EP0995010B1 - Carottier - Google Patents

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Publication number
EP0995010B1
EP0995010B1 EP98933379A EP98933379A EP0995010B1 EP 0995010 B1 EP0995010 B1 EP 0995010B1 EP 98933379 A EP98933379 A EP 98933379A EP 98933379 A EP98933379 A EP 98933379A EP 0995010 B1 EP0995010 B1 EP 0995010B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
core
suspension
assembly
tube
inner tube
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP98933379A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0995010A1 (fr
Inventor
Philippe Fanuel
Paul Serron
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
DII Industries LLC
Original Assignee
Halliburton Energy Services Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Halliburton Energy Services Inc filed Critical Halliburton Energy Services Inc
Publication of EP0995010A1 publication Critical patent/EP0995010A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0995010B1 publication Critical patent/EP0995010B1/fr
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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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
    • 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
    • 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
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/46—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts
    • E21B10/48—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts the bit being of core type
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a core barrel, in particular in the field of oil prospecting, comprising, on the one hand, an outer tube and a coring ring which form a external assembly and, on the other hand, an internal tube which forms with a carrot inside of it, and with part of the formations arranged under the foot of the carrot, an interior assembly, means of suspension and guide being provided to maintain the interior assembly in the whole exterior.
  • the inventors of the present invention resolutely chose to go against the grain with respect to the practice explained above and to consider that the inner tube and the core which is lodged there as as coring progresses must be relieved of the constraints that the above exterior assembly undergoes during the same coring and transmits to the interior assembly.
  • the suspension means and guide are arranged so that, at least at the location of these means, the interior assembly preserves, in relation to the whole exterior, a defined freedom of movement axial, radial and angular in order to isolate at at least partially the interior assembly of the brutal movements of the exterior assembly due to coring and thus protect the carrot contained in the inner tube and the formations located near the foot of said carrot.
  • the suspension and guide means comprise at least one stop swivel for suspension and support of the inner tube in the tube exterior, this stop being mounted therewith a radial, axial clearance and angular higher than the usual clearance.
  • the suspension and guide means include means for hydrostatic bearing in which pressurized core fluid form, during coring, one or more elastic cushions of radial, axial and angular localization.
  • means are arranged therein to maintain during core, in cooperation with the effects of fluid pressure coring on the interior assembly, the latter in lift in the exterior set between the limits of said freedom of movement and the aforementioned game.
  • Figure 1 shows an anterior end of a core barrel in which the present invention can be implemented.
  • Figure 2 shows the core sampler of Figure 1 at the location of the rear end of the inner tube and the suspension thereof in the outer tube.
  • Figure 3 shows on a larger scale the location of said suspension of the inner tube in the outer tube.
  • Figure 4 shows the ends on a larger scale anterior and inner tubes and the core bit.
  • FIG. 5 shows an embodiment of a means of intermediate guide implementing the present invention.
  • Figure 6 shows another embodiment of the suspension of the inner tube in the outer tube.
  • Figure 7 shows another variant of the means of suspension and / or guide of the inner tube in the outer tube.
  • Figure 8 shows a cross section along the plane VII-VII of figure 7.
  • Figure 9 shows, at the location of the posterior end of the inner tube and the suspension thereof in the outer tube, a "wireline" type corer whose anterior end can be similar to that shown in Figure 1.
  • Figure 10 shows, in a view similar to that of the Figure 9, an embodiment of a core barrel whose inner tube does not cannot be removed from the outer tube by the "wireline" technique.
  • Figure 11 shows on a larger scale the location of suspension mentioned above in Figure 10, the inner tube occupying a support position in the outer tube.
  • Figure 12 shows on the same scale as that of Figure 11, the same place of suspension, the inner tube occupying a so-called lift position in the outer tube.
  • the core barrel 1 ( Figures 1 and 2) of the invention comprises, from a share, an outer tube 2 and a core bit 3 which can be considered as forming an external assembly 4 and, on the other hand, at minus an inner tube 5 which can be considered as forming, with a core 6 possibly present inside of it, a interior set 7.
  • a core 6 possibly present inside of it, a interior set 7.
  • Means 9 for suspending and guiding the interior assembly 7, essentially of the interior tube 5, in the exterior assembly 4 are provided.
  • the means 9 for suspension and guide are arranged so that the interior assembly 7 preserved, at least in the place of these, compared to the whole exterior 4 greater freedom of movement than usual, axially, radially and angularly relative to the longitudinal axis of the exterior assembly 4.
  • element 13 carries for this purpose a male thread ( Figure 3) and the element 14 a female thread or vice versa.
  • a radial clearance can also be provided between said rotary stop 12 and, on the one hand, the elements 13, 14, and, on the other hand, the clamping elements 16 and 17.
  • the means 9 for suspension and guidance have at least one bearing 20 (Figures 1 and 4) and / or 21 ( Figure 5) radial support of the inner tube 5 in the outer assembly 4, this bearing 20, 21 being arranged so as to allow between the outer tubes 2 and inside 5 a radial clearance ( Figures 1 and 4), axial ( Figures 4 and 5) and angular (by a combination of radial and axial clearances greater than games usually adjusted).
  • the bearing 21 presents, for the part of the tube interior 5 which constitutes the tree, a barrel-shaped so as to increase possible angular play between the axes of the inner tubes 5 and exterior 2, and therefore flexibility of the mechanical connection to this place.
  • the means 9 for suspension and guidance may comprise (FIG. 6) elastic means 22.
  • These elastic means 22, intended for them also to soften the mechanical connection between the exterior assemblies 4 and interior 7 and to absorb shock transmission, may include rings 23 of rubber or synthetic material arranged by example above and below the mounted rotary stop 12, for the rest, like that of FIG. 3. These rings 23 can include annular beads 23A intended to cooperate with grooves in surrounding parts to ensure positioning adequate reciprocal of the constituent elements thus stacked.
  • the means 9 for suspending and guidance may include (FIG. 7) hydro-static bearing means 24 in which pressurized coring fluid, arriving from the surface by a central conduit 25 and exiting by radial conduits 26 shape during coring, between a cylindrical inner wall or conical 27 of the external assembly 4 and, opposite, an external wall cylindrical or conical 28 of the interior assembly 7, one or more cushions radial and angular localization elastic of this set interior 7 relative to the exterior assembly 4.
  • Adjustment and distribution of the coring fluid flow between the radial conduits 26 and standard connecting conduits 29 supplying the fluid from the central conduit 25 at the interval between the outer 2 and inner 5 tubes provides a pressure difference causing a centrifugal radial flow from the radial conduits 26, for example in chambers oblong 31 whose dimension (longitudinal) is visible in Figure 7 and the other dimension of which is visible in Figure 8.
  • Each room oblong 31 can then cause a cushion of fluid between the walls 27 and 28.
  • FIG. 9 shows a case of a core barrel 1 of the "wireline” type, in which the inner tube 5 is suspended in the outer assembly 4 due to its own weight and the pressure of the coring fluid arriving in 32 from the ground surface.
  • means 33 can be arranged to keep in progress coring, in cooperation with the effects of fluid pressure coring pushing the inner tube 5 down and with friction carrot 6 entering this inner tube 5, the latter in lift in the exterior assembly 4 between the limits of said freedom movement and the aforementioned game.
  • the means 33 can include example a set of bristles, or another coating, (not shown) disposed on the inner wall of the inner tube 5 to oppose with a known resistance to the entry of the core 6 into this tube 5.
  • the means 33 may alternatively include means for regulating the escape of a fluid contained in the inner tube 5, arranged so to oppose by an exhaust controlled a known resistance at the entry of the core 6 into the tube 5.
  • Means 33 may include a combination of coring fluid passages 34, including outlet ports 35 open onto a peripheral surface of the interior assembly 7, and internal surfaces 36 and 37 of the external assembly 4 which have different diameters.
  • the fluid outlet orifices 35 occupy at rest a position, shown in Figures 9 and 11, in which they face an internal surface 36 separated, so as to allow an exit therefrom not throttled with the coring fluid.
  • the inner tube 5 will tend to be pushed back by the carrot 6 in opposite direction in advance S of the core drilling, so as no longer to be pressed against a suspension shoulder 38 (FIGS. 9 and 11) of the exterior assembly 4. Therefore, the orifices 35 occupy a position shown in the figure 12, in which they gradually face another surface internal 37 less spaced from the orifices 35, so as to gradually throttle the outlet of the coring fluid and therefore increase its pressure upstream of the orifices 35 as the interior assembly 7 goes up in the exterior assembly 4.
  • the pressure increase will have tendency to push back in the direction of advance S of the core assembly interior 7 and a balance will be sought thus, away from the shoulder 38, between opposing thrusts due to said known resistance and the increase in fluid pressure which results from its constriction progressive.
  • the interior assembly 7 comprises at the rear end of its suspension and / or guide means 9 a gripping means 39, known per se in the technique of "wireline", from the inner tube 5 to at least remove it (with a core 6) of the outer tube 2.
  • the interior assembly 7 is similar to that of FIG. 9, except that it does not include any means gripping 39 because, for example due to a diameter restricted interior of the outer tube 4 upstream of the interior assembly 7 (considering the direction of flow of the coring fluid in the core barrel), the interior assembly 7 cannot be reassembled by said "wireline” technique.
  • the configuration of the conduits passage of the coring fluid from location 32 and directed towards the anterior end of the core barrel 1 may be different from that of Figure 9 and present for example a funnel shape. Pressure of this fluid at location 32 is transformed into the pushing force of the tube inside 5 in direction S towards said anterior end of the core barrel 1, in the coring position, to the exclusion of all mechanical means.
  • FIG. 7 shows, as a variant, that the means 9 of suspension and guide may include a ball joint 40 for increase the flexibility of mechanical connections between assemblies exterior 4 and interior 7.
  • Figure 4 shows that advantageously the crown 3 has an internal passage 41 whose diameter is greater than that that presents one or more knives 42: closest to its axis of rotation and intended to determine the external diameter of the core 6.
  • This is intended to give play to this place, so as to reduce a embedding the carrot 6 in the crown 3, and therefore not solicit this carrot 6 by unfavorable reactions from the crown 3 during work.
  • This embedding can also be reduced by reducing as much as possible the axial length of the so-called the internal guard 48 (FIGS. 1 and 4) of the crown 3 (that is to say the passage provided in it for the carrot 6).
  • the geometric dimensions of the means of suspension and guide 8 are preferably optimized in particular to increase clearances between these exterior 4 and interior 7 assemblies, to reduce diameters and / or lengths (for example to reduce or avoid as soon as built-in) compared to what the skilled person has tendency to do so far.
  • a labyrinth seal 49 disposed on a body part 50 of the means suspension 9, below the rotating ball stop 12 (or, if applicable ball joint).
  • the labyrinth seal 49 may consist, for example, of an annular seal 51, mounted tight on the body part 50, and a ring support 52 which, for example, cooperates with the suspension shoulder 38 as described above and which has an annular groove in which the annular seal 51 can be housed with annular games.
  • a middle tube between the outer 2 and inner 5 tubes and substantially coaxial to these, may, as the case may be, be part of the exterior assembly 4 or of the interior assembly 7.

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Description

La présente invention concerne un carottier, en particulier dans le domaine de la prospection pétrolière, comprenant, d'une part, un tube extérieur et une couronne de carottage qui forment un ensemble extérieur et, d'autre part, un tube intérieur qui forme avec une carotte présente à l'intérieur de celui-ci, et avec une partie des formations disposée sous le pied de la carotte, un ensemble intérieur, des moyens de suspension et de guidage étant prévus pour maintenir l'ensemble intérieur dans l'ensemble extérieur.
On connaít de nombreux carottiers de ce genre, notamment suivant la FR-A-2.197.109. Leurs moyens de suspension et de guidage forment entre les ensembles extérieur et intérieur des liaisons mécaniques du type à palier, à action radiale et à encastrement, et du type à butée(s) à double effet. Il est alors usuel d'y avoir au moins une liaison mécanique supérieure, souvent du type à butée à l'extrémité postérieure du tube intérieur, en considérant un sens d'avance du carottier dans le sol, et une liaison mécanique inférieure du type à palier et encastrement (dans la couronne par exemple) à l'extrémité antérieure du tube intérieur. Il peut également y avoir des liaisons mécaniques intermédiaires, usuellement du type à palier et encastrement, notamment dans le cas où le carottage doit être effectué dans une position fortement inclinée par rapport à la verticale ou même dans une position horizontale.
Dans la recherché d'un carottier apte à fournir une carotte la plus intacte possible et la plus représentative possible des formations sondées, l'homme de métier tend à rendre sévères, c'est-à-dire par exemple à tolérance étroite, les liaisons mécaniques entres les ensembles extérieur et intérieur définis ci-dessus, afin d'obtenir un guidage le plus efficace possible du tube intérieur autour de la carotte.
Il s'avère cependant que les carottes obtenues peuvent être fortement endommagées à la suite des vibrations et à-coups transmis par le train de tiges qui commande le carottier, par le phénomène dit du "whirling" ou tournoiement de la couronne de carottage dans son trou, autour de son axe de rotation, et de la rotation de ce dernier autour de l'axe du trou, contre la paroi interne pseudo-cylindrique du trou de diamètre supérieur à celui de la couronne, ainsi que par l'accrochage de celle-ci dans la formation à carotter, etc., c'est-à-dire à la suite d'une action défavorable de l'ensemble extérieur sur l'ensemble intérieur.
Les inventeurs de la présente invention ont résolument choisi d'aller à contresens par rapport à la pratique expliquée ci-dessus et de considérer que lé tube intérieur et la carotte qui s'y logé à mesure que le carottage progresse doivent être soulagés des contraintes que l'ensemble extérieur susdit subit au cours de ce même carottage et transmet à l'ensemble intérieur.
A cet effet, suivant l'invention, les moyens de suspension et de guidage sont agencés de manière à ce que, au moins à l'endroit de ces moyens, l'ensemble intérieur conserve, par rapport à l'ensemble extérieur, une liberté de mouvement déterminée axiale, radiale et angulaire afin d'isoler au moins partiellement l'ensemble intérieur des mouvements brutaux de l'ensemble extérieur dus au carottage et de protéger ainsi la carotte contenue dans le tube intérieur et les formations situées à proximité du pied de ladite carotte.
A la suite de cela, il est ainsi apparu de façon surprenante que des contraintes brutales de l'ensemble extérieur ne sont plus transmises, ou le sont de façon très réduite, à la carotte qui n'en conserve que mieux son intégrité.
Il est aussi apparu à la suite de cela que le matériel du carottier subit nettement moins de contraintes et est mieux préservé que par le passé en ce qui concerne des destructions par choc, par forçage de pièces l'une sur l'autre, etc., et sur la carotte.
Suivant une forme de réalisation de l'invention, les moyens de suspension et de guidage comportent au moins une butée tournante de suspension et d'appui du tube intérieur dans le tube extérieur, cette butée y étant montée avec un jeu radial, axial et angulaire supérieur au jeu usuel.
Suivant une forme de réalisation particulière de l'invention, les moyens de suspension et de guidage comportent des moyens de palier hydrostatique dans lequel du fluide de carottage sous pression forme, en cours de carottage, un ou des coussins élastiques de localisation radiale, axiale et angulaire.
Suivant une forme de réalisation avantageuse du carottier de l'invention, des moyens y sont agencés pour maintenir en cours de carottagé, en coopération avec les effets de la pression du fluide de carottage sur l'ensemble intérieur, ce dernier en sustentation dans l'ensemble extérieur entre les limites de ladite liberté de mouvement et du jeu précité.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront des revendications secondaires et de la description des dessins qui sont annexés au présent mémoire et qui illustrent à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation avantageuses de l'invention représentées schématiquement, en coupe axiale sauf indication contraire, avec brisures et éventuellement à des échelles différentes.
La figure 1 montre une extrémité antérieure d'un carottier dans lequel peut être mis en oeuvre la présente invention.
La figure 2 montre le carottier de la figure 1 à l'endroit de l'extrémité postérieure du tube intérieur et de la suspension de celui-ci dans le tube extérieur.
La figure 3 montre à une plus grande échelle l'endroit de ladite suspension du tube intérieur dans le tube extérieur.
La figure 4 montre à une plus grande échelle les extrémités antérieures des tubes intérieur et extérieur et la couronne de carottage.
La figure 5 montre une forme de réalisation d'un moyen de guidage intermédiaire mettant en oeuvre la présente invention.
La figure 6 montre une autre forme de réalisation de la suspension du tube intérieur dans le tube extérieur.
La figure 7 montre une autre variante des moyens de suspension et/ou de guidage du tube intérieur dans le tube extérieur.
La figure 8 montre une coupe transversale suivant le plan VII-VII de la figure 7.
La figure 9 montre, à l'endroit de l'extrémité postérieure du tube intérieur et de la suspension de celui-ci dans le tube extérieur, un carottier du type dit "wireline" dont l'extrémité antérieure peut être semblable à celle représentée à la figure 1.
La figure 10 montre, dans une vue semblable à celle de la figure 9, une forme de réalisation d'un carottier dont le tube intérieur ne peut pas être retiré du tube extérieur par la technique du "wireline".
La figure 11 montre à une plus grande échelle l'endroit de suspension précité de la figure 10, le tube intérieur occupant une position en appui dans le tube extérieur.
La figure 12 montre à la même échelle que celle de la figure 11, le même endroit de suspension, le tube intérieur occupant une position dite en sustentation dans le tube extérieur.
Dans les différentes figures, les mêmes notations de référence désignent des éléments identiques ou analogues.
Le carottier 1 (figures 1 et 2) de l'invention comprend, d'une part, un tube extérieur 2 et une couronne de carottage 3 qui peuvent être considérés comme formant un ensemble extérieur 4 et, d'autre part, au moins un tube intérieur 5 qui peut être considéré comme formant, avec une carotte 6 éventuellement présente à l'intérieur de celui-ci, un ensemble intérieur 7. On peut aussi considérer qu'au moins une partie des formations disposées sous le pied de la carotte 6 fait partie de l'ensemble intérieur 7. Des moyens 9 de suspension et de guidage de l'ensemble intérieur 7, essentiellement du tube intérieur 5, dans l'ensemble extérieur 4 sont prévus.
Suivant l'invention, les moyens 9 de suspension et de guidage sont agencés de manière à ce que l'ensemble intérieur 7 conservé, au moins à l'endroit de ceux-ci, par rapport à l'ensemble extérieur 4 une liberté de mouvement déterminée supérieure à celle usuelle, axialement, radialement et angulairement par rapport à l'axe longitudinal de l'ensemble extérieur 4.
Cette liberté déterminée, ou cette liaison moins sévère qu'usuellement entre ensembles extérieur 4 et intérieur 7, empêche que des mouvements brutaux, d'une amplitude définie, de l'ensemble extérieur 4 soient communiqués au tube intérieur 5 et par celui-ci à la carotte 6 qui serait alors endommagée par ces mouvements brutaux et/ou qui serait chaque fois cassée, à son pied, de la partie de formations située sous celui-ci. Une carotte 6 ainsi cassée présente des discontinuités artificielles par rapport à la formation carottée et n'en montre donc pas la réelle nature. Une carotte 6 ainsi cassée et/ou endommagée présente de plus un risque considérable, directement lié au nombre de discontinuités produites, de blocage dans le tube intérieur 5 par rapport à une carotte 6 continue, si possible d'une pièce.
Dans une forme de réalisation de l'invention, les moyens 9 de suspension et de guidage comportent (figure 3) au moins une butée tournante 12, par exemple à billes, pour la suspension et l'appui du tube intérieur 5 dans le tube extérieur 2. Selon l'invention, cette butée. 12 est montée avec un jeu radial, axial et angulaire supérieur au jeu usuellement ajusté dans le métier. Pour ce faire, la butée 12 est tenue, avec un jeu axial choisi,
  • du côté de son diamètre interne, entre deux éléments 13 et 14 vissés par exemple à bloc l'un dans l'autre et supportant, par un filet mâle 15, le tube intérieur 5 proprement dit (non représenté), et
  • du côté de son diamètre externe, entre deux éléments de serrage 16 et 17 du tube extérieur 4 vissés également l'un dans l'autre et fixant un anneau 18 de butée (du type circlips).
Pour pouvoir être vissés l'un dans l'autre, il ne dépend que d'un choix et de contingences de construction que l'élément 13 porte à cet effet un filet mâle (figure 3) et l'élément 14 un filet femelle ou vice versa.
Comme le montre la figure 3, un jeu radial peut également être prévu entre ladite butée tournante 12 et, d'une part, les éléments 13, 14, et, d'autre part, les éléments de serrage 16 et 17.
La combinaison des jeux axiaux et radiaux décrits au sujet de la figure 3 donne à ce montage un jeu angulaire entre l'axe du tube intérieur 5 et celui du tube extérieur 2.
Dans une autre forme de réalisation, séparément ou en plus de ce qui précède, les moyens 9 de suspension et de guidage comportent au moins un palier 20 (figures 1 et 4) et/ou 21 (figure 5) d'appui radial du tube intérieur 5 dans l'ensemble extérieur 4, ce palier 20, 21 étant agencé de façon à autoriser entre les tubes extérieur 2 et intérieur 5 un jeu radial (figures 1 et 4), axial (figures 4 et 5) et angulaire (par combinaison des jeux radiaux et axiaux supérieurs aux jeux usuellement réglés).
A la figure 5, le palier 21 présente, pour la partie du tube intérieur 5 qui en constitue l'arbre, une forme de tonneau de façon à augmenter un jeu angulaire possible entre les axes des tubes intérieur 5 et extérieur 2, et donc une souplesse de la liaison mécanique à cet endroit.
Suivant une forme de réalisation particulière de l'invention, les moyens 9 de suspension et de guidage peuvent comporter (figure 6) des moyens élastiques 22. Ces moyens élastiques 22, destinés eux aussi à assouplir la liaison mécanique entre les ensembles extérieur 4 et intérieur 7 et à amortir une transmission de chocs, peuvent comporter des bagues 23 en caoutchouc ou matière synthétique disposées par exemple au-dessus et en dessous de la butée tournante 12 montée, pour le reste, comme celle de la figure 3. Ces bagues 23 peuvent comporter des bourrelets annulaires 23A destinés à coopérer avec des gorges des pièces entourantes en vue d'assurer un positionnement réciproque adéquat des éléments constitutifs ainsi empilés.
Avantageusement, les moyens 9 de suspension et de guidage peuvent comporter (figure 7) des moyens de palier hydro-statique 24 dans lequel du fluide de carottage sous pression, arrivant de la surface par un conduit central 25 et sortant par des conduits radiaux 26 forme en cours de carottage, entre une paroi interne cylindrique ou conique 27 de l'ensemble extérieur 4 et, en vis-à-vis, une paroi externe cylindrique ou conique 28 de l'ensemble intérieur 7, un ou des coussins élastiques de localisation radiale et angulaire de cet ensemble intérieur 7 par rapport à l'ensemble extérieur 4. L'ajustement et la répartition du débit de fluide de carottage entre les conduits radiaux 26 et des conduits de liaison 29 usuels amenant le fluide du conduit central 25 à l'intervalle entre les tubes extérieur 2 et intérieur 5 permet d'obtenir une différence de pression provoquant un écoulement radial centrifuge depuis les conduits radiaux 26, par exemple dans des chambres oblongues 31 dont une dimension (longitudinale) est visible à la figure 7 et dont l'autre dimension est visible à la figure 8. Chaque chambre oblongue 31 peut alors provoquer un coussin de fluide entre les parois 27 et 28.
La figure 9 montre un cas de carottier 1 du type "wireline", dans lequel le tube intérieur 5 est suspendu dans l'ensemble extérieur 4 sous l'effet de son propre poids et de la pression du fluide de carottage arrivant en 32 de la surface du sol. En particulier dans ce type de carottier, des moyens 33 peuvent être agencés pour maintenir en cours de carottage, en coopération avec les effets de la pression du fluide de carottage poussant le tube intérieur 5 vers le bas et avec un frottement de la carotte 6 entrant dans ce tube intérieur 5, ce dernier en sustentation dans l'ensemble extérieur 4 entre les limites de ladite liberté de mouvement et du jeu précité.
A cet effet, les moyens 33 peuvent comprendre par exemple un ensemble de poils, ou un autre revêtement, (non représenté) disposé sur la paroi interne du tube intérieur 5 pour s'opposer avec une résistance connue à l'entrée de la carotte 6 dans ce tube 5.
Les moyens 33 peuvent comprendre, en variante, des moyens de régularisation de l'échappement d'un fluide contenu dans le tube intérieur 5, agencés pour opposer ainsi par un échappement contrôlé une résistance connue à l'entrée de la carotte 6 dans le tube 5.
Les moyens 33 peuvent comprendre une combinaison de passages 34 de fluide de carottage, dont les orifices de sortie 35 débouchent sur une surface périphérique de l'ensemble intérieur 7, et de surfaces internes 36 et 37 de l'ensemble extérieur 4 qui présentent des diamètres différents.
Les orifices 35 de sortie de fluide occupent au repos une position, représentée aux figures 9 et 11, dans laquelle ils font face à une surface interne 36 écartée, de manière à en permettre une sortie non étranglée du fluide de carottage.
Par l'action de ladite résistance connue, le tube intérieur 5 aura tendance à être repoussé par la carotte 6 en sens inverse du sens d'avance S du carottage, de façon à ne plus être en appui contre un épaulement de suspension 38 (figures 9 et 11 ) de l'ensemble extérieur 4. De ce fait, les orifices 35 occupent une position représentée à la figure 12, dans laquelle ils font progressivement face à une autre surface interne 37 moins écartée des orifices 35, de façon à progressivement étrangler la sortie du fluide de carottage et à donc augmenter sa pression en amont des orifices 35 à mesure que l'ensemble intérieur 7 remonte dans l'ensemble extérieur 4. L'augmentation de pression aura tendance à repousser dans le sens d'avance S du carottage l'ensemble intérieur 7 et un équilibre se cherchera ainsi, à l'écart de l'épaulement 38, entre des poussées antagonistes dues à ladite résistance connue et à l'augmentation de pression de fluide qui résulte de son étranglement progressif.
Lorsque l'ensemble intérieur 7 quitte l'épaulement 38, il se produit en fait une fuite de fluide à cet endroit (figure 12). L'équilibre "hydrostatique" obtenu pour la sustentation résulte donc du poids propre du tube intérieur 7 et de ses moyens de suspension, de ladite résistance connue, du débit de fluide de carottage et des fuites de celui-ci, y compris à travers les orifices 35. Toute modification de pression du fluide ainsi produite est visible en surface pour l'opérateur du carottier 1 qui peut alors agir en conséquence pour par exemple, après en avoir déduit qu'il s'agit d'un blocage de la carotte 6 dans le tube intérieur 5, moduler cette pression et tenter de débloquer par cela la carotte 6.
Dans la figure 9, l'ensemble intérieur 7 comporte à l'extrémité postérieure de ses moyens 9 de suspension et/ou de guidage un moyen de préhension 39, connu en soi dans la technique de "wireline", du tube intérieur 5 pour au moins retirer celui-ci (avec une carotte 6) du tube extérieur 2.
Dans la figure 10, l'ensemble intérieur 7 est semblable à celui de la figure 9, à l'exception de ce qu'il ne comporte pas de moyen de préhension 39 parce que, par exemple en raison d'un diamètre intérieur restreint du tube extérieur 4 en amont de l'ensemble intérieur 7 (en considérant le sens de circulation du fluide de carottage dans le carottier), l'ensemble intérieur 7 ne peut pas être remonté par ladite technique du "wireline". A la suite de cela, la configuration des conduits de passage du fluide de carottage provenant de l'endroit 32 et dirigé vers l'extrémité antérieure du carottier 1 peut être différente de celle de la figure 9 et présenter par exemple une forme d'entonnoir. La pression de ce fluide à l'endroit 32 est transformée en force de poussée du tube intérieur 5 dans le sens S vers ladite extrémité antérieure du carottier 1, en position de carottage, à l'exclusion de tout moyen mécanique.
La figure 7 montre, à titre de variante, que les moyens 9 de suspension et de guidage peuvent comporter une butée à rotule 40 pour augmenter la souplesse des liaisons mécaniques entre ensembles extérieur 4 et intérieur 7.
Il doit être entendu que l'invention n'est nullement limitée aux formes de réalisation décrites et que bien des modifications peuvent être apportées à ces dernières sans sortir du cadre de la présente invention.
Ainsi, la figure 4 montre qu'avantageusement la couronne 3 présente un passage interne 41 dont le diamètre est supérieur à celui que présente un ou des couteaux 42 les: plus proches de son axe de rotation et destinés à déterminer le diamètre externe de la carotte 6. Ceci a pour but de donner du jeu à cet endroit, de façon à réduire un encastrement de la carotte 6 dans la couronne 3, et donc de ne pas solliciter cette carotte 6 par des réactions défavorables de la couronne 3 en cours de travail. Cet encastrement peut également être réduit en diminuant autant que possible la longueur axiale de ce que l'on appelle la garde interne 48 (figures 1 et 4) de la couronne 3 (c'est-à-dire le passage prévu dans celle-ci pour la carotte 6).
Cela entre dans le cadre des buts visés par l'invention, à savoir la recherche d'un nombre minimum optimal d'éléments et/ou points de liaison mécanique ou de contact entre ce que l'on a défini ci-dessus comme étant les ensembles extérieur 4 et intérieur 7. De même, et dans le même but, les dimensions géométriques des moyens de suspension et de guidage 8 sont de préférence optimalisées notamment pour augmenter des jeux entre ces ensembles extérieur 4 et intérieur 7, pour diminuer des diamètres et/ou longueurs (par: exemple pour réduire ou éviter dès encastrements) par rapport à ce que l'homme de métier a tendance à faire jusqu'à présent.
On peut remarquer, en particulier aux figures 11 et 12, un joint à labyrinthe 49 disposé sur une partie de corps 50 des moyens de suspension 9, en dessous de la butée tournante à billes 12 (ou, le cas échéant, à rotule). Le joint à labyrinthe 49 peut consister par exemple en un joint annulaire 51, monté serré sur !a partie de corps 50, et une bague d'appui 52 qui, par exemple, coopère avec l'épaulement de suspension 38 tel que cela est décrit ci-dessus et qui comporte une rainure annulaire dans laquelle peut être logé avec jeux annulaires le joint annulaire 51.
Lorsque la bague d'appui 52 est en appui sur l'épaulement de suspension 38, du fluide de carottage passant entre le tube extérieur 2 (figure 11) et l'élément vissé 13 ne peut pratiquement pas passer à l'endroit de l'appui mais aura tendance à passer à travers la butée à billes 12 et les jeux de montage entre celle-ci et la partie de corps 50 ainsi qu'entre cette dernière et la bague d'appui 52. Cela peut restreindre de façon sensible le débit de fluide dans le trajet mentionné, en fonction des interstices annulaires organisés entre ces pièces.
Dans une forme de réalisation non décrite, un tube médian, compris entre les tubes extérieur 2 et intérieur 5 et sensiblement coaxial à ceux-ci, peut, selon le cas, faire partie de l'ensemble extérieur 4 ou de l'ensemble intérieur 7.
Légendes des figures :
S
sens d'avance d'un carottage
1
carottier
2
tube extérieur
3
couronne de carottage
4
ensemble extérieur
5
tube intérieur
6
carotte
7
ensemble intérieur
9
moyens de suspension et/ou guidage
12
butée tournante
13
élément vissé de 7, 5
14
élément vissé de 7, 5
15
filet mâle de 14
16
élément de serrage de 4, 2
17
élément de serrage de 4, 2
18
anneau de butée
20
palier de 9
21
palier de 9
22
moyens élastiques de 9
23
bague de 22
23A
bourrelet annulaire de 23
24
palier hydrostatique de 9
25
conduit central de 1
26
conduits radiaux de 24
27
paroi interne cylindrique ou conique de 4, 2
28
paroi externe cylindrique ou conique de 7, 5
29
conduits de liaison de 7, 5
31
chambres oblongues de 24
32
endroit d'arrivée du fluide de carottage sous pression
33
moyens de sustentation de 5, 7
34
passages de fluide de carottage de 23
35
orifices de 34
36
surface interne de 4, 2
37
surface interne de 4, 2
38
épaulement de suspension
39
moyen de préhension de 5, 7
40
butée à rotule
41
passage interne de 3
42
couteaux de 3
48
garde interne de 3
49
joint à labyrinthe
50
partie de corps de 9, 14 (figure 11)
51
joint annulaire sur 50
52
bague d'appui de 7, 5

Claims (10)

  1. Carottier comprenant, d'une part, un tube extérieur (2) et sa couronne de carottage (3) dénommés ci-après ensemble extérieur (4) et, d'autre part, un tube intérieur (5) et la carotte (6) présente dans ce dernier et faisant partie des formations disposées sous son pied dénommés ci-après ensemble intérieur (7), des moyens (9) de suspension et de guidage étant prévus pour maintenir l'ensemble intérieur (7) dans l'ensemble extérieur (4), caractérisé en ce que ces moyens (9) de suspension et de guidage sont agencés de manière à ce que, au moins à l'endroit desdits moyens (9), l'ensemble intérieur (7) conserve, par rapport à l'ensemble extérieur (4), une liberté de mouvement déterminée axiale, radiale et angulaire afin d'isoler au moins partiellement, l'ensemble intérieur (7) des mouvements brutaux de l'ensemble extérieur (4) dus au carottage et de protéger ainsi la carotte (6) contenue dans le tube intérieur (5) et les formations situées à proximité du pied de ladite carotte (6).
  2. Carottier suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (9) de suspension et de guidage comportent au moins une butée tournante (12) de suspension et d'appui du tube intérieur (5) dans le tube extérieur (2), cette butée (12) y étant montée avec un jeu radial, axial et angulaire supérieur au jeu usuel.
  3. Carottier suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens (9) de suspension et de guidage comportent au moins un palier (20, 21) d'appui du tube intérieur (5) dans l'ensemble extérieur (4), ce palier (20, 21) étant agencé de façon à autoriser entre les tubes extérieur (2) et intérieur (5) un jeu radial, axial et angulaire supérieur au jeu usuel.
  4. Carottier suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens (9) de suspension et de guidage comportent des moyens élastiques (22).
  5. Carottier suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens (9) de suspension et de guidage comportent des moyens de palier hydrostatique (24) dans lequel du fluide de carottage sous pression forme, en cours de carottage, un ou des coussins élastiques de localisation radiale, axiale et angulaire.
  6. Carottier suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens (9) de suspension et de guidage comportent au moins une butée à rotule (40).
  7. Carottier suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que des moyens (33) y sont agencés pour maintenir en cours de carottage, en coopération avec les effets de la pression du fluide de carottage sur l'ensemble intérieur (7), ce dernier en sustentation dans l'ensemble extérieur (4) entre les limites de ladite liberté de mouvement et du jeu précité.
  8. Carottier suivant la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens (33) de mise en sustentation comprennent des moyens agencés sur la paroi interne du tube intérieur (5) de façon à opposer une résistance connue à l'entrée de la carotte (6) dans ce tube (5).
  9. Carottier suivant la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens (33) de mise en sustentation comprennent des moyens de régularisation d'échappement d'un fluide contenu dans le tube intérieur (5), de façon à opposer une résistance connue à l'entrée de la carotte (6) dans ce tube (5).
  10. Carottier suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la couronne (3) présente un passage interne (41) de diamètre supérieur à celui que présente un ou des couteaux (42) les plus proches de son axe de rotation et destinés à déterminer le diamètre externe de la carotte (6) et en ce que de préférence la longueur axiale de la garde (48) de la couronne (3) est des plus courte.
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