensemble
capteur
(38) monté sur l'ensemble d'accrochage et comportant un galet (42) adapté à
rouler sur le
rail lors du déplacement de l'ensemble d'accrochage.

Revendications

5
REVENDICATIONS
1. Dispositif de mesure du déplacement d'une extrémité d'un train
de tiges de forage, comprenant un ensemble d'accrochage (12) auquel
est fixée ladite extrémité du train de tiges de forage et qui est mobile le
long d'au moins un rail de guidage vertical (16), ledit dispositif de
mesure étant caractérisé en ce qu'il comporte en outre
- un ensemble capteur (38) monté sur l'ensemble d'accrochage (12),
ledit ensemble capteur comprenant un galet (42) susceptible de rouler
sur ledit rail de guidage pendant le déplacement de l'ensemble
d'accrochage et des moyens de mesure (59 à 61) pour mesurer la
distance parcourue par le galet sur le rail,
- et deux repères fixes (64, 66) montés sur le rail pour délimiter la
longueur à parcourir par le galet, lesdits repères étant munis de
contacteurs électriques qui sont reliés à un système de comptage,
lesdits contacteurs étant actionnés lors du passage du galet devant ces
repères,
la distance mesurée par ledit ensemble capteur pouvant ainsi être
comparée à la distance réelle comprise entre les deux repères de
manière à corriger l'indication fournie par les moyens de mesure.
2. Dispositif de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce
que sur l'ensemble d'accrochage est fixée également une tête d'injection
de boue (22) motorisée.
3. Dispositif de mesure selon la revendication l, caractérisé en ce
que lesdits moyens de mesure comprennent un disque de codeur
optique (58) entraîné en rotation par ledit galet.
4. Dispositif de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce
que ledit galet (42) comprend un moyeu métallique (46) muni d'une
couronne extérieure en caoutchouc (48).
5. Dispositif de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce
que ledit ensemble capteur (38) est fixé sur l'ensemble d'accrochage au
moyen d'un bras de levier (44) monté sur un pivot (46), le bras de levier
étant sollicité par un ressort de rappel de manière à maintenir

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l'ensemble capteur contre le rail de guidage.

Description

2~~~ ~~~?
~,O 92/15îî2 PCT/FR92/00179
1
DISPOSITIF DE MESURE DU DEPLACEMENT D'UNE TETE
D'INJECTION D'UN MAT DE FORAGE
La présente invention se rapporte â un dispositif de
mesure du déplacement d'une tête d'injection d'un mât de
forage, et, plus particulièrement, à un tel dispositif qui
est destiné à gêner la position de l'outil dans le puits
ainsi que la côte fond de ce méme puits.
I1 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
2o 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 màt permettant ainsi le déplacement du
chariot tout en absorbant le couple généré lors du forage.
Quel que soit le type de dispositif d'entraînement,
le foreur a toujours besoin de connaitre la position exacte
des éléments du train de tiges, et en particulier de l'outil
disposé dans le puits afin de mieux gérer le forage. La
manière classique de connaître la position de l'outil
consistait simplement à noter le nombre de tiges ainsi que
les autres éléments de la garniture -masse-tiges et
stabilisateurs-, utilisés et à en déduire la longueur totale.
Compte tenu du nombre important de tiges utilisées, nombre
allant jusqu'à plusieurs centaines pour un forage profond, la
possibilitë d'une erreur était non négligeable. Cependant,
les conséquences d'une telle erreur peuvent être très graves
si on procède à une opération dans le puits à une profondeur
incorrecte.

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2
Avec une tête d'injection motorisée, le
déplacement alterné le long des rails est directement lié à
la longueur des tiges insérées dans le puits de forage.
Ainsi, la mesure soi<~née du déplacement total de la tête
motorisée lors d'une rnanoeuvre ou en cours de forage permet
de connaître, avec précision, la position de l'outil dans
le puits, position corrigée ou non des effets thermiques,
de pression et d'allo:ngement sous le propre poids du train
de tiges.
7.0 La présente invention a donc pour objet un
dispositif de mesure du déplacement d'une tête d'injection
d'un mât de forage qui est de construction simple, fiable
et qui permet de connaître la position de l'outil et la
côte fond dans le puits de forage.
La présente invention vise un dispositif de
mesure du déplacement d'une extrémité d'un train de tiges
de forage, comprenant un ensemble d'accrochage (12) auquel
est fixée ladite extrémité du train de tiges de forage et
qui est mobile le long d'au moins un rail de guidage
20 vertical (16), ledit dispositif de mesure étant caractérisé
en ce qu'il comporte en outre:
un ensemble capteur (38) monté sur l'ensemble
d'accrochage (12), ledit ensemble capteur comprenant un
galet (42) susceptible de rouler sur ledit rail de guidage
pendant le déplacement de l'ensemble d'accrochage et des
moyens de mesure (5'a à 61) pour mesurer la distance
parcourue par le galet sur le rail,
et deux repères fixes (64, 66) montés sur le rail
pour délimiter la longueur â parcourir par le galet,
30 lesdits repères étang munis de contacteurs électriques qui
sont reliés à un système de comptage, lesdits contacteurs

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3
étant actionnées lors du passage du galet devant ces
repères,
la distance mesurée par ledit ensemble capteur
pouvant ainsi étre comparée à la distance réelle comprise
entre les deux repères de manière à corriger l'indication
fournie par les moyen~~ de mesure.
D'autres particularités et avantages de la
présente invention apparaîtront plus clairement à la
lecture de la description ci-après faite, à titre
7.0 d'exemple, en référence aux dessins annexés sur lesquels:
- la figure 1 est une vue en perspective d'une tête
d'injection motorisêe, et
- la figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'un
ensemble capteur selon l'invention.
Sur la figure 1 est représentée une tête
d'injection motorisée 10 montée fixe sur un chariot 12 muni
de galets 14 qui lui permettent de coulisser sur deux rails
16 disposés verticalement et solidaires du mât de forage
(non représenté). La tête d'injection 10 comprend un moteur
20 18 qui peut être élecl~rique ou hydraulique et qui comporte
un arbre principal 20 creux qui est relié par un roulement
à une tête d'injection 22 également montée 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 mat (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 relié à celui-ci par des bras de transmission
30 de couple 30, se trouve l'ensemble de clefs automatiques 32
et 34 de l'élévateur 3~~.

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3a
Selon l'invention, un ensemble capteur 38, monté
sur le chariot 12, e;~t adapté à mesurer le déplacement du
chariot par rapport aux rails 16. L'ensemble capteur 38
comprend un corps 40, sensiblement cylindrique, sur lequel
un galet 42 est monté libre en rotation. L'ensemble capteur
38 est monté sur le chariot 12 par l'intermédiaire d'un
bras de levier 44 qui est monté sur un pivot 46, solidaire
du chariot 12. Afin de maintenir le galet 42 en contact
avec le rail .16 le bras de levier 44 est muni d'un ressort
7.0 de rappel (non repré:~enté) chargé de maintenir l'ensemble
capteur 38 plaqué su:r le rail 16.
L'ensemble capteur 38 est représenté plus en
détail sur la figure: 2. Le galet 42 comprend un moyeu
métallique 46 muni d'une couronne extérieure 48, par
exemple du caoutchouc synthétique. Dans le corps 40, un
arbre 52 est monté en rotation par l' intermédiaire de deux
roulements 54 et 56. Le galet 42 est monté fixe à une
extrémité de l' arbre 52 dont l' autre extrémité comporte un
disque perforé 58 d'u.n codeur optique dont l'électronique
20 est représentée schématiquement en 60. Une source lumineuse
59 et une cellule photosensible 61 sont disposées de part
et d'autre du disque perforé 58. Dans l'exemple illustré,
le disque perforé comporte 1000 secteurs/tour. Les signaux
générés par le codeur optique 60 sont envoyés, par un câble
62, à un centre de traitement (non représenté), éloigné du
mât de forage. L'ensemble capteur 38 répond aux normes
d'ami-déflagrance.
Le codeur optique 60 fournit deux signaux en
quadrature qui permettent de calculer la longueur du
30 déplacement de l'ensemble capteur par rapport au rail 16,

aJ~~s~!.
WO92/19'72 PCT/FR92/OOt7~) '
4
ainsi que son sens. A titre d'exemple, les signaux provenant
du codeur optique 60 rejoignent un ensemble de
compteurs/décompteurs asservissant un convertisseur
numérique-analogique 16 Bits indiquant le déplacement du
chariot avec une résolution inférieure au mm.
Deux repères fixes, représentés schématiquement en 64
et 66 sont montés aux extrémités du rail 16. Dn organe
mécanique non représenté sur les schémas actionne un
contacteur électrique au passage devant ces repères. Le
système électronique de comptage ne se réinitialise que lors
des passages de haut en bas pour éviter de générer les
erreurs propres à l'hystérésis mécanique.Le repère 66 du bas
est destiné à contr6ler et, éventuellement, à corriger les
signaux indiquant que le chariot 12 a atteint sa position
extrême. Le repère 64 du haut permet de compenser toute usure
du galet 42 comparant la distance mesurée entre les deux
repères 64, 66 avec la distance rêelle et en adaptant en .
conséquence le facteur gain de capteur.
Le dispositif de mesure selon l'invention peut
également être utilisé sur un mât de forage muni d'une table
rotative à condition que le mât soit équipé d'au moins un '
rail de guidage pour le moufle mobilé sur lequel peut
coulisser le galet 42 de l'ensemble capteur.
Quel que soit le type de dispositif d'entrainement en
rotation utilisé, le dispositif de mesure permet de mesurer
avec grande précision les déplacements du chariot 12 ainsi
que sa direction et de pouvoir en déduire la position exacte
de l'outil dans le puits. Par sa grande précision, il w
s'intègre parfaitement à un système de gestion automatique de
descente de garniture et d'ajout de tige. Le dispositif peut
également être utilisé sur une plate-forme flottante de
forage en mer, à condition que le centre de traitement des
signaux soit également relié à un deuxième capteur de même
type ou non destiné à mesurer le déplacement vertical de la
plate-forme par rapport à un repère fixe, par exemple le tube
prolongateur, plus communément appelé "riser".

Dessin représentatif