EP0506919A1 - Tete d'injection motorisee munie d'un ensemble de mesure dynamometrique. - Google Patents

Tete d'injection motorisee munie d'un ensemble de mesure dynamometrique.

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EP0506919A1
EP0506919A1 EP91918502A EP91918502A EP0506919A1 EP 0506919 A1 EP0506919 A1 EP 0506919A1 EP 91918502 A EP91918502 A EP 91918502A EP 91918502 A EP91918502 A EP 91918502A EP 0506919 A1 EP0506919 A1 EP 0506919A1
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injection head
assembly
measuring assembly
main shaft
motorized
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E21B19/166—Arrangements of torque limiters or torque indicators
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E21B47/00—Survey of boreholes or wells
    • E21B47/12—Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling
    • E21B47/13—Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling by electromagnetic energy, e.g. radio frequency

Definitions

  • the present invention relates to an injection head provided with a dynamometric measurement assembly and, more particularly to such an injection head intended to rotate a drill pipe.
  • the first, and most classic, is the rotation table which is mounted on the floor of the drill mast and has a square or hexagonal opening intended to receive a drive rod of complementary section. The table is rotated and thus causes the rotation of the drill string.
  • the other type of device is the motorized injection head, where an electric or hydraulic motor, mounted adjacent to the movable block, is connected directly to the upper end of the drill string.
  • the engine is mounted on one. carriage which slides on rails arranged vertically on the mast thus allowing the carriage to move while absorbing the torque generated during drilling.
  • the object of the present invention is to overcome these drawbacks by proposing a motorized injection head provided with a dynamometric measuring assembly which is simple, reliable in construction and which makes it possible to carry out all types of maneuvers without dismantling the measuring assembly. .
  • the invention provides a motorized injection head, intended to drive in rotation a drill pipe, comprising a motor provided with a main shaft, characterized in that the injection head further comprises an assembly measuring device, comprising at least one sensor, mounted on an extension of the main shaft adjacent to the motor outlet.
  • FIG. 1 is a perspective view of a motorized injection head provided with a dynamometric measuring assembly according to the present invention
  • FIG. 2 is a perspective view of a measuring assembly intended to be mounted in the injection head of FIG. 1.
  • FIG. 1 a motorized injection head 10 fixedly mounted on a carriage 12 provided with rollers 14 which allow it to slide on two rails 16 arranged vertically and integral with the drilling mast (not shown).
  • the injection head 10 comprises an engine 18 which may be electric or hydraulic and which comprises a hollow main shaft 20 which is connected by a bearing to a head injectior: 22 also fixedly mounted on the carriage 12.
  • the injection head is suspended from the hook 24 of the movable block 26 which is part of the mast winch (not shown).
  • the injection head 22 is supplied with mud, in a known manner, by a flexible conduit 28 connected to a source of pressurized mud (not shown).
  • Below the motor 18, and connected thereto by torque transmission arms 30, are the automatic key assembly 32 and 34 of the elevator 36.
  • the dynamometric measurement assembly 38 is disposed between the motor 18 and the automatic key assembly 32 and the elevator 36.
  • the dynamometric measuring assembly represented at 38, comprises a hollow shaft 40 which can be either an extension of the main shaft 20 or, in a preferred embodiment, a sub-assembly intended to be mounted on the main shaft 20 by a thread (not shown) and disposed adjacent to the outlet of the motor 18.
  • the hollow shaft 40 has, at its lower end, a male thread 42 intended to cooperate with a corresponding female thread at the upper end of the drill string (not shown).
  • the dynamometric measurement assembly 38 comprises a series of sensors mounted fixed on its outer surface and forming a measurement assembly.
  • the assembly includes two traction gauges 44 and 46, a couple 48, 50 of torsion gauges, a temperature gauge 52, a couple of longitudinal accelerometers 54, 56, and three transverse accelerometers 58, 60, 62.
  • the assembly is provided with a pressure sensor 64.
  • the data generated by the sensors are processed by an electronic conditioning circuit 66 which allows digital multiplexing of the signals.
  • the electronic circuit is connected to a pair of annular tracks 68, 70 arranged around the shaft 40.
  • a brush holder assembly 72 mounted in rotation relative to the shaft 40, is intended to pick up the signals from the annular tracks 68 , 70.
  • This assembly 72 is connected to a connector 74 disposed on a flange 76 also mounted free to rotate on the shaft 40, the whole forming a rotating collector assembly.
  • the signals are sent to a processing center distant from the drill mast by an ordinary transmission cable 78.
  • the signals can be sent by radio or by magnetic induction.
  • a sheath 80 is intended to be mounted on the flange 76 to protect the various sensors.
  • a centralized measuring assembly is arranged integrally in the motorized injection head so as not to require additional operation on the part of the driller.

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Abstract

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

Description

TETE D'INJECTION MOTORISEE MUNIE D'UN ENSEMBLE DE MESURE DYNAMOMETRIQUE
La présente invention se rapporte à une tête d'injection munie d'un ensemble de mesure dynamométrigue et, plus particulièrement à une telle tête d'injection destinée à entraîner en rotation une tige de forage.
Il existe deux types de dispositifs qui peuvent être utilisés sur un mât de forage pour entraîner en rotation un train de tiges. Le premier, et le plus classique, est la table de rotation qui est montée sur le plancher du mât de forage et comporte une ouverture carrée ou hexagonale destinée à recevoir une tige d'entraînement de section complémentaire. La table est mise en rotation et provoque ainsi la rotation du train de tiges.
L'autre type de dispositif est la tête d'injection motorisée, où un moteur électrique ou hydraulique, monté adjacent au moufle mobile, est relié directement à l'extrémité supérieure du train de tiges. Le moteur est monté sur un . chariot qui coulisse sur des rails disposés verticalement sur le mât permettant ainsi le déplacement du chariot tout en absorbant le couple généré lors du forage.
D'autre part, il existe des ensembles de mesure dynamométrique qui sont destinés à être montés sur le train de tiges afin de pouvoir mesurer les efforts et capter les vibrations diverses de ce dernier qui sont générées lors du forage et qui peuvent être caractéristiques soit du comportement du train de tiges, soit de l'état d'usure de l'outil, ou encore du type de roche en cours de destruction. La demande de brevet FR 89 08649 déposée le 28 Juin 1989 au nom de la demanderesse décrit un tel ensemble de mesure dynamométrique pour tige de forage dans lequel une série de capteurs est montée sur un élément de tige de forage de longueur réduite, plus communément appelé "sub". Ce dispositif est monté sur l'extrémité supérieure du train de tiges en dessous de la clef automatique qui est disposée à la sortie du moteur. Malgré ces avantages, le positionnement de l'ensemble de mesure dynamométrique en dessous de la clef dynamomêtrique est une source de difficultés car, lors de certaines manoeuvres, par exemple le retrait de quelques éléments seulement du train de tiges tout en maintenant la circulation de la boue, il faut préalablement retirer l'ensemble de mesure. Un temps supplémentaire, résultant de ce retrait et remontage de l'ensemble de mesure, s'ajoute, donc, à la manoeuvre. La présente invention a pour objet de pallier ces inconvénients en proposant une tête d'injection motorisée munie d'un ensemble de mesure dynamométrique qui est de construction simple, fiable et qui permet de réaliser tout type de manoeuvres sans démontage de l'ensemble de mesure. Pour ce faire, l'invention propose une tête d'injection motorisée, destinée à entraîner en rotation une tige de forage, comprenant un moteur muni d'un arbre principal caractérisée en ce que la tête d'injection comprend, de plus, un ensemble de mesure, comportant au moins un capteur, monté sur une prolongation de l'arbre principal adjacente à la sortie du moteur.
D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après faite, à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 est une vue en perspective d'une tête d'injection motorisée munie d'un ensemble de mesure dynamométrique selon la présente invention,
- la figure 2 est une vue en perspective d'un ensemble de mesure destiné à être monté dans la tête d'injection de la figure 1.
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 18 gui peut être électrique ou hydraulique et qui comporte un arbre principal 20 creux qui est relié par un roulement à une tête d'injectior: 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 mât (non représenté) . La tête d'injection 22 est alimentée en boue, de façon connue, par un conduit flexible 28 relié à une source de boue sous pression (non représentée) . En dessous du moteur 18, et reliés à celui-ci par des bras de transmission de couple 30, se trouvent l'ensemble de clef automatique 32 et 34 de l'élévateur 36.
Selon l'invention, l'ensemble de mesure dynamométrique 38 est disposé entre le moteur 18 et l'ensemble de clef automatique 32 et l'élévateur 36.
Comme représenté sur la figure 2, l'ensemble de mesure dynamométrique, représenté en 38, comprend un arbre creux 40 qui peut être soit une prolongation de l'arbre principal 20, soit, dans un mode de réalisation préféré, un sous-ensemble destiné à être monté sur l'arbre principal 20 par un filetage (non représenté) et disposé adjacent à la sortie du moteur 18. L'arbre creux 40 comporte, à son extrémité inférieure, un filetage 42 mâle destiné à coopérer avec un filetage femelle correspondant à l'extrémité supérieure du train de tiges (non représentés) .
L'ensemble de mesure dynamométrique 38 comprend une série de capteurs montés fixes sur sa surface extérieure et formant un ensemble de mesure. Dans l'exemple illustré, l'ensemble comporte deux jauges de traction 44 et 46, un couple 48, 50 de jauges de torsion, une jauge de température 52, un couple d'acceleromètres longitudinaux 54, 56, et trois acceleromètres transversaux 58, 60, 62. De plus, l'ensemble est muni d'un capteur de pression 64. Les données générées par les capteurs sont traitées par un circuit électronique de conditionnement 66 qui permet un multiplexage numérique des signaux. Le circuit électronique est relié à une paire de pistes annulaires 68, 70 disposées autour de l'arbre 40. Un ensemble porte-balais 72, monté en rotation par rapport à l'arbre 40, est destiné à relever les signaux des pistes annulaires 68, 70. Cet ensemble 72 est relié à un connecteur 74 disposé sur une collerette 76 également montée libre en rotation sur l'arbre 40, le tout formant un ensemble collecteur tournant. Les signaux sont envoyés à un centre de traitement éloigné du mât de forage par un câble de transmission 78 ordinaire. Dans un mode de réalisation alternatif, les signaux peuvent être envoyés par radio ou par induction magnétique. Un fourreau 80 est destiné à être monté sur la collerette 76 pour protéger les divers capteurs.
Ainsi, grâce à la présente invention un ensemble de mesure centralisé est disposé de manière intégrale dans la tête d'injection motorisée de façon à ne pas nécessiter de manoeuvre supplémentaire de la part du foreur.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Tête d'injection motorisée, destinée à entraîner en rotation une tige de forage, comprenant un moteur (18) muni d'un arbre principal (20) , un élévateur (36) et un ensemble de mesure (38) , comportant au moins un capteur
(44 à 64), monté sur une prolongation de l'arbre principal (20) caractérisé en ce que l'ensemble de mesure (38) est monté adjacente à la sortie du moteur (18) entre le moteur (18) et l'élévateur (36) .
2 - Tête d'injection motorisée selon la revendication 1 caractérisée en ce que l'ensemble de mesure est disposé sur un sous-ensemble (40) destiné à être monté sur l'arbre principal (20) à la sortie du moteur (20) . 3 - Tête d'injection motorisée selon la revendication 1 ou 2 caractérisée en ce que l'ensemble de mesure est relié à un centre de traitement par un câble (78) , le câble (78) étant relié aux capteurs (44 à 64) par un ensemble collecteur tournant. 4 - Tête d'injection motorisée selon la revendication 1 ou 2 caractérisée en ce que l'ensemble de mesure est relié à un centre de traitement par radio ou par induction magnétique.
5 - Tête d'injection motorisée selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que l'ensemble de mesure comprend une jauge de torsion (48, 50), une jauge de traction (44, 46) et des acceleromètres (54 à 62).
EP91918502A 1990-10-19 1991-10-17 Tete d'injection motorisee munie d'un ensemble de mesure dynamometrique Expired - Lifetime EP0506919B1 (fr)

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