CA2673317C - Dispositif de verrouillage pour un dispositif de forage - Google Patents
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B23/00—Apparatus for displacing, setting, locking, releasing or removing tools, packers or the like in boreholes or wells
- E21B23/02—Apparatus for displacing, setting, locking, releasing or removing tools, packers or the like in boreholes or wells for locking the tools or the like in landing nipples or in recesses between adjacent sections of tubing
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B25/00—Apparatus for obtaining or removing undisturbed cores, e.g. core barrels or core extractors
- E21B25/02—Apparatus for obtaining or removing undisturbed cores, e.g. core barrels or core extractors the core receiver being insertable into, or removable from, the borehole without withdrawing the drilling pipe
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Abstract
Dispositif de verrouillage pour un dispositif de forage comprenant un corps de verrouillage montable dans un tube extérieur, un tube de déverrouillage montable autour du corps de verrouillage de manière coulissante, deux loquets fixés sur le corps de verrouillage et aptes à pivoter entre une position déployée dans laquelle le loquet coopère avec le tube extérieur afin de verrouiller le corps de verrouillage audit tube extérieur et une position rentrée pour déverrouiller le corps de verrouillage du tube extérieur, un piston coulissant autour du corps de verrouillage et solidaire du tube de déverrouillage, et un mécanisme à ressort à pression pressant le piston vers les loquets afin de les maintenir dans leur position déployée, une traction exercée sur le tube de déverrouillage comprimant le mécanisme à ressort pour empêcher le piston de presser sur les loquets qui se positionnent dans leur position rentrée.
Description
08/06/09 10:45 FAX 514 397 7600 FASKEN MARTINEAU IJ007 Notre réf. : 279602.1 DISPOSITIF DE VERROUILLAGE POUR UN DISPOSITIF DE FORAGE
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne de façon générale une méthode et un dispositif de verrouillage pour un dispositif de forage, et plus particulièrement un dispositif de verrouillage permettant de verrouiller la tête d'un carottier avec un tube extérieur enfoui dans un puits de mine.
DESCRIPTION DE L'ART ANTÉRIEUR
Lors d'une opération de forage typique, le foreur commence par introduire un tube dans le soi. Le forage proprement dit s'effectue alors par l'intérieur de ce tube.
Les carottiers au câble sont des carottiers doubles dont le tube intérieur, réceptacle de la carotte, peut être remonté à la surface au travers du train de tiges, à
l'aide d'une pince de repêchage (over shot) reliée à un câble, tandis que le tube extérieur du carottier reste dans le trou foré.
Pour prélever des échantillons au fond d'un puits, le foreur doit, lors de l'opération de forage, utiliser une tête de carottier pour aller chercher les échantillons de roche.
Quand le foreur veut remonter la carotte, un tube carottier est placé à
l'intérieur de la tige de forage, puis lâché dans le puits jusqu'à ce qu'il atteigne la partie au-dessus du tube carottier rotatif.
Principalement, deux types de systèmes de verrouillage de têtes de carottier sont disponibles, à savoir les systèmes munis de loquets de type à ressort (spring latch) et les systèmes munis de loquets de type en chaine (Iink latch).
Les loquets à ressort (spring latch) forment un dispositif qui est satisfaisant pour les forages à partir de la surface du sol, mais qui peuvent se révéler dangereux sous terre car les ressorts n'ont pas toujours la force nécessaire pour maintenir la goupille en place. Celle-ci peut donc parfois glisser et se désengager, libérant ainsi le 08/06/09 10:46 FAX 514 397 7600 FASKEN MARTINEAU U008 Notre réf. : 279602.1 carottier. Ce phénomène indésirable se produit par exemple en présence d'un retour d'eau dans le trou. Les loquets peuvent alors se rétracter sans prévenir et libérer le carottier. Ceci peut occasionner des blessures graves lorsque, au fond de la mine, le foreur fore vers le haut et qu'il est placé devant le trou de forage car plus rien n'empêche la masse de la tête du carottier de venir le percuter à pleine vitesse.
Des dispositifs similaires sont décrits dans plusieurs brevets dont notamment la demande de brevet américaine 2008/246273 de Shelljet Pty Ltd, ou encore le brevet américain 5,339,915 de JKS Boyles International Inc.
Les loquets en chaîne (link latch) forment un dispositif compliqué qui demande beaucoup d'entretien à cause des bris fréquents du petit ressort qui, lorsqu'il fonctionne, ne prend appui que sur de petites surfaces inégales. De plus, ce dispositif nécessite une grande course pour la rétraction des loquets, ce qui le rend difficile à déverrouiller une fois sous la terre.
Des dispositifs similaires sont décrits dans plusieurs brevets dont notamment le brevet américain 6,425,449 de Boart Longyear Internat Holding.
Il est cependant connu d'utiliser le phénomène de la gravité amplifié par un ressort pour venir verrouiller des loquets, comme décrit par exemple dans le brevet européen 0325835 de Eastern Oil Tools Pte Ltd intitulé Mechanical latching device operated by dead weight and tension .
Toutefois, dans le dispositif décrit dans ce brevet, le ressort n'agit pas directement sur le piston et de ce fait n'agit pas sur le verrouillage. De plus, pour pouvoir fonctionner, le caisson doit être appuyé sur les loquets. Ces derniers se retrouvent donc en position déverrouillée et de ce fait interdisent les opérations de forage pour lesquelles il est indispensable que les loquets soient en position verrouillée.
II existe donc un besoin pour un dispositif de verrouillage dépourvu d'au moins un des inconvénients des dispositifs de verrouillage de l'art antérieur.
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne de façon générale une méthode et un dispositif de verrouillage pour un dispositif de forage, et plus particulièrement un dispositif de verrouillage permettant de verrouiller la tête d'un carottier avec un tube extérieur enfoui dans un puits de mine.
DESCRIPTION DE L'ART ANTÉRIEUR
Lors d'une opération de forage typique, le foreur commence par introduire un tube dans le soi. Le forage proprement dit s'effectue alors par l'intérieur de ce tube.
Les carottiers au câble sont des carottiers doubles dont le tube intérieur, réceptacle de la carotte, peut être remonté à la surface au travers du train de tiges, à
l'aide d'une pince de repêchage (over shot) reliée à un câble, tandis que le tube extérieur du carottier reste dans le trou foré.
Pour prélever des échantillons au fond d'un puits, le foreur doit, lors de l'opération de forage, utiliser une tête de carottier pour aller chercher les échantillons de roche.
Quand le foreur veut remonter la carotte, un tube carottier est placé à
l'intérieur de la tige de forage, puis lâché dans le puits jusqu'à ce qu'il atteigne la partie au-dessus du tube carottier rotatif.
Principalement, deux types de systèmes de verrouillage de têtes de carottier sont disponibles, à savoir les systèmes munis de loquets de type à ressort (spring latch) et les systèmes munis de loquets de type en chaine (Iink latch).
Les loquets à ressort (spring latch) forment un dispositif qui est satisfaisant pour les forages à partir de la surface du sol, mais qui peuvent se révéler dangereux sous terre car les ressorts n'ont pas toujours la force nécessaire pour maintenir la goupille en place. Celle-ci peut donc parfois glisser et se désengager, libérant ainsi le 08/06/09 10:46 FAX 514 397 7600 FASKEN MARTINEAU U008 Notre réf. : 279602.1 carottier. Ce phénomène indésirable se produit par exemple en présence d'un retour d'eau dans le trou. Les loquets peuvent alors se rétracter sans prévenir et libérer le carottier. Ceci peut occasionner des blessures graves lorsque, au fond de la mine, le foreur fore vers le haut et qu'il est placé devant le trou de forage car plus rien n'empêche la masse de la tête du carottier de venir le percuter à pleine vitesse.
Des dispositifs similaires sont décrits dans plusieurs brevets dont notamment la demande de brevet américaine 2008/246273 de Shelljet Pty Ltd, ou encore le brevet américain 5,339,915 de JKS Boyles International Inc.
Les loquets en chaîne (link latch) forment un dispositif compliqué qui demande beaucoup d'entretien à cause des bris fréquents du petit ressort qui, lorsqu'il fonctionne, ne prend appui que sur de petites surfaces inégales. De plus, ce dispositif nécessite une grande course pour la rétraction des loquets, ce qui le rend difficile à déverrouiller une fois sous la terre.
Des dispositifs similaires sont décrits dans plusieurs brevets dont notamment le brevet américain 6,425,449 de Boart Longyear Internat Holding.
Il est cependant connu d'utiliser le phénomène de la gravité amplifié par un ressort pour venir verrouiller des loquets, comme décrit par exemple dans le brevet européen 0325835 de Eastern Oil Tools Pte Ltd intitulé Mechanical latching device operated by dead weight and tension .
Toutefois, dans le dispositif décrit dans ce brevet, le ressort n'agit pas directement sur le piston et de ce fait n'agit pas sur le verrouillage. De plus, pour pouvoir fonctionner, le caisson doit être appuyé sur les loquets. Ces derniers se retrouvent donc en position déverrouillée et de ce fait interdisent les opérations de forage pour lesquelles il est indispensable que les loquets soient en position verrouillée.
II existe donc un besoin pour un dispositif de verrouillage dépourvu d'au moins un des inconvénients des dispositifs de verrouillage de l'art antérieur.
-2-Notre réf. : 279602.1 SOMMAIRE
Un objet de l'invention est de fournir un dispositif de verrouillage qui surmonte au moins un des inconvénients des dispositifs de l'art antérieur mentionnés ci-dessus.
Conformément à cet objet, l'invention propose un dispositif de verrouillage pour un dispositif de forage comprenant un tube extérieur muni d'un épaulement interne. Le dispositif de verrouillage comprend un corps de verrouillage allongé
comprenant une partie inférieure montable dans le tube extérieur et une partie supérieure allongée;
un tube de déverrouillage montable dans le tube extérieur autour du corps de verrouillage et apte à coulisser entre une position haute actionnée et une position basse de repos, le tube de déverrouillage comprenant au moins deux ouvertures latérales allongées réparties tout autour; au moins deux loquets, chacun étant fixé
de façon pivotante sur le corps de verrouillage et comprenant une extrémité
opérative, chacun des loquets étant apte à pivoter entre une position déployée dans laquelle l'extrémité opérative du loquet projette à l'extérieur du tube de déverrouillage par une des ouvertures correspondantes pour s'appuyer sous l'épaulement interne du tube extérieur afin de verrouiller le corps de verrouillage au tube extérieur et empêcher sa sortie et une position rentrée dans laquelle le loquet est rentré à proximité du corps de verrouillage afin de déverrouiller le corps de verrouillage du tube extérieur; un piston tubulaire monté de façon coulissante autour du corps de verrouillage à proximité des extrémités opératives des loquets et étant solidaire du tube de déverrouillage; et un mécanisme à ressort à pression monté sur la partie supérieure du corps de verrouillage et pressant le piston vers les loquets afin de les maintenir dans leur position déployée de sorte à permettre une opération de forage, dans lequel une traction exercée sur le tube de déverrouillage solidaire du piston comprime le mécanisme à ressort de sorte à empêcher le piston de presser sur les loquets qui se positionnent dans leur position rentrée afin de permettre de remonter un élément du dispositif de forage.
Tout au long de la description qui va suivre, le terme montable doit être interprété
comme signifiant apte à être monté, que l'on peut assembler par montage.
Un objet de l'invention est de fournir un dispositif de verrouillage qui surmonte au moins un des inconvénients des dispositifs de l'art antérieur mentionnés ci-dessus.
Conformément à cet objet, l'invention propose un dispositif de verrouillage pour un dispositif de forage comprenant un tube extérieur muni d'un épaulement interne. Le dispositif de verrouillage comprend un corps de verrouillage allongé
comprenant une partie inférieure montable dans le tube extérieur et une partie supérieure allongée;
un tube de déverrouillage montable dans le tube extérieur autour du corps de verrouillage et apte à coulisser entre une position haute actionnée et une position basse de repos, le tube de déverrouillage comprenant au moins deux ouvertures latérales allongées réparties tout autour; au moins deux loquets, chacun étant fixé
de façon pivotante sur le corps de verrouillage et comprenant une extrémité
opérative, chacun des loquets étant apte à pivoter entre une position déployée dans laquelle l'extrémité opérative du loquet projette à l'extérieur du tube de déverrouillage par une des ouvertures correspondantes pour s'appuyer sous l'épaulement interne du tube extérieur afin de verrouiller le corps de verrouillage au tube extérieur et empêcher sa sortie et une position rentrée dans laquelle le loquet est rentré à proximité du corps de verrouillage afin de déverrouiller le corps de verrouillage du tube extérieur; un piston tubulaire monté de façon coulissante autour du corps de verrouillage à proximité des extrémités opératives des loquets et étant solidaire du tube de déverrouillage; et un mécanisme à ressort à pression monté sur la partie supérieure du corps de verrouillage et pressant le piston vers les loquets afin de les maintenir dans leur position déployée de sorte à permettre une opération de forage, dans lequel une traction exercée sur le tube de déverrouillage solidaire du piston comprime le mécanisme à ressort de sorte à empêcher le piston de presser sur les loquets qui se positionnent dans leur position rentrée afin de permettre de remonter un élément du dispositif de forage.
Tout au long de la description qui va suivre, le terme montable doit être interprété
comme signifiant apte à être monté, que l'on peut assembler par montage.
-3-08/06/09 10:47 FAX 514 397 7600 FASKEN MARTINEAU là 010 Notre réf. : 279602.1 Ce dispositif de verrouillage permet d'autoriser les opérations de forage en position verrouillée ainsi que la remontée d'une carotte d'échantillon en position déverrouillée, ce qui est un grand avantage.
De plus, ce dispositif de verrouillage améliore la sécurité de l'opérateur et la fiabilité
des opérations de forage, ce qui est un grand avantage.
Par ailleurs, le dispositif de verrouillage peut être fabriqué de façon moins coûteuse, ce qui est un grand avantage.
Selon un aspect de l'invention, le dispositif de verrouillage peut être utilisé dans des puits de forage orientés vers le bas ou vers le haut, ce qui est un grand avantage.
Dans une réalisation, chacune des ouvertures a une largeur prédéterminée pour recevoir l'extrémité opérative d'un des loquets correspondants de façon ajustée.
Dans une autre réalisation, le tube extérieur comprend un élément tubulaire destiné
à être enfoui dans un puits de forage, un manchon adaptateur monté sur l'élément tubulaire et un manchon de verrouillage monté sur le manchon adaptateur.
Dans une réalisation, l'épaulement interne est formé par une extrémité du manchon de verrouillage s'étendant à l'intérieur du manchon adaptateur.
Dans une réalisation, chacun des loquets comprend une surface interne de contact de forme prédéterminée complémentaire à une surface externe latérale correspondante du piston lorsque les loquets s'étendent dans leur position déployée.
Dans une réalisation, la surface interne de contact de l'extrémité opérative de chacun des loquets comprend au moins deux portions s'étendant à un angle compris entre 20 et 60 degrés par rapport à un axe longitudinal du tube extérieur lorsque les loquets s'étendent dans leur position déployée.
Dans une réalisation, les au moins deux portions s'étendent à 30 degrés par rapport à l'axe longitudinal du tube extérieur lorsque les loquets s'étendent dans leur position déployée.
De plus, ce dispositif de verrouillage améliore la sécurité de l'opérateur et la fiabilité
des opérations de forage, ce qui est un grand avantage.
Par ailleurs, le dispositif de verrouillage peut être fabriqué de façon moins coûteuse, ce qui est un grand avantage.
Selon un aspect de l'invention, le dispositif de verrouillage peut être utilisé dans des puits de forage orientés vers le bas ou vers le haut, ce qui est un grand avantage.
Dans une réalisation, chacune des ouvertures a une largeur prédéterminée pour recevoir l'extrémité opérative d'un des loquets correspondants de façon ajustée.
Dans une autre réalisation, le tube extérieur comprend un élément tubulaire destiné
à être enfoui dans un puits de forage, un manchon adaptateur monté sur l'élément tubulaire et un manchon de verrouillage monté sur le manchon adaptateur.
Dans une réalisation, l'épaulement interne est formé par une extrémité du manchon de verrouillage s'étendant à l'intérieur du manchon adaptateur.
Dans une réalisation, chacun des loquets comprend une surface interne de contact de forme prédéterminée complémentaire à une surface externe latérale correspondante du piston lorsque les loquets s'étendent dans leur position déployée.
Dans une réalisation, la surface interne de contact de l'extrémité opérative de chacun des loquets comprend au moins deux portions s'étendant à un angle compris entre 20 et 60 degrés par rapport à un axe longitudinal du tube extérieur lorsque les loquets s'étendent dans leur position déployée.
Dans une réalisation, les au moins deux portions s'étendent à 30 degrés par rapport à l'axe longitudinal du tube extérieur lorsque les loquets s'étendent dans leur position déployée.
-4-08/06/09 10:48 FAX 514 397 7600 FASKEN MARTINEAU Roll Notre réf_ : 279602.1 Dans une réalisation, l'extrémité opérative de chacun des loquets comprend une surface supérieure de blocage de forme prédéterminée complémentaire à une surface de blocage correspondante de l'épaulement interne lorsque les loquets s'étendent dans leur position déployée.
Dans une réalisation, chacune des surfaces de blocage de l'épaulement interne comprend une surface plane perpendiculaire à un axe longitudinal du tube extérieur.
Dans une réalisation, l'extrémité opérative de chacun des loquets comprend une surface externe latérale de contact de forme prédéterminée complémentaire à
une surface externe latérale correspondante du tube extérieur lorsque les loquets s'étendent dans leur position déployée.
Dans une réalisation, la surface externe latérale de contact de l'extrémité
opérative de chacun des loquets et chacune des surfaces externes latérales correspondantes du tube extérieur comprennent une portion cylindrique.
Dans une réalisation, l'extrémité opérative de chacun des loquets comprend une surface externe latérale inférieure s'étendant à un angle prédéterminé par rapport au tube de déverrouillage lorsque les loquets s'étendent dans leur position déployée, le tube de déverrouillage poussant chacun des loquets dans leur position rentrée en coulissant dans sa position haute actionnée sur la surface externe latérale inférieure de l'extrémité opérative du loquet correspondant.
Dans une réalisation, l'angle prédéterminé de chacune des surfaces externes latérales inférieures est compris entre 15 et 30 degrés.
Dans une réalisation, l'angle prédéterminé est de 23 degrés.
Dans une réalisation, le tube de déverrouillage comprend une extrémité
inférieure s'appuyant sur la partie inférieure du corps de verrouillage lorsque le tube s'étend dans sa position basse de repos.
Dans une réalisation, chacune des surfaces de blocage de l'épaulement interne comprend une surface plane perpendiculaire à un axe longitudinal du tube extérieur.
Dans une réalisation, l'extrémité opérative de chacun des loquets comprend une surface externe latérale de contact de forme prédéterminée complémentaire à
une surface externe latérale correspondante du tube extérieur lorsque les loquets s'étendent dans leur position déployée.
Dans une réalisation, la surface externe latérale de contact de l'extrémité
opérative de chacun des loquets et chacune des surfaces externes latérales correspondantes du tube extérieur comprennent une portion cylindrique.
Dans une réalisation, l'extrémité opérative de chacun des loquets comprend une surface externe latérale inférieure s'étendant à un angle prédéterminé par rapport au tube de déverrouillage lorsque les loquets s'étendent dans leur position déployée, le tube de déverrouillage poussant chacun des loquets dans leur position rentrée en coulissant dans sa position haute actionnée sur la surface externe latérale inférieure de l'extrémité opérative du loquet correspondant.
Dans une réalisation, l'angle prédéterminé de chacune des surfaces externes latérales inférieures est compris entre 15 et 30 degrés.
Dans une réalisation, l'angle prédéterminé est de 23 degrés.
Dans une réalisation, le tube de déverrouillage comprend une extrémité
inférieure s'appuyant sur la partie inférieure du corps de verrouillage lorsque le tube s'étend dans sa position basse de repos.
-5-Notre réf.: 279602.1 Dans une réalisation, le dispositif comprend en outre une goupille fendue pour attacher de façon solidaire le piston au tube de déverrouillage.
Dans une réalisation, le dispositif comprend en outre une tête d'accrochage fixée dans le tube de déverrouillage à proximité d'une ouverture d'accès du tube extérieur pour tirer le tube de déverrouillage dans sa position haute activée et libérer les loquets.
Dans une réalisation, le mécanisme à ressort comprend un ressort monté autour de la partie supérieure du corps de verrouillage, une rondelle de retenue et un écrou de retenue monté longitudinalement au corps de verrouillage pour retenir le ressort en pression contre le piston.
Dans une réalisation, le ressort est comprimé entre 10% et 25% lorsque le tube de déverrouillage s'étend dans sa position basse de repos.
Dans une réalisation, le ressort est comprimé à 17% lorsque le tube de déverrouillage s'étend dans sa position basse de repos.
Dans une réalisation, chacun des loquets est attaché au corps de verrouillage avec une goupille fendue.
Dans une réalisation, le corps de verrouillage est retenu dans le tube extérieur par l'intermédiaire d'un épaulement d'arrêt et d'une bague de suspension montés dans le tube extérieur.
Dans une réalisation, l'élément du dispositif de forage qui est remonté
comprend un carottier permettant d'obtenir une carotte.
Dans une réalisation, le piston et chacun des loquets comprend un acier à
caractéristiques améliorées par traitement thermique.
Dans une réalisation, le piston et chacun des loquets comprend un acier à
caractéristiques améliorées par incorporation d'éléments chimiques.
Dans une réalisation, le dispositif comprend en outre une tête d'accrochage fixée dans le tube de déverrouillage à proximité d'une ouverture d'accès du tube extérieur pour tirer le tube de déverrouillage dans sa position haute activée et libérer les loquets.
Dans une réalisation, le mécanisme à ressort comprend un ressort monté autour de la partie supérieure du corps de verrouillage, une rondelle de retenue et un écrou de retenue monté longitudinalement au corps de verrouillage pour retenir le ressort en pression contre le piston.
Dans une réalisation, le ressort est comprimé entre 10% et 25% lorsque le tube de déverrouillage s'étend dans sa position basse de repos.
Dans une réalisation, le ressort est comprimé à 17% lorsque le tube de déverrouillage s'étend dans sa position basse de repos.
Dans une réalisation, chacun des loquets est attaché au corps de verrouillage avec une goupille fendue.
Dans une réalisation, le corps de verrouillage est retenu dans le tube extérieur par l'intermédiaire d'un épaulement d'arrêt et d'une bague de suspension montés dans le tube extérieur.
Dans une réalisation, l'élément du dispositif de forage qui est remonté
comprend un carottier permettant d'obtenir une carotte.
Dans une réalisation, le piston et chacun des loquets comprend un acier à
caractéristiques améliorées par traitement thermique.
Dans une réalisation, le piston et chacun des loquets comprend un acier à
caractéristiques améliorées par incorporation d'éléments chimiques.
-6-08/06/09 10:49 FAX 514 397 7600 FASKEN MARTINEAU Cj013 Notre réf.: 279602.1 Dans une réalisation, le piston et chacun des loquets comprend un acier trempé.
Dans une réalisation, le dispositif de verrouillage est utilisé pour permettre une opération de forage lorsque le dispositif est verrouillé, et pour permettre de remonter une carotte obtenue pendant l'opération de forage lorsque le dispositif est déverrouillé.
Dans une réalisation, le dispositif de verrouillage est utilisé dans des puits de forage miniers.
Dans une réalisation, le dispositif de verrouillage est utilisé dans des puits de forage pétroliers.
Un autre objet de l'invention est de fournir une méthode de forage d'un puits de forage, la méthode comprenant placer un dispositif de forage équipé d'un tube extérieur à l'emplacement où le puits de forage doit être foré; fournir un dispositif de verrouillage; attacher une tête de forage à une extrémité inférieure du dispositif de verrouillage; descendre la tête de forage dans le tube extérieur; verrouiller le dispositif de verrouillage à l'intérieur du tube extérieur; et forer le puits à l'aide de la tête de forage.
Dans une réalisation, la méthode comprend en outre utiliser une tête de carottier pour obtenir une carotte d'échantillon; exercer une traction sur le tube de déverrouillage du dispositif de verrouillage pour déverrouiller le dispositif de verrouillage du tube extérieur; et remonter la carotte d'échantillon.
Dans une réalisation, la traction exercée sur le tube de déverrouillage du dispositif de verrouillage est effectuée à l'aide d'un moyen de préhension.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
La présente invention ainsi que ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description non-limitative qui va suivre faite en référence aux dessins dans lesquels les mêmes références numériques identifient les mêmes éléments et où
:
Dans une réalisation, le dispositif de verrouillage est utilisé pour permettre une opération de forage lorsque le dispositif est verrouillé, et pour permettre de remonter une carotte obtenue pendant l'opération de forage lorsque le dispositif est déverrouillé.
Dans une réalisation, le dispositif de verrouillage est utilisé dans des puits de forage miniers.
Dans une réalisation, le dispositif de verrouillage est utilisé dans des puits de forage pétroliers.
Un autre objet de l'invention est de fournir une méthode de forage d'un puits de forage, la méthode comprenant placer un dispositif de forage équipé d'un tube extérieur à l'emplacement où le puits de forage doit être foré; fournir un dispositif de verrouillage; attacher une tête de forage à une extrémité inférieure du dispositif de verrouillage; descendre la tête de forage dans le tube extérieur; verrouiller le dispositif de verrouillage à l'intérieur du tube extérieur; et forer le puits à l'aide de la tête de forage.
Dans une réalisation, la méthode comprend en outre utiliser une tête de carottier pour obtenir une carotte d'échantillon; exercer une traction sur le tube de déverrouillage du dispositif de verrouillage pour déverrouiller le dispositif de verrouillage du tube extérieur; et remonter la carotte d'échantillon.
Dans une réalisation, la traction exercée sur le tube de déverrouillage du dispositif de verrouillage est effectuée à l'aide d'un moyen de préhension.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
La présente invention ainsi que ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description non-limitative qui va suivre faite en référence aux dessins dans lesquels les mêmes références numériques identifient les mêmes éléments et où
:
-7-08/06/09 10:50 FAX 514 397 7600 FASKEN MARTINFAU liâ014 Notre réf.: 279602.1 La Figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un tube extérieur d'un dispositif de forage.
La Figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'une tête de forage comprenant un dispositif de verrouillage qui est montée dans le tube extérieur de la Figure 1, dans laquelle les loquets du dispositif de verrouillage sont en position déployée, la tête de forage étant verrouillée au tube extérieur.
La Figure 3 est une autre vue en coupe longitudinale de la tête de forage de la Figure 2, dans laquelle les loquets du dispositif de verrouillage sont en position rentrée, la tête de forage étant déverrouillée du tube extérieur.
DECRIPTION DÉTAILLÉE
L'invention est relative aux outils de forage du sol, et concerne plus particulièrement un dispositif de verrouillage à l'aide de loquets pour les têtes de carottier.
Tel que détaillé ci-après, le dispositif de verrouillage permet non seulement de verrouiller un outil au fond du puits lors des opérations de forage mais aussi d'aider à remonter les échantillons de roche, aussi appelés carottes.
La Figure 1 montre un tube extérieur 10 d'un dispositif de forage (non illustré) utilisé
lors du forage d'un puits (non illustré), comme par exemple un puits minier ou un puits de pétrole. Dans la réalisation illustrée, le tube extérieur 10 comprend un élément tubulaire 12 destiné à être enfoui dans le puits de forage et par lequel le forage s'effectuera, un manchon adaptateur 14 monté sur l'élément tubulaire 12 et un manchon de verrouillage 16 monté sur le manchon adaptateur 14. Dans une réalisation préférée, le manchon adaptateur 14 est vissé sur l'élément tubulaire 12 et le manchon de verrouillage 16 est vissé sur le manchon adaptateur 14. La personne versée dans l'art dont l'invention relève appréciera que d'autres arrangements peuvent être considérés.
Tel qu'illustré, le manchon de verrouillage 16 comprend un épaulement 18 sur sa surface externe sur lequel vient s'appuyer l'extrémité correspondante 20 du
La Figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'une tête de forage comprenant un dispositif de verrouillage qui est montée dans le tube extérieur de la Figure 1, dans laquelle les loquets du dispositif de verrouillage sont en position déployée, la tête de forage étant verrouillée au tube extérieur.
La Figure 3 est une autre vue en coupe longitudinale de la tête de forage de la Figure 2, dans laquelle les loquets du dispositif de verrouillage sont en position rentrée, la tête de forage étant déverrouillée du tube extérieur.
DECRIPTION DÉTAILLÉE
L'invention est relative aux outils de forage du sol, et concerne plus particulièrement un dispositif de verrouillage à l'aide de loquets pour les têtes de carottier.
Tel que détaillé ci-après, le dispositif de verrouillage permet non seulement de verrouiller un outil au fond du puits lors des opérations de forage mais aussi d'aider à remonter les échantillons de roche, aussi appelés carottes.
La Figure 1 montre un tube extérieur 10 d'un dispositif de forage (non illustré) utilisé
lors du forage d'un puits (non illustré), comme par exemple un puits minier ou un puits de pétrole. Dans la réalisation illustrée, le tube extérieur 10 comprend un élément tubulaire 12 destiné à être enfoui dans le puits de forage et par lequel le forage s'effectuera, un manchon adaptateur 14 monté sur l'élément tubulaire 12 et un manchon de verrouillage 16 monté sur le manchon adaptateur 14. Dans une réalisation préférée, le manchon adaptateur 14 est vissé sur l'élément tubulaire 12 et le manchon de verrouillage 16 est vissé sur le manchon adaptateur 14. La personne versée dans l'art dont l'invention relève appréciera que d'autres arrangements peuvent être considérés.
Tel qu'illustré, le manchon de verrouillage 16 comprend un épaulement 18 sur sa surface externe sur lequel vient s'appuyer l'extrémité correspondante 20 du
-8-Notre réf. : 279602.1 manchon adaptateur 14. L'extrémité correspondante 22 du manchon de verrouillage 16 s'étend à l'intérieur du manchon adaptateur 14 et sa surface de section définit un épaulement interne 24 à l'intérieur du tube extérieur 10.
La Figure 2 montre une tête de forage comprenant un dispositif de verrouillage 100, la tête de forage étant montée dans le tube extérieur 10 illustré à la Figure 1.
Le dispositif de verrouillage 100 comprend un corps de verrouillage allongé
comprenant une partie inférieure 104 montable dans le tube extérieur 10 et une partie supérieure allongée 106. Dans la réalisation illustrée, le corps de verrouillage 102 est retenu dans le tube extérieur 10 par l'intermédiaire d'un épaulement d'arrêt 26 et d'une bague de suspension 28 montés dans le tube extérieur 10, comme il est bien connu dans le domaine de l'invention. La personne versée dans l'art appréciera néanmoins que d'autres arrangements que celui illustré pourraient aussi être utilisés pour retenir ou assoir le corps de verrouillage 102 dans le tube extérieur 10.
Le dispositif de verrouillage 100 comprend aussi un tube de déverrouillage 108 montable dans le tube extérieur 10 autour du corps de verrouillage 102 et apte à
coulisser entre une position haute actionnée, tel que détaillé ci-après en référence à
la Figure 3, et une position basse de repos, tel qu'illustré sur la Figure 2.
Dans une réalisation, tel qu'illustré à la Figure 2, le tube de déverrouillage comprend une extrémité inférieure 110 s'appuyant sur la partie inférieure 104 du corps de verrouillage 102 lorsque le tube 108 s'étend dans sa position basse de repos. La personne versée dans l'art appréciera que d'autres réalisations pourraient être considérées.
Le tube de déverrouillage 108, dans la réalisation illustrée, comprend deux ouvertures latérales allongées 112, 114 réparties sur le pourtour du tube 108, tel que détaillé ci-dessous.
Le dispositif de verrouillage 100 illustré comprend deux loquets 116, 118, chacun étant fixé de façon pivotante sur le corps de verrouillage 102 et comprenant une
La Figure 2 montre une tête de forage comprenant un dispositif de verrouillage 100, la tête de forage étant montée dans le tube extérieur 10 illustré à la Figure 1.
Le dispositif de verrouillage 100 comprend un corps de verrouillage allongé
comprenant une partie inférieure 104 montable dans le tube extérieur 10 et une partie supérieure allongée 106. Dans la réalisation illustrée, le corps de verrouillage 102 est retenu dans le tube extérieur 10 par l'intermédiaire d'un épaulement d'arrêt 26 et d'une bague de suspension 28 montés dans le tube extérieur 10, comme il est bien connu dans le domaine de l'invention. La personne versée dans l'art appréciera néanmoins que d'autres arrangements que celui illustré pourraient aussi être utilisés pour retenir ou assoir le corps de verrouillage 102 dans le tube extérieur 10.
Le dispositif de verrouillage 100 comprend aussi un tube de déverrouillage 108 montable dans le tube extérieur 10 autour du corps de verrouillage 102 et apte à
coulisser entre une position haute actionnée, tel que détaillé ci-après en référence à
la Figure 3, et une position basse de repos, tel qu'illustré sur la Figure 2.
Dans une réalisation, tel qu'illustré à la Figure 2, le tube de déverrouillage comprend une extrémité inférieure 110 s'appuyant sur la partie inférieure 104 du corps de verrouillage 102 lorsque le tube 108 s'étend dans sa position basse de repos. La personne versée dans l'art appréciera que d'autres réalisations pourraient être considérées.
Le tube de déverrouillage 108, dans la réalisation illustrée, comprend deux ouvertures latérales allongées 112, 114 réparties sur le pourtour du tube 108, tel que détaillé ci-dessous.
Le dispositif de verrouillage 100 illustré comprend deux loquets 116, 118, chacun étant fixé de façon pivotante sur le corps de verrouillage 102 et comprenant une
-9-08/06/09 10:51 FAX 514 397 7600 FASKKN MAKrINEAU U016 Notre réf. : 279602.1 extrémité opérative 120. Chacun des loquets 116, 118 est apte à pivoter entre une position déployée, tel qu'illustré sur la Figure 2, et une position rentrée, tel qu'illustré
sur la Figure 3.
Dans une réalisation, chacun des loquets 116, 118 est attaché au corps de verrouillage 102 avec une goupille fendue (non illustrée) mais tout autre moyen d'attache offrant un attachement pivotant pourrait être utilisé.
Tel qu'illustré sur la Figure 2, dans la position déployée du loquet 116 ou 118, son extrémité opérative 120 projette à l'extérieur du tube de déverrouillage 108 par une des ouvertures correspondantes 112, 114 pour s'appuyer sous l'épaulement interne 24 du tube extérieur 10 afin de verrouiller le corps de verrouillage 102 au tube extérieur 10 et empêcher sa sortie non désirée.
Dans une réalisation, chacune des ouvertures latérales 112, 114 réparties sur le pourtour du tube a une largeur prédéterminée pour recevoir l'extrémité
opérative 120 du loquet correspondant 116, 118 de façon ajustée. Cette caractéristique peut aider à conserver les loquets en place même lorsqu'ils sont soumis à de grandes forces de torsion. Cependant, d'autres réalisations pourraient être envisagées.
Tel qu'illustré sur la Figure 3, dans la position rentrée, le loquet 116, 118 est rentré à
proximité du corps de verrouillage 102 afin de déverrouiller le corps de verrouillage 102 du tube extérieur 10. Autrement dit, les extrémités opératives 120 des loquets 116, 118 ne s'appuyant plus sous l'épaulement interne 24 du tube extérieur 10, elles n'empêchent plus la sortie du corps de verrouillage 102 du tube extérieur 10.
Dans la réalisation illustrée, le dispositif de verrouillage 100 est muni de deux loquets 116, 118 montés de manière diamétralement opposée autour du corps de verrouillage 102. La personne versée dans l'art appréciera cependant que d'autres réalisations comprenant plus de deux loquets pourraient être considérées. Dans ce cas-ci, il est préférable que les loquets soient également répartis ou distribués autour du corps de verrouillage 102 afin de répartir la pression qui peut s'y appliquer mais d'autres arrangements pourraient être envisagés. La personne versée dans
sur la Figure 3.
Dans une réalisation, chacun des loquets 116, 118 est attaché au corps de verrouillage 102 avec une goupille fendue (non illustrée) mais tout autre moyen d'attache offrant un attachement pivotant pourrait être utilisé.
Tel qu'illustré sur la Figure 2, dans la position déployée du loquet 116 ou 118, son extrémité opérative 120 projette à l'extérieur du tube de déverrouillage 108 par une des ouvertures correspondantes 112, 114 pour s'appuyer sous l'épaulement interne 24 du tube extérieur 10 afin de verrouiller le corps de verrouillage 102 au tube extérieur 10 et empêcher sa sortie non désirée.
Dans une réalisation, chacune des ouvertures latérales 112, 114 réparties sur le pourtour du tube a une largeur prédéterminée pour recevoir l'extrémité
opérative 120 du loquet correspondant 116, 118 de façon ajustée. Cette caractéristique peut aider à conserver les loquets en place même lorsqu'ils sont soumis à de grandes forces de torsion. Cependant, d'autres réalisations pourraient être envisagées.
Tel qu'illustré sur la Figure 3, dans la position rentrée, le loquet 116, 118 est rentré à
proximité du corps de verrouillage 102 afin de déverrouiller le corps de verrouillage 102 du tube extérieur 10. Autrement dit, les extrémités opératives 120 des loquets 116, 118 ne s'appuyant plus sous l'épaulement interne 24 du tube extérieur 10, elles n'empêchent plus la sortie du corps de verrouillage 102 du tube extérieur 10.
Dans la réalisation illustrée, le dispositif de verrouillage 100 est muni de deux loquets 116, 118 montés de manière diamétralement opposée autour du corps de verrouillage 102. La personne versée dans l'art appréciera cependant que d'autres réalisations comprenant plus de deux loquets pourraient être considérées. Dans ce cas-ci, il est préférable que les loquets soient également répartis ou distribués autour du corps de verrouillage 102 afin de répartir la pression qui peut s'y appliquer mais d'autres arrangements pourraient être envisagés. La personne versée dans
-10-Notre réf. : 279602.1 l'art appréciera également que des ouvertures latérales correspondantes devront être pratiquées dans le tube de déverrouillage 108 pour recevoir les extrémités 120 de chacun des loquets.
En référence aux Figures 2 et 3, le dispositif de verrouillage 100 comprend également un piston tubulaire 122 monté de façon coulissante autour du corps de verrouillage 102 à proximité des extrémités opératives 120 des loquets 116, 118 et de façon solidaire au tube de déverrouillage 108. Ainsi, le piston 122 est apte à se déplacer sur le corps de verrouillage 102 en suivant le mouvement du tube de déverrouillage 108.
Dans une réalisation, une goupille fendue 124 est utilisée pour attacher de façon solidaire le piston 122 au tube de déverrouillage 108. La personne versée dans l'art appréciera cependant que d'autres moyens d'attache pourraient être utilisés.
Le dispositif de verrouillage 100 comprend un mécanisme à ressort à pression monté sur la partie supérieure 106 du corps de verrouillage 102 et pressant le piston 122 vers les loquets 116, 118 afin de les maintenir dans leur position déployée de sorte à verrouiller le dispositif de verrouillage 100 en place et ainsi permettre une opération de forage sécuritaire.
Lorsqu'une traction est exercée sur le tube de déverrouillage 108 solidaire du piston 122, tel qu'illustré à la Figure 3, elle comprime le mécanisme à ressort 126 de sorte à empêcher le piston 122 de presser sur les loquets 116, 118 qui se positionnent alors dans leur position rentrée afin de permettre de remonter un élément du dispositif de forage (non illustré), tel que détaillé ci-dessous.
Dans la réalisation illustrée, le mécanisme à ressort 126 comprend un ressort monté autour de la partie supérieure 106 du corps de verrouillage 102 qui agit alors comme un guide pour le ressort 128 et le piston 122, une rondelle de retenue 130 et un écrou de retenue 132 monté longitudinalement au corps de verrouillage 102 pour retenir le ressort 128 en pression contre le piston 122. Dans la réalisation illustrée, le ressort 128 est tenu en pression contre la surface supérieure du piston 122, cette
En référence aux Figures 2 et 3, le dispositif de verrouillage 100 comprend également un piston tubulaire 122 monté de façon coulissante autour du corps de verrouillage 102 à proximité des extrémités opératives 120 des loquets 116, 118 et de façon solidaire au tube de déverrouillage 108. Ainsi, le piston 122 est apte à se déplacer sur le corps de verrouillage 102 en suivant le mouvement du tube de déverrouillage 108.
Dans une réalisation, une goupille fendue 124 est utilisée pour attacher de façon solidaire le piston 122 au tube de déverrouillage 108. La personne versée dans l'art appréciera cependant que d'autres moyens d'attache pourraient être utilisés.
Le dispositif de verrouillage 100 comprend un mécanisme à ressort à pression monté sur la partie supérieure 106 du corps de verrouillage 102 et pressant le piston 122 vers les loquets 116, 118 afin de les maintenir dans leur position déployée de sorte à verrouiller le dispositif de verrouillage 100 en place et ainsi permettre une opération de forage sécuritaire.
Lorsqu'une traction est exercée sur le tube de déverrouillage 108 solidaire du piston 122, tel qu'illustré à la Figure 3, elle comprime le mécanisme à ressort 126 de sorte à empêcher le piston 122 de presser sur les loquets 116, 118 qui se positionnent alors dans leur position rentrée afin de permettre de remonter un élément du dispositif de forage (non illustré), tel que détaillé ci-dessous.
Dans la réalisation illustrée, le mécanisme à ressort 126 comprend un ressort monté autour de la partie supérieure 106 du corps de verrouillage 102 qui agit alors comme un guide pour le ressort 128 et le piston 122, une rondelle de retenue 130 et un écrou de retenue 132 monté longitudinalement au corps de verrouillage 102 pour retenir le ressort 128 en pression contre le piston 122. Dans la réalisation illustrée, le ressort 128 est tenu en pression contre la surface supérieure du piston 122, cette
- 11 -Notre réf.: 279602.1 surface étant une surface plane. Cette caractéristique est avantageuse puisqu'elle permet d'assoir le ressort 128 sur une surface plane suffisamment large pour offrir une fiabilité accrue du dispositif de verrouillage 100 par rapport aux systèmes de l'art antérieur et par conséquent une sécurité accrue pour le foreur.
Dans une réalisation, le ressort 128 est comprimé entre 10% et 25% par rapport à
sa position naturel de repos lorsque le tube de déverrouillage 108 s'étend dans sa position basse de repos. Dans une autre réalisation, le ressort est comprimé à
17%
lorsque le tube de déverrouillage 108 s'étend dans sa position basse de repos.
Le choix du ressort peut être guidé par le type de forage particulier que l'on désire effectuer. Par exemple, le ressort peut avoir un diamètre de 3/4 de pouce pour les trous de forage de type conventionnel BQ (36,5 mm de diamètre), jusqu'à un diamètre de 4 pouces pour les trous de forage de type conventionnel PQ (85 mm de diamètre).
La personne versée dans l'art appréciera que d'autres types de ressort et d'autres taux de compression pourraient être utilisés en fonction d'une application spécifique.
Dans une réalisation, l'extrémité opérative 120 de chacun des loquets 116, 118 est particulièrement conçue afin de faciliter les opérations de verrouillage et de déverrouillage du dispositif de verrouillage 100, tout en offrant un haut degré de fiabilité du dispositif.
Dans la réalisation illustrée sur les Figures 2 et 3, l'extrémité opérative 120 de chacun des loquets comprend une surface interne de contact 134 de forme prédéterminée complémentaire à une surface externe latérale correspondante 136 du piston 122 lorsque les loquets 116, 118 s'étendent dans leur position déployée.
Dans une réalisation, la surface interne de contact 134 de l'extrémité
opérative 120 de chacun des loquets 116, 118 peut comprendre au moins deux portions s'étendant à un angle compris entre 20 et 60 degrés par rapport à un axe
Dans une réalisation, le ressort 128 est comprimé entre 10% et 25% par rapport à
sa position naturel de repos lorsque le tube de déverrouillage 108 s'étend dans sa position basse de repos. Dans une autre réalisation, le ressort est comprimé à
17%
lorsque le tube de déverrouillage 108 s'étend dans sa position basse de repos.
Le choix du ressort peut être guidé par le type de forage particulier que l'on désire effectuer. Par exemple, le ressort peut avoir un diamètre de 3/4 de pouce pour les trous de forage de type conventionnel BQ (36,5 mm de diamètre), jusqu'à un diamètre de 4 pouces pour les trous de forage de type conventionnel PQ (85 mm de diamètre).
La personne versée dans l'art appréciera que d'autres types de ressort et d'autres taux de compression pourraient être utilisés en fonction d'une application spécifique.
Dans une réalisation, l'extrémité opérative 120 de chacun des loquets 116, 118 est particulièrement conçue afin de faciliter les opérations de verrouillage et de déverrouillage du dispositif de verrouillage 100, tout en offrant un haut degré de fiabilité du dispositif.
Dans la réalisation illustrée sur les Figures 2 et 3, l'extrémité opérative 120 de chacun des loquets comprend une surface interne de contact 134 de forme prédéterminée complémentaire à une surface externe latérale correspondante 136 du piston 122 lorsque les loquets 116, 118 s'étendent dans leur position déployée.
Dans une réalisation, la surface interne de contact 134 de l'extrémité
opérative 120 de chacun des loquets 116, 118 peut comprendre au moins deux portions s'étendant à un angle compris entre 20 et 60 degrés par rapport à un axe
-12-08/06/09 10:53 FAX 514 397 7600 FASKEN MARTINEAU 0 019 Notre réf.: 279602.1 longitudinal du tube extérieur 10 lorsque les loquets 116, 118 s'étendent dans leur position déployée.
Dans une réalisation, tel qu'illustré, les deux portions s'étendent à 30 degrés par rapport à l'axe longitudinal du tube extérieur 10 lorsque les loquets 116, 118 s'étendent dans leur position déployée.
Dans la réalisation illustrée sur les Figures 2 et 3, l'extrémité opérative 120 de chacun des loquets 116, 118 comprend aussi une surface supérieure de blocage 138 de forme prédéterminée complémentaire à une surface de blocage correspondante 140 de l'épaulement interne 24 lorsque les loquets 116, 118 s'étendent dans leur position déployée.
Tel qu'illustré, chacune des surfaces de blocage 140 de l'épaulement interne peut comprendre une surface plane perpendiculaire à un axe longitudinal du tube extérieur 10.
Toujours en référence aux Figures 2 et 3, l'extrémité opérative 120 de chacun des loquets 116, 118 peut comprendre une surface externe latérale de contact 142 de forme prédéterminée complémentaire à une surface externe latérale correspondante 144 du tube extérieur 10 lorsque les loquets 116, 118 s'étendent dans leur position déployée.
Dans une réalisation, la surface externe latérale de contact 142 de l'extrémité
opérative 120 de chacun des loquets 116, 118 et chacune des surfaces externes latérales correspondantes 144 du tube extérieur 10 comprennent une portion cylindrique.
Dans une réalisation, tel qu'illustré sur les Figures 2 et 3, l'extrémité
opérative 120 de chacun des loquets 116, 118 comprend une surface externe latérale inférieure 146 s'étendant à un angle prédéterminé par rapport au tube de déverrouillage lorsque les loquets 116, 118 s'étendent dans leur position déployée. Le tube de déverrouillage 108 pousse ainsi chacun des loquets 116, 118 dans leur position
Dans une réalisation, tel qu'illustré, les deux portions s'étendent à 30 degrés par rapport à l'axe longitudinal du tube extérieur 10 lorsque les loquets 116, 118 s'étendent dans leur position déployée.
Dans la réalisation illustrée sur les Figures 2 et 3, l'extrémité opérative 120 de chacun des loquets 116, 118 comprend aussi une surface supérieure de blocage 138 de forme prédéterminée complémentaire à une surface de blocage correspondante 140 de l'épaulement interne 24 lorsque les loquets 116, 118 s'étendent dans leur position déployée.
Tel qu'illustré, chacune des surfaces de blocage 140 de l'épaulement interne peut comprendre une surface plane perpendiculaire à un axe longitudinal du tube extérieur 10.
Toujours en référence aux Figures 2 et 3, l'extrémité opérative 120 de chacun des loquets 116, 118 peut comprendre une surface externe latérale de contact 142 de forme prédéterminée complémentaire à une surface externe latérale correspondante 144 du tube extérieur 10 lorsque les loquets 116, 118 s'étendent dans leur position déployée.
Dans une réalisation, la surface externe latérale de contact 142 de l'extrémité
opérative 120 de chacun des loquets 116, 118 et chacune des surfaces externes latérales correspondantes 144 du tube extérieur 10 comprennent une portion cylindrique.
Dans une réalisation, tel qu'illustré sur les Figures 2 et 3, l'extrémité
opérative 120 de chacun des loquets 116, 118 comprend une surface externe latérale inférieure 146 s'étendant à un angle prédéterminé par rapport au tube de déverrouillage lorsque les loquets 116, 118 s'étendent dans leur position déployée. Le tube de déverrouillage 108 pousse ainsi chacun des loquets 116, 118 dans leur position
13-08/06/09 10:54 FAX 514 397 7600 FASKEN MARTINEAU la 020 Notre réf. : 279602.1 rentrée en coulissant dans sa position haute actionnée sur la surface externe latérale inférieure 146 de l'extrémité opérative 120 du loquet correspondant 116, 118.
Dans une réalisation, l'angle prédéterminé de chacune des surfaces externes latérales inférieures 146 est compris entre 15 et 30 degrés. Dans une autre réalisation, cet angle prédéterminé est de 23 degrés.
Dans la réalisation illustrée, les loquets 116, 118 sont conçus pour être maintenu en tout temps en contact avec le piston 122, même lorsqu'ils sont dans leur position rentrée. La personne de l'art appréciera que d'autres configurations pourraient être considérées.
Dans une réalisation, tel qu'illustré, les loquets 116, 118 sont attachés au corps de verrouillage 102 de manière décentrée par rapport à l'axe longitudinal de ce dernier.
En d'autres mots, l'axe de rotation de chaque loquet est diamétralement opposé
par rapport à l'autre sur un axe de symétrie perpendiculaire à l'axe longitudinal du corps de verrouillage 102.
La personne versée dans l'art appréciera que la configuration proposée peut permettre de réduire l'effort à exercer pour déverrouiller les loquets et de réduire aussi la course nécessaire à la rétractation des loquets.
Dans une réalisation, le piston 122 et chacun des loquets 116, 118 sont faits d'un matériau très résistant afin de résister convenablement aux forces qui s'y appliquent. Un acier à caractéristiques améliorées par traitement thermique ou par incorporation d'éléments chimiques, comme bien connu par une personne versée dans l'art, peut être utilisé. Dans une réalisation, le matériau utilisé
comprend un acier trempé.
Dans une autre réalisation, tel qu'illustré, une tête d'accrochage 200 est fixée dans le tube de déverrouillage 108 du côté d'une ouverture d'accès 30 du tube extérieur
Dans une réalisation, l'angle prédéterminé de chacune des surfaces externes latérales inférieures 146 est compris entre 15 et 30 degrés. Dans une autre réalisation, cet angle prédéterminé est de 23 degrés.
Dans la réalisation illustrée, les loquets 116, 118 sont conçus pour être maintenu en tout temps en contact avec le piston 122, même lorsqu'ils sont dans leur position rentrée. La personne de l'art appréciera que d'autres configurations pourraient être considérées.
Dans une réalisation, tel qu'illustré, les loquets 116, 118 sont attachés au corps de verrouillage 102 de manière décentrée par rapport à l'axe longitudinal de ce dernier.
En d'autres mots, l'axe de rotation de chaque loquet est diamétralement opposé
par rapport à l'autre sur un axe de symétrie perpendiculaire à l'axe longitudinal du corps de verrouillage 102.
La personne versée dans l'art appréciera que la configuration proposée peut permettre de réduire l'effort à exercer pour déverrouiller les loquets et de réduire aussi la course nécessaire à la rétractation des loquets.
Dans une réalisation, le piston 122 et chacun des loquets 116, 118 sont faits d'un matériau très résistant afin de résister convenablement aux forces qui s'y appliquent. Un acier à caractéristiques améliorées par traitement thermique ou par incorporation d'éléments chimiques, comme bien connu par une personne versée dans l'art, peut être utilisé. Dans une réalisation, le matériau utilisé
comprend un acier trempé.
Dans une autre réalisation, tel qu'illustré, une tête d'accrochage 200 est fixée dans le tube de déverrouillage 108 du côté d'une ouverture d'accès 30 du tube extérieur
-14-08/06/09 10:55 FAX 514 397 7600 FASKEN MARTINEAU l 021 Notre réf.: 279602.1 pour tirer le tube de déverrouillage 108 dans sa position haute activée et libérer les loquets 116, 118.
Dans une autre réalisation, l'élément du dispositif de forage qui est remonté
(non illustré) comprend un tube de carottier permettant d'obtenir une carotte.
Ainsi, 5 lorsque le foreur veut aller rechercher la tête de carottier et remonter la carotte, il envoie dans le puits un appareil de récupération. Celui-ci va venir s'amarrer à la pointe de la tête d'accrochage 200 à l'aide de pinces de repêchage (non illustrées).
Lorsque le foreur exercera une traction sur la pointe de la tête d'accrochage 200 qui est reliée au tube de déverrouillage 108, il va, en tirant sur le piston 122, relâcher la 10 tension dans le ressort 128 et ainsi libérer les loquets 116, 118. Le tube de déverrouillage 108 va alors venir d'abord s'appuyer sur les loquets 116, 118, puis, en continuant son mouvement vers le foreur, pousser les loquets 116, 118 à
l'intérieur du tube de déverrouillage 108 dans leur position rentrée. Une fois le dispositif de verrouillage 100 déverrouillé, le foreur pourra remonter la carotte à
l'aide d'un câble, comme il est bien connu dans l'art.
Tel que précédemment mentionné, le dispositif de verrouillage 100 permet d'effectuer une opération de forage lorsque le dispositif est verrouillé, et permet également de remonter une carotte obtenue pendant l'opération de forage lorsque le dispositif est déverrouillé.
De plus, le dispositif de verrouillage 100 peut aussi être utilisé pour des puits de forage orientés vers le haut. En effet, en offrant un dispositif de verrouillage dont la fiabilité est accrue puisqu'elle ne repose pas sur le simple effet de gravité
pour verrouiller les loquets, le foreur peut dorénavant effectuer des forages vers le haut sans craindre que le dispositif ne se déverrouille sans prévenir, ce qui est un grand avantage.
L'invention propose également une méthode de forage d'un puits de forage comprenant placer un dispositif de forage équipé d'un tube extérieur à
l'emplacement où le puits de forage doit être foré; fournir un dispositif de verrouillage
Dans une autre réalisation, l'élément du dispositif de forage qui est remonté
(non illustré) comprend un tube de carottier permettant d'obtenir une carotte.
Ainsi, 5 lorsque le foreur veut aller rechercher la tête de carottier et remonter la carotte, il envoie dans le puits un appareil de récupération. Celui-ci va venir s'amarrer à la pointe de la tête d'accrochage 200 à l'aide de pinces de repêchage (non illustrées).
Lorsque le foreur exercera une traction sur la pointe de la tête d'accrochage 200 qui est reliée au tube de déverrouillage 108, il va, en tirant sur le piston 122, relâcher la 10 tension dans le ressort 128 et ainsi libérer les loquets 116, 118. Le tube de déverrouillage 108 va alors venir d'abord s'appuyer sur les loquets 116, 118, puis, en continuant son mouvement vers le foreur, pousser les loquets 116, 118 à
l'intérieur du tube de déverrouillage 108 dans leur position rentrée. Une fois le dispositif de verrouillage 100 déverrouillé, le foreur pourra remonter la carotte à
l'aide d'un câble, comme il est bien connu dans l'art.
Tel que précédemment mentionné, le dispositif de verrouillage 100 permet d'effectuer une opération de forage lorsque le dispositif est verrouillé, et permet également de remonter une carotte obtenue pendant l'opération de forage lorsque le dispositif est déverrouillé.
De plus, le dispositif de verrouillage 100 peut aussi être utilisé pour des puits de forage orientés vers le haut. En effet, en offrant un dispositif de verrouillage dont la fiabilité est accrue puisqu'elle ne repose pas sur le simple effet de gravité
pour verrouiller les loquets, le foreur peut dorénavant effectuer des forages vers le haut sans craindre que le dispositif ne se déverrouille sans prévenir, ce qui est un grand avantage.
L'invention propose également une méthode de forage d'un puits de forage comprenant placer un dispositif de forage équipé d'un tube extérieur à
l'emplacement où le puits de forage doit être foré; fournir un dispositif de verrouillage
-15-08/06/09 10:55 FAX 514 397 7600 FASKEN MARTINEAU Z022 Notre réf. : 279602.1 tel que précédemment défini; attacher une tête de forage à une extrémité
inférieure du dispositif de verrouillage; descendre la tête de forage dans le tube extérieur;
verrouiller le dispositif de verrouillage à l'intérieur du tube extérieur; et forer le puits à
l'aide de la tête de forage.
Selon une réalisation, la méthode comprend en outre utiliser une tête de carottier pour obtenir une carotte d'échantillon; exercer une traction sur le tube de déverrouillage du dispositif de verrouillage pour déverrouiller le dispositif de verrouillage du tube extérieur; et remonter la carotte d'échantillon.
Selon une autre réalisation, la traction exercée sur le tube de déverrouillage du dispositif de verrouillage est effectuée à l'aide d'un moyen de préhension.
Le dispositif de verrouillage précédemment décrit est très avantageux puisqu'il permet d'améliorer la fiabilité des opérations tout en participant activement à la sécurité de l'opérateur. De plus, la personne de l'art appréciera que le décrochage de la tête de carottier est facilité.
Le dispositif de verrouillage tel que précédemment décrit peut aussi être fabriqué de façon moins coûteuse que les dispositifs de verrouillage existants, et leur maintenance s'en trouve facilitée puisque les risques de bris sont grandement réduits.
Bien que la présente invention ait été décrite à l'aide de mises en oeuvre spécifiques, il est entendu que plusieurs variations et modifications peuvent se greffer aux dites mises en oeuvre, et la présente invention vise à couvrir de telles modifications, usages ou adaptations de la présente invention suivant, en général, les principes de l'invention et incluant toute variation de la présente description, en accord avec la portée des revendications suivantes.
inférieure du dispositif de verrouillage; descendre la tête de forage dans le tube extérieur;
verrouiller le dispositif de verrouillage à l'intérieur du tube extérieur; et forer le puits à
l'aide de la tête de forage.
Selon une réalisation, la méthode comprend en outre utiliser une tête de carottier pour obtenir une carotte d'échantillon; exercer une traction sur le tube de déverrouillage du dispositif de verrouillage pour déverrouiller le dispositif de verrouillage du tube extérieur; et remonter la carotte d'échantillon.
Selon une autre réalisation, la traction exercée sur le tube de déverrouillage du dispositif de verrouillage est effectuée à l'aide d'un moyen de préhension.
Le dispositif de verrouillage précédemment décrit est très avantageux puisqu'il permet d'améliorer la fiabilité des opérations tout en participant activement à la sécurité de l'opérateur. De plus, la personne de l'art appréciera que le décrochage de la tête de carottier est facilité.
Le dispositif de verrouillage tel que précédemment décrit peut aussi être fabriqué de façon moins coûteuse que les dispositifs de verrouillage existants, et leur maintenance s'en trouve facilitée puisque les risques de bris sont grandement réduits.
Bien que la présente invention ait été décrite à l'aide de mises en oeuvre spécifiques, il est entendu que plusieurs variations et modifications peuvent se greffer aux dites mises en oeuvre, et la présente invention vise à couvrir de telles modifications, usages ou adaptations de la présente invention suivant, en général, les principes de l'invention et incluant toute variation de la présente description, en accord avec la portée des revendications suivantes.
-16-
Claims (34)
1. Dispositif de verrouillage pour un dispositif de forage comprenant un tube extérieur muni d'un épaulement interne, ledit dispositif de verrouillage comprenant:
un corps de verrouillage allongé comprenant une partie inférieure montable dans le tube extérieur et une partie supérieure allongée;
un tube de déverrouillage montable dans le tube extérieur autour du corps de verrouillage et apte à coulisser entre une position haute actionnée et une position basse de repos, ledit tube de déverrouillage comprenant au moins deux ouvertures latérales allongées réparties tout autour;
au moins deux loquets, chacun étant fixé de façon pivotante sur le corps de verrouillage et comprenant une extrémité opérative, chacun des loquets étant apte à
pivoter entre une position déployée dans laquelle l'extrémité opérative du loquet projette à l'extérieur du tube de déverrouillage par une des ouvertures correspondantes pour s'appuyer sous l'épaulement interne du tube extérieur afin de verrouiller le corps de verrouillage au tube extérieur et empêcher sa sortie et une position rentrée dans laquelle le loquet est rentré à proximité du corps de verrouillage afin de déverrouiller le corps de verrouillage du tube extérieur;
un piston tubulaire monté de façon coulissante autour du corps de verrouillage à proximité des extrémités opératives des loquets et étant solidaire du tube de déverrouillage; et un mécanisme à ressort à pression monté sur la partie supérieure du corps de verrouillage et pressant le piston vers les loquets afin de les maintenir dans leur position déployée de sorte à permettre une opération de forage, dans lequel une traction exercée sur le tube de déverrouillage solidaire du piston comprime le mécanisme à ressort de sorte à empêcher le piston de presser sur les loquets qui se positionnent dans leur position rentrée afin de permettre de remonter un élément du dispositif de forage.
un corps de verrouillage allongé comprenant une partie inférieure montable dans le tube extérieur et une partie supérieure allongée;
un tube de déverrouillage montable dans le tube extérieur autour du corps de verrouillage et apte à coulisser entre une position haute actionnée et une position basse de repos, ledit tube de déverrouillage comprenant au moins deux ouvertures latérales allongées réparties tout autour;
au moins deux loquets, chacun étant fixé de façon pivotante sur le corps de verrouillage et comprenant une extrémité opérative, chacun des loquets étant apte à
pivoter entre une position déployée dans laquelle l'extrémité opérative du loquet projette à l'extérieur du tube de déverrouillage par une des ouvertures correspondantes pour s'appuyer sous l'épaulement interne du tube extérieur afin de verrouiller le corps de verrouillage au tube extérieur et empêcher sa sortie et une position rentrée dans laquelle le loquet est rentré à proximité du corps de verrouillage afin de déverrouiller le corps de verrouillage du tube extérieur;
un piston tubulaire monté de façon coulissante autour du corps de verrouillage à proximité des extrémités opératives des loquets et étant solidaire du tube de déverrouillage; et un mécanisme à ressort à pression monté sur la partie supérieure du corps de verrouillage et pressant le piston vers les loquets afin de les maintenir dans leur position déployée de sorte à permettre une opération de forage, dans lequel une traction exercée sur le tube de déverrouillage solidaire du piston comprime le mécanisme à ressort de sorte à empêcher le piston de presser sur les loquets qui se positionnent dans leur position rentrée afin de permettre de remonter un élément du dispositif de forage.
2. Le dispositif de verrouillage selon la revendication 1, dans lequel chacune des ouvertures a une largeur prédéterminée pour recevoir l'extrémité opérative d'un des loquets correspondants de façon ajustée.
3. Le dispositif de verrouillage selon l'une quelconque des revendications 1 à
2, dans lequel le tube extérieur comprend un élément tubulaire destiné à être enfoui dans un puits de forage, un manchon adaptateur monté sur l'élément tubulaire et un manchon de verrouillage monté sur le manchon adaptateur.
2, dans lequel le tube extérieur comprend un élément tubulaire destiné à être enfoui dans un puits de forage, un manchon adaptateur monté sur l'élément tubulaire et un manchon de verrouillage monté sur le manchon adaptateur.
4. Le dispositif de verrouillage selon la revendication 3, dans lequel l'épaulement interne est formé par une extrémité du manchon de verrouillage s'étendant à
l'intérieur du manchon adaptateur.
l'intérieur du manchon adaptateur.
5. Le dispositif de verrouillage selon l'une quelconque des revendications 1 à
4, dans lequel l'extrémité opérative de chacun des loquets comprend une surface interne de contact de forme prédéterminée complémentaire à une surface externe latérale correspondante du piston lorsque les loquets s'étendent dans leur position déployée.
4, dans lequel l'extrémité opérative de chacun des loquets comprend une surface interne de contact de forme prédéterminée complémentaire à une surface externe latérale correspondante du piston lorsque les loquets s'étendent dans leur position déployée.
6. Le dispositif de verrouillage selon la revendication 5, dans lequel la surface interne de contact de l'extrémité opérative de chacun des loquets comprend au moins deux portions s'étendant à un angle compris entre 20 et 60 degrés par rapport à un axe longitudinal du tube extérieur lorsque les loquets s'étendent dans leur position déployée.
7. Le dispositif de verrouillage selon la revendication 6, dans lequel les au moins deux portions s'étendent à 30 degrés par rapport à l'axe longitudinal du tube extérieur lorsque les loquets s'étendent dans leur position déployée.
8. Le dispositif de verrouillage selon l'une quelconque des revendications 1 à
7, dans lequel l'extrémité opérative de chacun des loquets comprend une surface supérieure de blocage de forme prédéterminée complémentaire à une surface de blocage correspondante de l'épaulement interne lorsque les loquets s'étendent dans leur position déployée.
7, dans lequel l'extrémité opérative de chacun des loquets comprend une surface supérieure de blocage de forme prédéterminée complémentaire à une surface de blocage correspondante de l'épaulement interne lorsque les loquets s'étendent dans leur position déployée.
9. Le dispositif de verrouillage selon la revendication 8, dans lequel chacune des surfaces de blocage de l'épaulement interne comprend une surface plane perpendiculaire à un axe longitudinal du tube extérieur.
10. Le dispositif de verrouillage selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel l'extrémité opérative de chacun des loquets comprend une surface externe latérale de contact de forme prédéterminée complémentaire à une surface externe latérale correspondante du tube extérieur lorsque les loquets s'étendent dans leur position déployée.
11. Le dispositif de verrouillage selon la revendication 10, dans lequel la surface externe latérale de contact de l'extrémité opérative de chacun des loquets et chacune des surfaces externes latérales correspondantes du tube extérieur comprennent une portion cylindrique.
12. Le dispositif de verrouillage selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel l'extrémité opérative de chacun des loquets comprend une surface externe latérale inférieure s'étendant à un angle prédéterminé par rapport au tube de déverrouillage lorsque les loquets s'étendent dans leur position déployée, le tube de déverrouillage poussant chacun des loquets dans leur position rentrée en coulissant dans sa position haute actionnée sur la surface externe latérale inférieure de l'extrémité opérative du loquet correspondant.
13. Le dispositif de verrouillage selon la revendication 12, dans lequel l'angle prédéterminé de chacune des surfaces externes latérales inférieures est compris entre 15 et 30 degrés.
14. Le dispositif de verrouillage selon la revendication 13, dans lequel l'angle prédéterminé est de 23 degrés.
15. Le dispositif de verrouillage selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, dans lequel le tube de déverrouillage comprend une extrémité inférieure s'appuyant sur la partie inférieure du corps de verrouillage lorsque le tube s'étend dans sa position basse de repos.
16. Le dispositif de verrouillage selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, le dispositif comprenant en outre une goupille fendue pour attacher de façon solidaire le piston au tube de déverrouillage.
17. Le dispositif de verrouillage selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, le dispositif comprenant en outre une tête d'accrochage fixée dans le tube de déverrouillage à proximité d'une ouverture d'accès du tube extérieur pour tirer le tube de déverrouillage dans sa position haute activée et libérer les loquets.
18. Le dispositif de verrouillage selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, dans lequel le mécanisme à ressort comprend un ressort monté autour de la partie supérieure du corps de verrouillage, une rondelle de retenue et un écrou de retenue monté longitudinalement au corps de verrouillage pour retenir le ressort en pression contre le piston.
19. Le dispositif de verrouillage selon la revendication 18, dans lequel le ressort est comprimé entre 10% et 25% lorsque le tube de déverrouillage s'étend dans sa position basse de repos.
20. Le dispositif de verrouillage selon la revendication 19, dans lequel le ressort est comprimé à 17% lorsque le tube de déverrouillage s'étend dans sa position basse de repos.
21. Le dispositif de verrouillage selon l'une quelconque des revendications 1 à 20, dans lequel chacun des loquets est attaché au corps de verrouillage avec une goupille fendue.
22. Le dispositif de verrouillage selon l'une quelconque des revendications 1 à 21, dans lequel le corps de verrouillage est retenu dans le tube extérieur par l'intermédiaire d'un épaulement d'arrêt et d'une bague de suspension montés dans le tube extérieur.
23. Le dispositif de verrouillage selon l'une quelconque des revendications 1 à 22, dans lequel l'élément du dispositif de forage qui est remonté comprend un carottier permettant d'obtenir une carotte.
24. Le dispositif de verrouillage selon l'une quelconque des revendications 1 à 23, dans lequel le piston et chacun des loquets comprend un acier à
caractéristiques améliorées par traitement thermique.
caractéristiques améliorées par traitement thermique.
25. Le dispositif de verrouillage selon l'une quelconque des revendications 1 à 23, dans lequel le piston et chacun des loquets comprend un acier à
caractéristiques améliorées par incorporation d'éléments chimiques.
caractéristiques améliorées par incorporation d'éléments chimiques.
26. Le dispositif de verrouillage selon l'une quelconque des revendications 1 à 23, dans lequel le piston et chacun des loquets comprend un acier trempé.
27. Le dispositif de verrouillage selon l'une quelconque des revendications 1 à 26, dans lequel chacun des loquets est attaché au corps de verrouillage de manière décentrée par rapport à l'axe longitudinal du corps de verrouillage.
28. Utilisation du dispositif de verrouillage tel que défini selon l'une quelconque des revendications 1 à 27 pour permettre une opération de forage lorsque le dispositif est verrouillé, et pour permettre de remonter une carotte obtenue pendant l'opération de forage lorsque le dispositif est déverrouillé.
29. Utilisation du dispositif de verrouillage tel que défini selon l'une quelconque des revendications 1 à 27 dans des puits de forage orientés vers le haut.
30. Utilisation du dispositif de verrouillage tel que défini selon l'une quelconque des revendications 1 à 27 dans des puits de forage miniers.
31. Utilisation du dispositif de verrouillage tel que défini selon l'une quelconque des revendications 1 à 27 dans des puits de forage pétroliers.
32. Méthode de forage d'un puits de forage comprenant :
placer un dispositif de forage équipé d'un tube extérieur à l'emplacement où
le puits de forage doit être foré;
fournir un dispositif de verrouillage tel que défini dans l'une quelconque des revendications 1 à 27;
attacher une tête de forage à une extrémité inférieure dudit dispositif de verrouillage;
descendre la tête de forage dans le tube extérieur;
verrouiller le dispositif de verrouillage à l'intérieur du tube extérieur; et forer le puits à l'aide de la tête de forage.
placer un dispositif de forage équipé d'un tube extérieur à l'emplacement où
le puits de forage doit être foré;
fournir un dispositif de verrouillage tel que défini dans l'une quelconque des revendications 1 à 27;
attacher une tête de forage à une extrémité inférieure dudit dispositif de verrouillage;
descendre la tête de forage dans le tube extérieur;
verrouiller le dispositif de verrouillage à l'intérieur du tube extérieur; et forer le puits à l'aide de la tête de forage.
33. La méthode de forage selon la revendication 32, comprenant en outre:
utiliser une tête de carottier comprenant ladite tête de forage pour obtenir une carotte d'échantillon;
exercer une traction sur le tube de déverrouillage du dispositif de verrouillage pour déverrouiller le dispositif de verrouillage du tube extérieur; et remonter la carotte d'échantillon.
utiliser une tête de carottier comprenant ladite tête de forage pour obtenir une carotte d'échantillon;
exercer une traction sur le tube de déverrouillage du dispositif de verrouillage pour déverrouiller le dispositif de verrouillage du tube extérieur; et remonter la carotte d'échantillon.
34. La méthode de forage selon la revendication 33, dans laquelle la traction exercée sur le tube de déverrouillage du dispositif de verrouillage est effectuée à
l'aide d'un moyen de préhension.
l'aide d'un moyen de préhension.
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