EP1163423B1 - Core barrel - Google Patents

Abstract

The invention concerns a core barrel, in particular for oil exploration, comprising a string, an external tube (2) fixed at the front end of the string, a core bit mounted on a front section (3A) of the external tube, and an internal tube assembly (8) mounted in the external tube and comprising hydrodynamic means transforming a core sampling line pressure into a load thrusting said assembly towards the core barrel front, the front section of the external tube being mounted axially sliding, limited by front and rear stop elements (12A, 12P), in a rear section (3P) of the same external tube to project therefrom longitudinally, the assembly comprising a support stop (14) arranged to thrust selectively forward the front section of the external tube, means being arranged between the inner tube (9) proper and said front section such that the latter can be driven in rotation about its longitudinal axis independently of said internal tube, a motor (7) capable of driving the core bit in rotation relative to the string.

Description

La présente invention concerne un carottier, en particulier pour de la prospection pétrolière, le carottier comportant un train de tiges, un tube extérieur fixé à l'extrémité antérieure du train de tiges, en considérant un sens d'avance du carottier dans une formation, une couronne de carottage montée sur une section antérieure du tube extérieur, et un assemblage de tube intérieur, qui est monté en "wire line", c'est-à-dire monté dans le tube extérieur de manière à pouvoir être repêché et remonté à la surface à travers le train de tiges, et qui comporte des moyens hydrodynamiques agencés pour transformer une pression de fluide de carottage circulant dans le train de tiges en une force de poussée dudit assemblage vers l'avant du carottier.The present invention relates to a core barrel, in particular for oil exploration, the core barrel comprising a train of rods, an outer tube attached to the anterior end of the drill string, in considering a sense of advance of the corer in a formation, a coring ring mounted on an anterior section of the tube outside, and an inner tube assembly, which is mounted in "wire line ", that is to say mounted in the outer tube so that it can be rescued and brought to the surface through the drill string, which comprises hydrodynamic means arranged to transform a core fluid pressure flowing in the drill string in one pushing force of said assembly towards the front of the core barrel.

Un carottier de ce genre est décrit notamment dans les US-A-4.875.531, US-A-3.874.466 et US-A-5.592.994.A corer like this is described in particular in US-A-4,875,531, US-A-3,874,466 and US Patent 5,592,994.

Il y a un besoin pressant d'améliorer ce genre de carottier surtout pour son utilisation dans des puits à tronçons inclinés par rapport à la verticale ou plus particulièrement à tronçons horizontaux, et cela d'autant plus lorsque ces tronçons sont à grande distance du tronçon d'entrée vertical du puits. Il est en effet connu que dans ce cas le train de tiges est soumis au moins localement à une compression et donc à un risque de flambage amplifié par une position inclinée ou horizontale. Cette situation amène le train de tiges à frotter inutilement contre la paroi du puits, donc à s'user, à être freiné dans son avance et, le cas échéant, dans sa rotation d'entraínement de la couronne.There is an urgent need to improve this kind of core barrel especially for its use in wells with inclined sections with respect to vertically or more particularly with horizontal sections, and this all the more so when these sections are at a great distance from the section vertical entrance to the well. It is indeed known that in this case the train of stems is subjected at least locally to compression and therefore to a risk of buckling amplified by an inclined or horizontal position. This situation causes the drill string to rub unnecessarily against the wall of the well, therefore to wear out, to be braked in advance and, if necessary, in its drive rotation of the crown.

La présente invention a pour but de proposer une solution aux problèmes énoncés ci-dessus et de procurer ainsi un carottier dont la couronne peut ne pas être poussée constamment directement par le train de tiges, surtout en position horizontale, pour son avance dans une formation mais peut être poussée surtout par la pression du fluide de carottage envoyé au fond du puits à travers le train de tiges, la couronne pouvant cependant être retenue, si nécessaire, dans son avance par ce train de tiges.The object of the present invention is to propose a solution to the problems outlined above and thus to provide a core barrel whose the crown may not be constantly pushed directly by the drill string, especially in horizontal position, for its advance in a formation but can be pushed especially by the pressure of the fluid of coring sent to the bottom of the well through the drill string, the crown can however be retained, if necessary, in advance by this drill string.

A cet effet, le carottier mentionné au début comporte suivant l'invention les particularités suivantes : la section antérieure du tube extérieur est montée à coulissement axial, limité par des butées d'arrêt antérieure et postérieure, dans une section postérieure du même tube extérieur et en fait saillie longitudinalement; l'assemblage de tube intérieur comporte une butée d'appui agencée pour pousser sélectivement vers l'avant la section antérieure du tube extérieur; et des moyens sont agencés entre le tube intérieur proprement dit et ladite section antérieure de tube extérieur de façon à ce que cette dernière puisse être entraínée en rotation autour de son axe longitudinal indépendamment dudit tube intérieur, celui-ci pouvant être tenu fixe en rotation par rapport à la formation en cours de carottage.For this purpose, the core sampler mentioned at the beginning includes according to the invention the following features: the front section of the outer tube is mounted with axial sliding, limited by stops anterior and posterior stop, in a posterior section of the same outer tube and protrudes longitudinally; tube assembly interior has a support stop arranged to push selectively forward the anterior section of the outer tube; and means are arranged between the inner tube proper and said front section of outer tube so that the latter can be rotated around its longitudinal axis independently of said inner tube, which can be held fixed in rotation with respect to training during core drilling.

Par cet agencement du carottier de l'invention, la couronne est poussée par l'assemblage de tube intérieur dans la formation à carotter tant que la section antérieure n'est pas en appui contre l'une ou l'autre des butées d'arrêt. De ce fait, une partie au moins du train de tiges n'est pas soumise à un flambage et est sensiblement moins pressée contre la paroi du puits carotté, par exemple dans un coude de celui-ci, que ce ne serait le cas dans une configuration usuelle de carottier.By this arrangement of the corer of the invention, the crown is pushed by the inner tube assembly in the formation to core while the front section is not in abutment against one or the other of the stops. As a result, at least part of the drill string is not buckled and is significantly less pressed against the wall of the cored well, for example in an elbow thereof, than would be the case in a typical core barrel configuration.

Suivant une forme de réalisation préférée du carottier de l'invention, celui-ci comporte pour la mise en rotation de la section antérieure du tube extérieur et de la couronne un moteur monté dans une partie postérieure de l'assemblage de tube intérieur. Des moyens sont alors agencés entre les sections antérieure et postérieure du tube extérieur de façon à ce que l'une puisse être entraínée en rotation autour de son axe longitudinal indépendamment de l'autre. Le stator du moteur peut être fixe en rotation par rapport à la section postérieure du tube extérieur, en cours de carottage, tandis que le rotor du moteur est alors fixé en rotation à la section antérieure de tube extérieur.According to a preferred embodiment of the core barrel the invention, this comprises for the rotation of the section front of the outer tube and the crown a motor mounted in a rear part of the inner tube assembly. Means are then arranged between the anterior and posterior sections of the tube outside so that one can be rotated around of its longitudinal axis independently of the other. The motor stator can be fixed in rotation relative to the rear section of the tube outside, during core drilling, while the motor rotor is then rotatably attached to the front section of the outer tube.

Par ces mesures, le train de tiges et la section postérieure du tube extérieur sont nettement moins soumis à de l'usure et à une fatigue due à des contraintes du type par flexions alternées des tubes tournant dans des courbes du puits. De plus, la régularité de la rotation de la couronne ainsi entraínée par le moteur est supérieure à celle que fournirait le train de tiges puisqu'il n'y a pas d'interférence d'un frottement des tiges contre la paroi du puits.By these measures, the drill string and the posterior section of the outer tube are significantly less subject to wear and fatigue due to stresses of the type by alternating bending of the tubes turning in well curves. In addition, the regularity of rotation of the crown thus driven by the engine is greater than that would provide the drill string since there is no interference from friction rods against the wall of the well.

Avantageusement, le stator du moteur peut être maintenu fixe en rotation par rapport à la section postérieure du tube extérieur par au moins un ensemble de cliquet et de rainure longitudinale correspondante. De même, le rotor peut être maintenu fixe en rotation par rapport à la section antérieure du tube extérieur par également au moins un ensemble de cliquet et de rainure longitudinale correspondante. L'un et/ou l'autre des cliquets peut être alors agencé pour entrer en prise dans une rainure correspondante ou s'en libérer automatiquement lorsque l'assemblage de tube intérieur est mis en position de carottage dans le tube extérieur ou en est respectivement retiré. Cette construction permet une mise en place et un retrait des plus aisés de l'assemblage de tube intérieur dans le tube extérieur.Advantageously, the stator of the motor can be maintained fixed in rotation with respect to the rear section of the outer tube by at least one set of ratchet and longitudinal groove corresponding. Similarly, the rotor can be kept fixed in rotation relative to the anterior section of the outer tube by also to the minus one set of ratchet and longitudinal groove corresponding. One and / or the other of the pawls can then be arranged to engage or release a corresponding groove automatically when the inner tube assembly is put in core drilling position in or outside the outer tube respectively took of. This construction allows for the placement and removal of the most easy to assemble the inner tube into the outer tube.

D'autres moyens techniquement équivalents peuvent être mis en oeuvre à la place des ensembles de cliquet et rainure, comme par exemple des cannelures réciproques.Other technically equivalent means may be implemented in place of the ratchet and groove assemblies, as per example of reciprocal grooves.

Le moteur est de préférence d'un type actionné par le fluide de carottage, par exemple un moteur PDM (= Positive Displacement Motor = moteur à déplacement positif) ou une turbine connu(e) dans le métier. Dans ce cas, le moteur peut participer aux moyens hydrodynamiques précités, au moins pour la partie dudit fluide qui l'actionne et qui y est donc soumise à une perte de charge.The motor is preferably of a fluid powered type coring, for example a PDM motor (= Positive Displacement Motor = positive displacement motor) or a turbine known in the job. In this case, the engine can participate in the means hydrodynamics mentioned above, at least for the part of said fluid which activates it and is therefore subject to a pressure drop.

Un avantage d'un moteur PDM ou surtout d'une turbine est à voir dans sa vitesse de rotation élevée, donc dans une vitesse d'avance intéressante, en particulier dans le cas de roches dures pour lesquelles on utilise de préférence des couronnes de type imprégnées ou à concrétion. Cependant, étant donné le petit diamètre imposé à ce genre de moteur pour pouvoir passer dans le tube extérieur du carottier de l'invention, il peut y avoir lieu d'en choisir un du type rallongé ou à plusieurs étages afin d'obtenir une puissance suffisante à l'endroit de la couronne. Cela ne constitue pourtant pas un handicap puisqu'il y a moyen d'organiser aisément longitudinalement de la place à cet effet.An advantage of a PDM motor or especially a turbine is to be seen in its high rotational speed, so in a speed interesting in advance, especially in the case of hard rocks for which are preferably used impregnated type crowns or to concretion. However, given the small diameter imposed on this kind of motor to be able to pass through the outer tube of the core barrel of the invention, it may be necessary to choose one of the extended type or several stages in order to obtain sufficient power at the location of the crowned. However, this does not constitute a handicap since there is means of easily organizing space longitudinally for this purpose.

Dans un forme de réalisation de l'invention, le carottier peut comporter, pour aider l'assemblage de tube intérieur à descendre dans le tube extérieur, un système de joint monté sur l'assemblage de tube intérieur de façon à fermer sensiblement complètement l'espace annulaire entre cet assemblage et le tube extérieur et à recevoir ainsi, à la manière d'un piston, la pleine pression et le plein débit du fluide de forage. Alors, le système de joint peut comporter au moins deux joints circulaires plats dont le bord externe est découpé en un genre de pétales, les deux joints étant agencés l'un sur l'autre de manière à ce qu'un pétale d'un joint recouvre un intervalle entre deux pétales de l'autre joint.In one embodiment of the invention, the corer can include, to assist the inner tube assembly to descend into the outer tube, a joint system mounted on the tube assembly interior so as to close the space substantially completely annular between this assembly and the outer tube and to be received thus, at the way of a piston, the full pressure and the full flow of the drilling. So the joint system can have at least two joints flat circulars whose outer edge is cut into a kind of petals, the two seals being arranged one on the other so that that a petal of a joint covers an interval between two petals of the other seal.

Le carottier de l'invention est ainsi avantageusement agencé pour fonctionner suivant deux modes. Il y a un mode découplé dans lequel la section antérieure du tube extérieur coulisse librement en cours de carottage par rapport au train de tiges et à la section postérieure, sous la poussée de l'assemblage du tube intérieur, avec les avantages expliqués ci-dessus et l'avantage supplémentaire que des variations dans la progression du train de tiges dans le puits ne sont plus transmises à la couronne de carottage. Il y a aussi un mode couplé dans lequel l'assemblage de tube intérieur tire par l'intermédiaire de butées sur la section postérieure de tube extérieur et donc sur le train de tiges. Au moins une partie du train de tiges étant alors en traction, et cela est avantageux du point de vue de l'usure et du comportement directionnel de l'ensemble complet dans le puits.The corer of the invention is thus advantageously arranged to operate in two modes. There is a decoupled mode in which the front section of the outer tube slides freely in core drilling course in relation to the drill string and section posterior, under the thrust of the assembly of the inner tube, with the advantages explained above and the additional advantage that variations in the progression of the drill string in the well are no longer transmitted to the coring ring. There is also a coupled mode in which the inner tube assembly pulls through stops on the posterior section of the outer tube and therefore on the drill string. At minus part of the drill string then being in tension, and this is advantageous in terms of wear and directional behavior of the complete set in the well.

D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront des revendications ci-jointes et de la description du carottier de l'invention, donnée ci-après à titre d'exemple non limitatif, en faisant référence aux dessins annexés.Other details and features of the invention will emerge of the attached claims and the description of the core barrel the invention, given below by way of nonlimiting example, by making reference to the accompanying drawings.

La figure 1 montre en coupe axiale un tronçon d'un carottier de l'invention en un endroit d'accrochage des moyens de repêchage de l'assemblage de tube intérieur.Figure 1 shows in axial section a section of a core barrel of the invention in a place of attachment of the recovery means of the inner tube assembly.

La figure 2 montre une coupe axiale d'un tronçon, du carottier de l'invention, qui suit celui de la figure 1, en s'y raccordant à l'endroit d'un plan transversal I-I, en allant vers la couronne.Figure 2 shows an axial section of a section, from corer of the invention, which follows that of FIG. 1, by connecting thereto to the place of a transverse plane I-I, going towards the crown.

La figure 3 montre en coupe axiale, en variante de celui de la figure 1, un autre type de tronçon d'un carottier de l'invention à l'endroit d'accrochage des moyens de repêchage de l'assemblage de tube intérieur.Figure 3 shows in axial section, as a variant of that of Figure 1, another type of section of a corer of the invention to the place of attachment of the recovery means of the assembly of inner tube.

La figure 4 montre une coupe transversale, à l'endroit du plan de coupe IV-IV de la figure 2, vue suivant le sens des flèches.Figure 4 shows a cross section at the location of the section plane IV-IV of FIG. 2, seen in the direction of the arrows.

La figure 5 montre dans une vue en plan un système de joint utilisé dans une forme de réalisation de l'invention.Figure 5 shows in a plan view a system of seal used in an embodiment of the invention.

La figure 6 montre une coupe axiale d'un tronçon, du carottier de l'invention, qui suit celui de la figure 2, en allant vers la couronne.Figure 6 shows an axial section of a section, from corer of the invention, which follows that of FIG. 2, going towards the crowned.

La figure 7 montre en coupe axiale un tronçon d'un carottier de l'invention en aval de celui de la figure 6 et à l'endroit de la couronne de carottage. Figure 7 shows in axial section a section of a core barrel of the invention downstream from that of FIG. 6 and at the location of the crown coring.

La figure 8 montre en coupe axiale une variante de l'extrémité du tronçon de carottier de la figure 7.Figure 8 shows in axial section a variant of the end of the corer section in Figure 7.

Dans les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments semblables ou analogues.In the different figures, the same references denote similar or analogous elements.

Le carottier 1 de l'invention comporte, comme cela est connu (figures 1 et 3), un train de tiges 2, un tube extérieur 3 fixé à l'extrémité antérieure du train de tiges 2, en considérant un sens d'avance S du carottier 1 dans une formation 4 (figure 7), une couronne de carottage 5 montée sur une section antérieure 3A du tube extérieur 3, et un assemblage de tube intérieur 8, comportant entre autres le tube intérieur 9 proprement dit. Cet assemblage 8 est prévu pour être descendu dans le tube extérieur 3 et être remonté à la surface à travers le train de tiges 2 et il comporte des moyens hydrodynamiques agencés pour transformer la pression du fluide de carottage circulant dans le train de tiges 2 en une force de poussée dudit assemblage de tube intérieur 8 vers l'avant. Ces moyens hydrodynamiques sont constitués entre autres par les différentes surfaces de l'assemblage de tube intérieur 8 soumises à des pressions différentes que le fluide de carottage présente, tant le long de cet assemblage 8 qu'à ses extrémités, en raison des pertes de charge qui s'y produisent comme cela est connu dans le métier, ces pressions différentes allant en diminuant à mesure que l'on se rapproche de la couronne 5. Ces pertes de charge peuvent être maítrisées dans l'ensemble et peuvent être réglées par exemple en adaptant un ajutage échangeable 10 (figure 2) approprié dans un conduit 11 parcouru par le fluide.The core barrel 1 of the invention comprises, as is known (Figures 1 and 3), a drill string 2, an outer tube 3 fixed to the anterior end of the drill string 2, considering a direction in advance S of the core barrel 1 in a formation 4 (FIG. 7), a crown coring 5 mounted on a front section 3A of the outer tube 3, and an inner tube assembly 8, including inter alia the tube interior 9 proper. This assembly 8 is intended to be descended into the outer tube 3 and be brought to the surface through the drill string 2 and it comprises hydrodynamic means arranged to transform the pressure of the coring fluid circulating in the train rods 2 in a pushing force of said inner tube assembly 8 forward. These hydrodynamic means consist inter alia by the different surfaces of the inner tube assembly 8 subjected at different pressures that the core fluid presents, both the along this assembly 8 only at its ends, due to the losses of loads that occur there as is known in the art, these different pressures decreasing as you get closer of the crown 5. These pressure drops can be controlled in the whole and can be adjusted for example by adapting a nozzle exchangeable 10 (Figure 2) suitable in a conduit 11 through which the fluid.

Suivant l'invention, la section antérieure 3A (figures 6 et 7) du tube extérieur 3 est montée à coulissement axial, limité par des butées d'arrêt réciproques antérieures 12A, 12P (figure 6 ou 7) et postérieures 13A, 13P (figure 7), dans une section postérieure 3P du même tube extérieur 3 et en fait saillie longitudinalement. Les butées 12A et 13A sont fixes par rapport à la section antérieure 3A tandis que les butées 12P et 13P sont fixes par rapport à la section postérieure 3P. Celle-ci peut former une sorte de gaine pour la section antérieure 3A, comme le montre la figure 7. Il va de soi que l'homme de métier peut choisir de disposer les butées d'arrêt 12A, 12P soit suivant la figure 6 soit suivant la figure 7 soit encore suivant toute autre forme de réalisation correspondante.According to the invention, the front section 3A (Figures 6 and 7) of the outer tube 3 is mounted with axial sliding, limited by anterior reciprocal stops 12A, 12P (Figure 6 or 7) and posterior 13A, 13P (Figure 7), in a posterior section 3P of the same outer tube 3 and protrudes longitudinally. The stops 12A and 13A are fixed relative to the anterior section 3A while the stops 12P and 13P are fixed relative to the rear section 3P. This can form a kind of sheath for the anterior section 3A, as shown in figure 7. It goes without saying that the skilled person can choose to arrange the stops 12A, 12P either according to Figure 6 or according to Figure 7 or again according to any other embodiment corresponding.

En outre, l'assemblage de tube intérieur 8 comporte une butée d'appui 14 agencée pour pousser sélectivement vers l'avant la section antérieure 3A du tube extérieur 3. De plus, des moyens 15 décrits ci-dessous sont agencés entre le tube intérieur proprement dit 9 (destiné à recevoir une carotte) et ladite section antérieure de tube extérieur 3A de façon à ce que cette dernière puisse être entraínée en rotation autour de son axe longitudinal indépendamment dudit tube intérieur 9, celui-ci pouvant être tenu fixe en rotation par rapport à la formation 4, en cours de carottage.In addition, the inner tube assembly 8 includes a support stop 14 arranged to selectively push the anterior section 3A of the outer tube 3. In addition, means 15 described below are arranged between the inner tube proper 9 (intended to receive a carrot) and said anterior section of tube outside 3A so that it can be driven in rotation about its longitudinal axis independently of said tube interior 9, which can be kept fixed in rotation relative to the formation 4, during coring.

La couronne 5 du carottier 1 peut être entraínée en rotation par l'intermédiaire du tube extérieur 3 et du train de tiges 2. Il est cependant préféré que le carottier 1 comporte un moteur 17 pour la mise en rotation de la section antérieure 3A et de la couronne 5. Dans ce cas, des moyens, par exemple en genre de bagues 18 (figures 6 et 7) de palier de rotation et de coulissement, sont agencés entre ladite section antérieure 3A et la section postérieure 3P du tube extérieur 3, de façon à ce qu'une section puisse être entraínée en rotation, autour de son axe longitudinal, indépendamment de l'autre. Le moteur 17 est avantageusement monté dans une partie postérieure 19 (figure 6) de l'assemblage de tube intérieur 8. Le stator 20 du moteur 17 peut être fixe en rotation par rapport à la section postérieure 3P du tube extérieur 3, en cours de carottage, alors que le rotor 21 de ce moteur 17 est fixé en rotation à la section antérieure 3A du tube extérieur 3. The crown 5 of the core barrel 1 can be rotated through the outer tube 3 and the drill string 2. It is however preferred that the core barrel 1 includes a motor 17 for setting in rotation of the front section 3A and of the crown 5. In this case, means, for example in the form of rings 18 (FIGS. 6 and 7) for rotation and sliding bearings, are arranged between said section anterior 3A and the posterior section 3P of the outer tube 3, so that that a section can be rotated around its axis longitudinal, independently of the other. Motor 17 is advantageously mounted in a rear part 19 (FIG. 6) of the inner tube assembly 8. The stator 20 of the motor 17 can be fixed in rotation relative to the rear section 3P of the outer tube 3, in core drilling, while the rotor 21 of this motor 17 is fixed in rotation to the front section 3A of the outer tube 3.

Dans l'assemblage de tube intérieur 8, le tube intérieur 9 proprement dit peut être supporté par le rotor 21 du moteur 17, par l'intermédiaire des moyens 15 qui peuvent être un ensemble de butée à billes 15, pour permettre la rotation indépendante du tube intérieur 9 par rapport au rotor 21.In the inner tube assembly 8, the inner tube 9 itself can be supported by the rotor 21 of the motor 17, by through the means 15 which can be a set of stops to balls 15, to allow independent rotation of the inner tube 9 by compared to rotor 21.

Le stator 20 du moteur 17 peut être maintenu fixe en rotation par rapport à la section postérieure 3P du tube extérieur 3 (figures 2 et 4) par au moins un ensemble 26 de cliquet 27 et de rainure 28 correspondante. Le cliquet 27 est alors avantageusement agencé pour entrer en prise dans la rainure 28 ou s'en libérer automatiquement lorsque l'assemblage de tube intérieur 8 est mis en position de carottage dans le tube extérieur 3 ou en est respectivement retiré. Trois ensembles 26 peuvent être avantageusement agencés autour de l'axe longitudinal de l'assemblage 8 et du carottier 1.The stator 20 of the motor 17 can be kept fixed in rotation relative to the rear section 3P of the outer tube 3 (Figures 2 and 4) by at least one set 26 of pawl 27 and groove 28 corresponding. The pawl 27 is then advantageously arranged to engage or automatically release groove 28 when the inner tube assembly 8 is placed in the coring position in or out of the outer tube 3, respectively. Three sets 26 can advantageously be arranged around the longitudinal axis of assembly 8 and of corer 1.

De son côte, le rotor 21 peut être accouplé en rotation à la section antérieure 3A du tube extérieur 3 (figure 6) par au moins un ensemble 31 de cliquet 32 et de rainure 33 correspondante, le cliquet 32 est alors avantageusement agencé pour entrer en prise dans la rainure 33 ou s'en libérer automatiquement lors de la même manoeuvre de mise en position de carottage ou respectivement de retrait que ci-dessus de l'assemblage de tube intérieur 8. Les ensembles 31 peuvent être disposés au nombre de trois, d'une manière semblable à celle des ensembles 26 de la figure 4.On its side, the rotor 21 can be rotatably coupled to the front section 3A of the outer tube 3 (FIG. 6) by at least one set 31 of pawl 32 and corresponding groove 33, pawl 32 is then advantageously arranged to engage in the groove 33 or be released automatically during the same setting maneuver in the coring or respectively withdrawing position as above the inner tube assembly 8. The assemblies 31 can be arranged three in number, in a manner similar to that of sets 26 of figure 4.

Les cliquets 27 et 32 peuvent comporter des ressorts, des butées et des chanfreins représentés aux figures 2 et 6, afin de faciliter leur introduction dans les rainures 28 et respectivement 33 et leur sortie de celles-ci. Les rainures 28 (figure 4) et 33 peuvent présenter de leur côté une face longitudinale (par exemple 29) en pente pour favoriser une entrée en douceur des cliquets 27 et respectivement 32 dans la rainure appropriée par une rotation de l'assemblage 8 ou respectivement du rotor 21 dans le sens des aiguilles d'une montre dans la section postérieure 3P ou respectivement l'antérieure 3A.The pawls 27 and 32 may include springs, stops and chamfers shown in Figures 2 and 6, to facilitate their introduction into the grooves 28 and respectively 33 and their exit of these. The grooves 28 (Figure 4) and 33 may have their side a longitudinal face (for example 29) sloping to favor a smooth entry of pawls 27 and 32 respectively into the groove suitable by rotating the assembly 8 or respectively the rotor 21 clockwise in section posterior 3P or respectively anterior 3A.

Il peut être prévu sur l'assemblage de tube intérieur 8 et dans le tube extérieur 3 (figure 3) des moyens 34 coopérants d'étranglement du passage du fluide de carottage. Ces moyens d'étranglement 34 sont agencés de manière à être inactifs en cours de carottage normal et de manière à étrangler ledit passage au cas où l'assemblage de tube intérieur 8 est repoussé dans le tube extérieur 3 en sens inverse du sens d'avance S du carottage. A cet effet, ces moyens d'étranglement 34 sont formés par exemple par un bossage annulaire 35 sur l'assemblage de tube intérieur 8 et par un rebord annulaire interne 36 correspondant du tube extérieur 3. Ces moyens d'étranglement 34 sont prévus pour indiquer par exemple une situation anormale au cours du carottage, comme cela est décrit ci-dessous.It can be provided on the inner tube assembly 8 and in the outer tube 3 (Figure 3) cooperating means 34 throttling of the coring fluid passage. These means throttle 34 are arranged to be inactive during normal coring and so as to strangle said passage in case the inner tube assembly 8 is pushed back into the outer tube 3 by opposite direction to the direction of advance S of the core drilling. To this end, these means throttle 34 are formed for example by an annular boss 35 on the inner tube assembly 8 and by an internal annular rim 36 corresponding to the outer tube 3. These throttling means 34 are intended to indicate for example an abnormal situation during the coring, as described below.

Le moteur 17 est avantageusement d'un type actionné par le fluide de carottage. Dans ce cas, le moteur 17 peut être agencé dans le système de conduits 39 (figures 2 et 6) de passage de fluide de manière à ce qu'il participe aux moyens hydrodynamiques précités, au moins pour la partie dudit fluide qui l'actionne.The motor 17 is advantageously of a type actuated by the coring fluid. In this case, the motor 17 can be arranged in the duct system 39 (FIGS. 2 and 6) for the passage of fluid from so that it participates in the aforementioned hydrodynamic means, in less for the part of said fluid which actuates it.

Un conduit de dérivation 41 (figure 2) de fluide de carottage peut être prévu dans le système des conduits de fluide 39, entre une entrée 42 et une sortie 43 du moteur 17 pour ce fluide. Alors, d'un côté, on peut équiper l'assemblage de tube intérieur 8 d'une soupape 45 montée, dans le conduit de dérivation 41, de façon à ce qu'elle puisse coulisser longitudinalement entre deux positions de butée, une antérieure 46 et une postérieure 47 sur ledit assemblage 8. La butée antérieure 46 peut être constituée par exemple, pour une facilité de construction, de deux demi-bagues comme cela est suggéré à la figure 2. D'un autre côté, dans le même conduit de dérivation 41, la section postérieure 3P du tube extérieur 3 peut être munie d'un siège de soupape 48 qui est fixé à ladite section postérieure 3P, en aval de la soupape 45, et qui est agencé pour coopérer comme suit avec celle-ci.A bypass duct 41 (Figure 2) of coring fluid can be provided in the system of fluid conduits 39, between a inlet 42 and outlet 43 of the motor 17 for this fluid. So, on the one hand, you can equip the inner tube assembly 8 with a valve 45 mounted, in bypass conduit 41, so that it can slide longitudinally between two stop positions, one anterior 46 and a posterior 47 on said assembly 8. The stop anterior 46 can be formed for example, for ease of construction, of two half-rings as suggested in the figure 2. On the other hand, in the same branch conduit 41, the section posterior 3P of the outer tube 3 can be fitted with a seat valve 48 which is fixed to said rear section 3P, downstream of the valve 45, and which is arranged to cooperate with it as follows.

D'une part, le conduit de dérivation 41 est fermé lorsque la soupape 45 est dans la position de butée postérieure 47 représentée à la figure 2 et est appliquée en même temps contre ledit siège 48 par le poids de l'assemblage de tube intérieur 8 et, le cas échéant, par la pression du fluide sur cet assemblage 8 ou encore lorsque la soupape 45 coulisse sur ce même assemblage 8, entre les positions de butée antérieure 46 et postérieure 47, mais est appliquée en même temps contre ledit siège 48 par la pression du fluide en amont dans le conduit de dérivation 41. Le moteur 17 peut recevoir alors des pression et débit maximaux du fluide de carottage et produire son couple maximum pour l'entraínement de la couronne 5.On the one hand, the bypass duct 41 is closed when the valve 45 is in the rear stop position 47 shown in the Figure 2 and is applied at the same time against said seat 48 by the weight of the inner tube assembly 8 and, where applicable, by the fluid pressure on this assembly 8 or even when the valve 45 slides on this same assembly 8, between the stop positions anterior 46 and posterior 47, but is applied at the same time against said seat 48 by the pressure of the fluid upstream in the conduit bypass 41. The motor 17 can then receive pressure and flow core fluid and produce its maximum torque for driving the crown 5.

D'autre part, le conduit de dérivation 41 est ouvert lorsque la soupape 45 est dans la position de butée antérieure 46 et est écartée en même temps dudit siège 48 par l'effet de l'assemblage de tube intérieur 8 repoussé vers l'amont dans la section postérieure 3P du tube extérieur 3. Le moteur 17 est alors mis en quelque sorte en court-circuit quant au fluide qui l'actionne et n'a dès lors pratiquement plus de couple d'entraínement.On the other hand, the bypass duct 41 is open when the valve 45 is in the anterior stop position 46 and is moved away at the same time of said seat 48 by the effect of the tube assembly interior 8 pushed upstream in the rear section 3P of the tube exterior 3. Motor 17 is then short-circuited in a way as for the fluid which actuates it and therefore has practically no more torque drive.

Dans le cas de l'exemple montré à la figure 2, on voit que la butée postérieure 47, la soupape 45 et le siège de soupape 48 forment un arrêt 49 qui positionne longitudinalement, dans le sens d'avance S, l'assemblage 8 susdit dans le tube extérieur 3 et plus précisément dans la section postérieure 3P de celui-ci. Un autre genre d'arrêt peut cependant être mis en oeuvre aux mêmes fins.In the case of the example shown in Figure 2, we see that the rear stop 47, valve 45 and valve seat 48 form a stop 49 which positions longitudinally, in the direction of advance S, the above-mentioned assembly 8 in the outer tube 3 and more precisely in the posterior section 3P of it. Another kind of stop can however be used for the same purpose.

Entre un conduit d'alimentation 50 du moteur 17 et un conduit de sortie 51 (figures 2, 6 et 7) du fluide de carottage vers la couronne 5, on peut monter avantageusement une soupape d'obturation 54 agencée pour s'ouvrir en cas de surpression du fluide à l'entrée 42 du moteur 17, cette soupape d'obturation 54 étant de préférence un disque taré 54 qui se perce à une surpression déterminée.Between a supply duct 50 of the motor 17 and a outlet duct 51 (FIGS. 2, 6 and 7) of the coring fluid towards the crown 5, it is advantageously possible to mount a shut-off valve 54 arranged to open in the event of overpressure of the fluid at the inlet 42 of the motor 17, this shut-off valve 54 preferably being a disc calibrated 54 which is pierced at a determined overpressure.

Pour aider l'assemblage de tube intérieur 8 à descendre dans le tube extérieur 3, le carottier 1 de l'invention peut comporter en outre (figures 1 et 3) un système de joint 55 monté sur l'assemblage de tube intérieur 8 de façon à ce qu'en position active, il ferme sensiblement complètement l'espace annulaire 56 entre le tube extérieur 3 et cet assemblage 8 et il reçoit ainsi, à la manière d'un piston, la pleine pression du fluide de carottage.To help the inner tube assembly 8 to descend in the outer tube 3, the core barrel 1 of the invention may include further (Figures 1 and 3) a seal system 55 mounted on the assembly of inner tube 8 so that in the active position, it substantially closes completely the annular space 56 between the outer tube 3 and this assembly 8 and it thus receives, in the manner of a piston, the full core fluid pressure.

Le système de joint 55 peut comporter au moins deux joints circulaires plats 57 et 58 dont le bord externe 57a, 58a (figure 5) est chaque fois découpé en un genre de pétales 57b, 58b, les deux joints 57, 58 étant agencés l'un sur l'autre de manière à ce qu'un pétale 57b ou 58b d'un joint recouvre un intervalle 58c ou respectivement 57c entre deux pétales de l'autre joint.The seal system 55 may include at least two seals flat circulars 57 and 58 whose outer edge 57a, 58a (FIG. 5) is each time cut into a kind of petals 57b, 58b, the two joints 57, 58 being arranged one on the other so that a petal 57b or 58b of a joint covers an interval 58c or respectively 57c between two petals of the other joint.

L'assemblage de tube intérieur 8 peut avantageusement comporter un manchon 62 disposé en aval du système de joint 55 de manière à être sans action sur celui-ci en cours de descente de l'assemblage de tube intérieur 8 dans le tube extérieur 3 et en cours de carottage, mais de manière à coulisser préalablement vers l'amont sur l'assemblage de tube intérieur 8 lors d'un retrait de celui-ci du tube extérieur 3. Lors de ce coulissement, le manchon 62 entre en prise avec le système de joint 55 et l'écarte alors du tube extérieur 3, dans une position rabattue 55R contre l'assemblage de tube intérieur 8, pour que le fluide puisse à nouveau s'écouler par l'espace annulaire 56, en ayant un effet des plus réduits ou même pratiquement nul sur le système de joint 55 et donc sur ledit assemblage 8.The inner tube assembly 8 can advantageously include a sleeve 62 disposed downstream of the seal system 55 of so as to be without action on it during the descent of the inner tube assembly 8 in the outer tube 3 and during coring, but so as to slide beforehand upstream on the inner tube assembly 8 when it is removed from the tube outside 3. During this sliding, the sleeve 62 engages with the seal system 55 and then moves it away from the outer tube 3, in a folded position 55R against the inner tube assembly 8, so that the fluid can again flow through the annular space 56, having a very reduced or even practically zero effect on the seal 55 and therefore on said assembly 8.

Il doit être entendu que la présente invention n'est en aucune façon limitée aux formes de réalisation décrites ci-dessus et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre des revendications données ci-dessous.It should be understood that the present invention is not in in no way limited to the embodiments described above and that many modifications can be made without departing from the framework of claims given below.

Ainsi, on peut avantageusement équiper le carottier 1 de l'invention d'une sonde 63 disposée dans le tube intérieur proprement dit 9. Un tronçon 64 de cette sonde 63, équipé de moyens de mesures non représentés ni décrits en détails parce que connus de l'homme de métier, fait alors saillie de ce tube intérieur 9 au cours de la descente de l'assemblage de tube intérieur 8 dans le tube extérieur 3 et en position de carottage du tube intérieur proprement dit 9 par rapport au tube extérieur 3 alors que celui-ci est encore à l'écart d'un fond de puits de carottage. La sonde 63 est en outre disposée dans le tube intérieur 9 de façon à pouvoir être repoussée à l'intérieur de celui-ci, au cours d'un carottage, par le fond du puits et/ou par le sommet de la carotte. Ce genre de sonde 63 peut comporter des moyens d'enregistrement des mesures effectuées, afin qu'elles puissent être examinées à la surface lorsque l'assemblage 8 a été retiré du puits et que la sonde 63 a été mise en liaison avec des appareils adéquats.Thus, the corer 1 can advantageously be fitted with the invention of a probe 63 disposed in the inner tube proper 9. A section 64 of this probe 63, equipped with non-measuring means represented nor described in detail because known to the man of loom, then protrudes from this inner tube 9 during the descent of the inner tube assembly 8 in the outer tube 3 and in position coring of the inner tube proper 9 relative to the tube outside 3 while this one is still away from a well bottom coring. The probe 63 is also arranged in the inner tube 9 of so that it can be pushed back inside of it, during a coring, through the bottom of the well and / or through the top of the carrot. This kind of probe 63 may include means for recording measurements taken, so that they can be examined on the surface when assembly 8 has been removed from the well and probe 63 has been placed in conjunction with suitable devices.

Des modes de fonctionnement du carottier de l'invention sont décrits ci-après à titre d'exemples non limitatifs.Modes of Operation of the Corer of the Invention are described below by way of nonlimiting examples.

La section antérieure 3A du tube extérieur 3 est introduite dans la section postérieure 3P, par l'arrière, avant de raccorder l'un à l'autre en 66 (figure 6) des tronçons de tube extérieur 3. Elle est agencée de manière à pouvoir y coulisser entre une position de suspension dans la section postérieure 3P, par l'effet réciproque des butées 13A, 13P (figure 7), et une position enfoncée extrême, dans la section postérieure 3P, limitée par l'effet réciproque des butées 12A, 12P (figure 6 ou 7). La couronne 5 peut être montée alors sur la section antérieure 3A. Le tube extérieur 3 ainsi équipé peut être fixé au train de tiges 2 (figure 1 ou 3) et être descendu dans un puits à carotter.The front section 3A of the outer tube 3 is introduced in the rear section 3P, from the rear, before connecting one to the other at 66 (FIG. 6) of the outer tube sections 3. It is arranged so that it can slide between a hanging position in the posterior section 3P, by the reciprocal effect of the stops 13A, 13P (figure 7), and an extreme depressed position, in the posterior section 3P, limited by the reciprocal effect of the stops 12A, 12P (Figure 6 or 7). The crown 5 can then be mounted on the front section 3A. The tube exterior 3 thus equipped can be fixed to the drill string 2 (figure 1 or 3) and be lowered into a core well.

L'assemblage de tube intérieur 8 peut être descendu dans le tube extérieur 3, suivant la technique connue dite du wire-line, le cas échéant à l'aide d'un dispositif d'accrochage 67 (figure 1 ou 3) connu que l'assemblage 8 comporte. Du fluide de carottage envoyé à ce moment sous pression dans le tube extérieur 3 peut prendre appui sur le système de joint 55 afin d'aider à la descente de l'assemblage de tube intérieur 8, surtout si le tube extérieur 3 ne suit pas seulement une verticale mais prend une forte inclinaison par rapport à celle-ci, même jusqu'à l'horizontale. L'assemblage de tube intérieur 8 peut descendre ainsi jusqu'à venir en butée (figure 2) contre l'arrêt 49 précité. De préférence, dans cette position à butée, ledit assemblage 8 est en même temps en appui, en cours de carottage, contre la butée d'appui 14 (figure 6) par laquelle il peut agir sur la section antérieure 3A.The inner tube assembly 8 can be lowered into the outer tube 3, according to the known technique known as the wire-line, the case if necessary using a hooking device 67 (FIG. 1 or 3) known to be assembly 8 comprises. Coring fluid sent at this time under pressure in the outer tube 3 can rest on the system seal 55 in order to assist in the descent of the inner tube assembly 8, especially if the outer tube 3 does not only follow a vertical but takes a steep inclination from it, even up to the horizontal. The inner tube assembly 8 can descend thus until it comes to a stop (FIG. 2) against the abovementioned stop 49. Preferably, in this stop position, said assembly 8 is at the same time in support, during coring, against the support stop 14 (Figure 6) by which it can act on the anterior section 3A.

A ce moment, on force le dispositif d'accrochage 67 à enfoncer suivant le sens S une barre de liaison 68 (figure 1 ou 3) dans ledit assemblage 8, en faisant se briser une goupille d'immobilisation 69, jusqu'à ce qu'une face 70P d'un évidement 70 de la barre 68 vienne en appui contre une broche d'arrêt 71. Suite à la course ainsi parcourue de la barre 68, des canaux 72 et 73, isolés l'un de l'autre jusque là par des joints 74, sont mis en communication et du fluide de carottage peut s'écouler à partir de ce moment depuis l'intérieur du train de tiges 2, par l'espace annulaire 75 et les canaux 72, 73 dans un conduit 76 (figure 1 ou 3, et figure 2) creusé dans la barre de liaison 68, dans des conduits 77, jusqu'à la couronne 5. Sur ce trajet, le fluide subit depuis au moins l'extrémité supérieure de l'assemblage de tube intérieur 8 jusqu'à sa sortie de la couronne 5 une perte de charge utilisable.At this time, the hooking device 67 is forced to push in a direction S a connecting bar 68 (Figure 1 or 3) into said assembly 8, by causing an immobilizing pin 69 to break, until a face 70P of a recess 70 of the bar 68 comes in support against a stop spindle 71. Following the stroke thus traveled bar 68, channels 72 and 73, isolated from each other hitherto by joints 74, are placed in communication and coring fluid can flow from this moment on from inside the drill string 2, through the annular space 75 and the channels 72, 73 in a conduit 76 (FIG. 1 or 3, and figure 2) dug in the connecting bar 68, in conduits 77, up to crown 5. On this path, the fluid undergoes for at least the upper end of the inner tube assembly 8 to its output from crown 5 a usable pressure drop.

Dans un mode de fonctionnement, la section antérieure 3A est entraínée en rotation par la section postérieure 3P par des moyens, non représentés mais connus de l'homme de métier, qui permettent le coulissement précité. En début de carottage, la couronne 5 peut, le cas échéant, repousser partiellement dans la section postérieure 3P la section antérieure 3A, jusqu'à ce que celle-ci soit en appui contre la butée d'appui 14 de l'assemblage de tube intérieur 8. L'assemblage 8, soumis à la pression du fluide, offre à la section antérieure 3A une résistance déterminée par cette pression qui dépend entre autres de la perte de charge produite par l'ajutage 10.In an operating mode, the anterior section 3A is rotated by the rear section 3P by means, not shown but known to those skilled in the art, which allow the aforementioned sliding. At the start of coring, crown 5 can, if necessary if necessary, partially push back into the posterior section 3P the anterior section 3A, until it is in abutment against the support stop 14 of the inner tube assembly 8. The assembly 8, subject to fluid pressure, provides the front section 3A with a resistance determined by this pressure which depends among other things on the pressure drop produced by the nozzle 10.

D'un côté, en cours de carottage, ladite section antérieure 3A, poussée en avant par l'assemblage 8 soumis à la pression du fluide, peut être poussée au maximum hors de la section postérieure 3P (figure 7) contre la formation à carotter, les butées 13A et 13P n'étant pas nécessairement l'une contre l'autre (cela dépendant des positions relatives de celles-ci et de l'arrêt 49). Déjà avant d'atteindre cette première situation extrême, un freinage de l'avance du train de tiges 2 à la surface peut provoquer une retenue de l'avance de la couronne 5 dans la formation par l'action de l'arrêt 49 sur l'assemblage 8. Avantageusement alors, le train de tiges 2 est au moins partiellement en traction et donc tenu plus droit, même à l'horizontale, que ce n'est usuellement possible lorsqu'il est complètement en compression et sujet de ce fait à un flambage. De plus, la couronne 5 reçoit dans ces conditions un poids nettement plus régulier qu'avec un train de tiges en situation de flambage et soumis à des frottements importants contre la paroi du puits. La couronne 5 peut donc progresser avec davantage de régularité dans la formation 4. Tout cela favorise entre autres l'aptitude à diriger correctement la couronne 5.On the one hand, during coring, said anterior section 3A, pushed forward by the assembly 8 subjected to the pressure of the fluid, can be pushed as far as possible out of the posterior section 3P (figure 7) against the core formation, the stops 13A and 13P not being necessarily one against the other (depending on the positions relative to these and to judgment 49). Already before reaching this first extreme situation, braking the advance of the drill string 2 to the surface can cause the crown 5 to advance in the formation by the action of the stop 49 on the assembly 8. Advantageously then, the drill string 2 is at least partially in traction and therefore held straighter, even horizontally, than it is usually possible when fully compressed and subject thereby buckling. In addition, the crown 5 receives in these conditions a much more regular weight than with a drill string in buckling situation and subject to significant friction against the wall of the well. Crown 5 can therefore progress with more regularity in training 4. All this promotes, among other things, the ability to steer the crown correctly 5.

Si au contraire, la section antérieure 3A était repoussée au maximum dans la section postérieure 3P, à l'encontre de la pression sur l'assemblage 8, les butées 12A, 12P (figure 6 ou 7) entrant en contact, on pourrait obtenir une seconde situation extrême dans laquelle une avance du train de tiges 2 pourrait forcer la pénétration de la couronne 5 dans la formation 4.If on the contrary, the anterior section 3A was pushed back to the maximum in the posterior section 3P, against the pressure on the assembly 8, the stops 12A, 12P (FIG. 6 or 7) coming into contact, we could get a second extreme situation in which a advance of drill string 2 could force penetration of crown 5 in training 4.

D'un autre côté, en cours de carottage, la section antérieure 3A peut être maintenue dans la section postérieure 3P, par la pression sur l'assemblage 8, dans des positions dans lesquelles les butées réciproques 12A, 12P d'une part et 13A, 13P d'autre part ne sont pas en contact respectif. Si de plus l'assemblage 8 n'est pas à butée contre la soupape 45 mais que cette dernière est maintenue contre son siège 48 par une pression de fluide en amont supérieure à celle en aval, on obtient ce que l'on peut appeler un mode de fonctionnement découplé. Les sections antérieure 3A et postérieure 3P du tube extérieur 3 peuvent alors coulisser l'une par rapport à l'autre sous l'effet de la pression sur l'assemblage 8. Dans ce cas, même si le train de tiges 2 n'avance que par à-coups, par exemple à la suite d'un collage temporaire aux parois du puits et/ou à la suite de courbes entre des tronçons verticaux et horizontaux du puits, la section antérieure 3A peut progresser de son côté de manière régulière, en fonction uniquement de l'action de la couronne 5 dans la formation 4 au cours du carottage.On the other hand, during coring, the anterior section 3A can be held in the posterior section 3P, by pressure on assembly 8, in positions in which the stops reciprocal 12A, 12P on the one hand and 13A, 13P on the other hand are not in respective contact. If in addition the assembly 8 is not abutted against the valve 45 but that the latter is held against its seat 48 by a fluid pressure upstream higher than that downstream, we obtains what can be called a decoupled operating mode. The anterior 3A and posterior 3P sections of the outer tube 3 can then slide one relative to the other under the effect of the pressure on assembly 8. In this case, even if the drill string 2 only advances jerky, for example following a temporary bonding to the walls of the well and / or following curves between vertical sections and horizontal of the well, the front section 3A can progress side on a regular basis, depending solely on the action of the crown 5 in formation 4 during coring.

L'assemblage 8, la section antérieure 3A et la couronne 5 peuvent ainsi se déplacer longitudinalement dans un sens ou dans l'autre, par rapport au reste du train de tiges 2, selon que la vitesse du train de tiges 2 est inférieure ou supérieure à celle de la couronne 5 dans la formation 4, et cela peut être réglé depuis la surface en agissant sur le train de tiges 2.Assembly 8, anterior section 3A and crown 5 can thus move longitudinally in one direction or in the other, relative to the rest of the drill string 2, depending on whether the speed of the drill string 2 is lower or higher than that of the crown 5 in formation 4, and this can be adjusted from the surface by acting on the drill string 2.

Si à présent l'assemblage 8 est repoussé davantage dans le tube extérieur 3, la butée antérieure 46 que porte l'assemblage 8 entre en contact avec la soupape 45 et peut pousser celle-ci à l'écart du siège de soupape 48. De ce fait, le fluide qui jusqu'alors ne pouvait passer que par le conduit 50 (figure 2) et l'ajutage 10 peut à présent passer aussi entre la soupape 45 et son siège 48, et cela réduit considérablement la perte de charge dans le carottier 1, donc la pression appliquée sur l'assemblage 8 et par conséquent la force exercée par la couronne 5 sur la formation 4. Le carottier 1 de l'invention est ainsi mis pratiquement automatiquement hors service en cas d'effort exagéré à fournir, et cela au bénéfice de ses constituants, par une action directe à l'endroit de ceux-ci au fond du puits.If assembly 8 is now pushed further into the outer tube 3, the front stop 46 carried by the assembly 8 between in contact with valve 45 and can push it away from the seat valve 48. As a result, the fluid which until then could only pass through the conduit 50 (Figure 2) and the nozzle 10 can now also pass between valve 45 and its seat 48, and this greatly reduces the pressure drop in core barrel 1, therefore the pressure applied to the assembly 8 and therefore the force exerted by the crown 5 on formation 4. The core barrel 1 of the invention is thus placed practically automatically out of service in the event of an exaggerated effort, and this for the benefit of its constituents, by direct action against these at the bottom of the well.

Si la variante suivant la figure 3 est mise en application, on peut obtenir un autre type de signalisation d'un processus de fonctionnement du carottier 1 de l'invention. Dans ce cas, lorsque l'assemblage de tube intérieur 8 est repoussé vers l'amont, que ce soit par une carotte qui se bloque dans le tube intérieur 9 (figure 7) et qui continue à être découpée par la couronne 5 ou que ce soit parce que la section antérieure 3A est repoussée dans la section postérieure 3P, on obtient ce qui suit à l'endroit des moyens coopérants d'étranglement 34 (figure 3). A mesure que l'assemblage 8 est repoussé dans le tube extérieur 3, le bossage annulaire 35 prévu sur l'assemblage 8 se rapproche du rebord annulaire 36 du tube extérieur 3 et de ce fait, le passage du fluide y est étranglé. Ceci provoque, en amont des moyens 34, une augmentation de la pression du fluide, que les opérateurs peuvent constater et interpréter. Ceci peut accentuer en plus la force résultante sur au moins l'assemblage 8 et éventuellement sur la section antérieure 3A et sur la couronne 5 mais on peut alors limiter cette force depuis la surface en agissant directement sur le débit de fluide ou, de préférence, sur l'avance du train de tiges 2.If the variant according to FIG. 3 is implemented, we can get a different kind of signaling from a process of operation of the core barrel 1 of the invention. In this case, when the inner tube assembly 8 is pushed upstream, whether by a core which locks in the inner tube 9 (Figure 7) and which continues to be cut by crown 5 or whether it is because the anterior section 3A is pushed into the posterior section 3P, we obtains the following with regard to the cooperating means of throttling 34 (figure 3). As assembly 8 is pushed back into the tube outside 3, the annular boss 35 provided on the assembly 8 is approximates the annular rim 36 of the outer tube 3 and therefore the passage of the fluid is strangled there. This causes, upstream of the means 34, an increase in fluid pressure, that operators can see and interpret. This can further enhance the strength resulting on at least assembly 8 and possibly on the section anterior 3A and on crown 5 but we can then limit this force from the surface by acting directly on the fluid flow or, preferably on the advance of the drill string 2.

Lorsque la section antérieure 3A et la couronne 5 ne sont pas entraínées en rotation par la section postérieure 3P mais par un moteur 17 agencé dans le carottier 1 de l'invention comme cela est décrit ci-dessus, on peut obtenir un autre mode de fonctionnement En cours de carottage, le moteur 17 est alimenté par du fluide arrivant du train de tiges 2 et parcourant successivement (figure 1 ou 3) l'espace annulaire 56, les canaux 72 et 73, le conduit 76, les conduits 77 (figure 2), le conduit 11 et par exemple l'ajutage 10 disposé à l'entrée 42 du moteur 17. Le fluide quitte alors le moteur 17 par sa sortie 43 (figure 6) et est amené par divers conduits 51 jusqu'à la couronne 5. On peut constater que l'on profite avantageusement de la butée interne du moteur 17 (entre les stator 20 et rotor 21) pour transmettre à la section antérieure 3A les forces de poussée de la pression du fluide sur l'assemblage 8 et dans le moteur 17, puisque ces forces sont transmises précisément par le stator 20 et le rotor 21. Les butées internes des moteurs connus sont en effet à même de supporter les forces nécessaires à cet effet.When the front section 3A and the crown 5 are not not driven in rotation by the rear section 3P but by a motor 17 arranged in the core barrel 1 of the invention as described above, we can obtain another operating mode In progress coring, the motor 17 is supplied with fluid arriving from the rods 2 and successively traversing (FIG. 1 or 3) the annular space 56, the channels 72 and 73, the conduit 76, the conduits 77 (FIG. 2), the duct 11 and for example the nozzle 10 disposed at the inlet 42 of the engine 17. The fluid then leaves the engine 17 via its outlet 43 (FIG. 6) and is brought by various conduits 51 to the crown 5. We can see that advantageously takes advantage of the internal stop of the motor 17 (between stator 20 and rotor 21) to transmit to the front section 3A the thrust forces of the fluid pressure on the assembly 8 and in the motor 17, since these forces are transmitted precisely by the stator 20 and the rotor 21. The internal stops of known motors are indeed even to support the forces necessary for this purpose.

On notera que, bien que le train de tiges 2 ne doive pas faire tourner la couronne 5, il peut être mis en rotation à vitesse réduite afin par exemple d'éviter un collage du train 2 à la paroi du puits.Note that, although the drill string 2 should not rotate crown 5, it can be rotated at reduced speed in order, for example, to avoid the train 2 sticking to the wall of the well.

Si, pour un quelconque motif connu de l'homme de métier, la couronne 5 et/ou la section antérieure 3A opposent un couple résistant excessif au moteur 17, cela fait augmenter la pression en amont de celui-ci. Le disque taré 54 peut alors se percer lorsque la pression y atteint une valeur limite de sécurité pour le moteur 17, et le fluide est dévié de l'entrée 42 du moteur 17 vers le conduit 51 et la sortie à l'endroit de la couronne 5, et le moteur 17 s'arrête.If, for any reason known to those skilled in the art, the crown 5 and / or the front section 3A oppose a resistant torque excessive to the motor 17, this increases the pressure upstream thereof. The tared disc 54 can then be pierced when the pressure reaches it a safety limit value for the motor 17, and the fluid is diverted from the inlet 42 of the motor 17 to the duct 51 and the outlet at the location of the crown 5, and the motor 17 stops.

Si d'un autre côté la section antérieure 3A est repoussée pour une cause quelconque dans la section de tube extérieur 3P au point que la soupape 45 (figure 3) quitte le siège de soupape 48, le fluide qui arrive des conduits 77 peut s'échapper entre la soupape 45 et le siège 48 vers le conduit 51. Le moteur 17 est ainsi pratiquement déchargé de toute pression de fluide puisque celle-ci est à ce moment sensiblement égale des côtés de l'entrée 42 et de la sortie 43 du moteur 17, de sorte qu'au moins le moteur 17 et la couronne 5 ne sont plus soumis à des couples qui pourraient leur être préjudiciables.If on the other hand the front section 3A is pushed back for any reason in the 3P outer tube section at point that valve 45 (Figure 3) leaves valve seat 48, the fluid that arrives from conduits 77 can escape between valve 45 and seat 48 towards the duct 51. The motor 17 is thus practically discharged from any fluid pressure since this is at this time substantially equal sides of inlet 42 and outlet 43 of motor 17, so that at least the motor 17 and the crown 5 are no longer subjected to couples that could be harmful to them.

Si l'assemblage de tube intérieur 8 est repoussé vers l'amont dans le tube extérieur 3, que ce soit par l'effet d'une carotte qui s'y coince ou par l'effet de la section antérieure 3A de tube extérieur qui pousse contre la butée d'appui 14, les moyens d'étranglement 34 (figure 3) peuvent entrer en action et, en étranglant le passage du fluide, provoquer une augmentation sensible de la pression en amont de ces moyens 34. Cette augmentation de pression provoque l'avertissement expliqué ci-dessus et l'opérateur peut à nouveau régler en conséquence le débit de fluide et/ou l'avance du train de tiges 2.If the inner tube assembly 8 is pushed back to upstream in the outer tube 3, whether by the effect of a carrot which gets stuck in it or by the effect of the front section 3A of the outer tube which pushes against the abutment stop 14, the throttling means 34 (FIG. 3) can come into action and, by throttling the passage of the fluid, cause a significant increase in pressure upstream of these means 34. This increase in pressure causes the warning explained above and the operator can adjust again the fluid flow rate and / or the advance of the drill string 2.

Comme on l'a vu, trois protections différentes du moteur 17 et de la couronne 5 peuvent être prévues simultanément ou séparément ou encore selon n'importe quelle combinaison de deux d'entre elles.As we have seen, three different protections for the motor 17 and crown 5 can be provided simultaneously or separately or according to any combination of two of them.

Si l'on souhaite remonter l'assemblage de tube intérieur 8, on le saisit de manière usuelle par le dispositif d'accrochage 67 (figure 1 ou 3) et l'on tire sur celui-ci en direction de la surface. Cela provoque un coulissement de la barre de liaison 68 jusqu'à ce qu'une face 70A de l'évidement 70 vienne en appui contre la broche d'arrêt 71 fixée à l'assemblage 8. Pendant ledit coulissement, la barre de liaison 68 tire avec elle le manchon 62, par l'intermédiaire de broches 79 (figure 2), et celui-ci vient écarter du tube extérieur 3 le système de joint 55, jusqu'à le rabattre contre l'assemblage 8, par exemple dans la position représentée en 55R. De ce fait, le fluide présent dans le tube extérieur 3 ne fait pratiquement plus obstacle à la remontée de l'assemblage de tube intérieur 8. De plus, le fluide peut encore s'échapper à cet effet, le cas échéant, par des canaux 80 (figure 1 ou 3), non encore décrits, mis en regard à ce moment avec les canaux 72 par le coulissement de la barre de liaison 68 vers l'amont, dans l'assemblage 8. If you want to reassemble the inner tube assembly 8, it is grasped in the usual way by the hooking device 67 (FIG. 1 or 3) and we pull it towards the surface. This causes a sliding of the connecting bar 68 until a face 70A of the recess 70 comes to bear against the stop pin 71 fixed to assembly 8. During said sliding, the link bar 68 pulls with it the sleeve 62, by means of pins 79 (FIG. 2), and this separates from the outer tube 3 the seal system 55, until the fold against assembly 8, for example in the position shown in 55R. Therefore, the fluid present in the outer tube 3 does not practically no more obstacle to the ascent of the tube assembly interior 8. In addition, the fluid can still escape for this purpose, if if necessary, by channels 80 (FIG. 1 or 3), not yet described, set up look at that time with channels 72 by sliding the bar link 68 upstream, in assembly 8.

LEGENDE DES FIGURESLEGEND OF FIGURES

SS

sens d'avance de carottagedirection of coring advance

11

carottiercorer

22

train de tigesdrill string

33

tube extérieurouter tube

3A3A

section antérieure de 3anterior section of 3

3P3P

section postérieure de 3posterior section of 3

44

formationtraining

55

couronne de carottagecoring crown

88

assemblage de tube intérieurinner tube assembly

99

tube intérieur proprement ditinner tube proper

1010

ajutage échangeableexchangeable nozzle

1111

conduitpipe

12A12A

butée d'arrêt antérieure sur 3Aanterior stop on 3A

12P12P

butée d'arrêt antérieure sur 3Panterior stopper on 3P

13A13A

butée d'arrêt postérieure sur 3Arear stopper on 3A

13P13P

butée d'arrêt postérieure sur 3Prear stopper on 3P

1414

butée d'appuisupport stop

1515

moyens/ensemble de butée à billesmeans / ball thrust assembly

1717

moteurengine

1818

moyens/bagues de rotation/coulissementrotation / sliding means / rings

1919

partie postérieure de 9rear part of 9

2020

statorstator

2121

rotorrotor

2626

ensemble de cliquet et de rainureratchet and groove assembly

2727

cliquetpawl

2828

rainuregroove

2929

face longitudinale en pente de 28longitudinal face with a slope of 28

3131

ensemble de cliquet et de rainureratchet and groove assembly

3232

cliquetpawl

3333

rainuregroove

3434

moyens coopérants d'étranglement Cooperating means of strangulation

3535

bossage annulaire de 9ring boss of 9

3636

rebord annulaire interne de 3internal annular rim of 3

3939

système de conduits de fluidefluid conduit system

4040

surface externe de 17external surface of 17

4141

conduit de dérivationbypass duct

4242

entrée de 17entry of 17

4343

sortie de 17exit 17

4545

soupapevalve

4646

(position de) butée antérieure sur 9(position of) front stop on 9

4747

(position de) butée postérieure sur 9(position of) rear stop on 9

4848

siège de soupapevalve seat

4949

arrêt de 9stop 9

5050

conduit d'alimentationsupply duct

5151

conduit de sortieoutlet duct

5454

soupape d'obturation/ disque taréshut-off valve / tared disc

5555

système de joint, position activeseal system, active position

55R55R

système de joint, position rabattueseal system, folded position

5656

espace annulaireannular space

5757

jointjoint

57a57a

bord externe de 57outer edge of 57

57b57b

pétales de 57petals of 57

57c57c

intervalles de 57intervals of 57

5858

jointjoint

58a58a

bord externe de 58outer edge of 58

58b58b

pétales de 58petals of 58

58c58c

intervalles de 58intervals of 58

6262

manchonmuff

6363

sondeprobe

6464

tronçon de 63stretch of 63

6666

endroit de raccord de tronçons de 3connection point for sections of 3

6767

dispositif d'accrochagehanging device

6868

barre de liaison link bar

6969

goupille d'immobilisationimmobilizer pin

7070

évidementrecess

70A70A

face antérieure de 70front side of 70

70P70P

face postérieure de 70rear side of 70

7171

broche d'arrêtstop pin

7272

canalchannel

7373

canalchannel

7474

jointjoint

7575

espace annulaireannular space

7676

conduitpipe

7777

conduitsducts

7979

broches de liaison entre 62 et 68connecting pins between 62 and 68

8080

canalchannel

Claims (15)

1. Core barrel, in particular for oil exploration, having:

   a string (2),

   an external tube (3) fixed to the front end of the string (2), looking in the direction of advance (S) of the core barrel (1) in a formation (4),

   an annular core bit (5) mounted on a front section (3A) of the external tube (3), and

   an internal tube assembly (8) mounted in the external tube (3), so as to be able to brought back to the surface through the string (2), and having hydrodynamic means arranged to convert a sampling fluid pressure circulating in the string (2) into a force for thrusting the said internal tube assembly (8) towards the front of the core barrel (1),

   characterised in that:

   the front section (3A) of the external tube (3) is mounted for axial sliding, limited by front stops (12A, 12B) and rear stops (13A, 13P), in a rear section (3P) of the same external tube (3) and projects longitudinally therefrom,

   the internal tube assembly (8) has a support stop (14) arranged to selectively push the front section (3A) of the external tube (3) forwards,

   means (15) are arranged between the internal tube (9) proper and the said front external tube section (3A) so that the latter can be driven in rotation about its longitudinal axis independently of the said internal tube (3), this being able to be held fixed in rotation with respect to the formation (4) being sampled.
2. Core barrel according to Claim 1, characterised in that:

   it has a motor (17) for rotating the front section (3A) of the external tube and the bit (5),

   means (18) are arranged between the said front section (3A) and the rear section (3P) of the external tube (3) so that one can be driven in rotation about its longitudinal axis independently of the other,

   the motor (17) is mounted in a rear part (19) of the internal tube assembly (8),

   the stator (20) of the motor (17) is fixed in rotation with respect to the rear section (3P) of the external tube (3), during core sampling, and

   the rotor (21) of the motor (17) is fixed in rotation to the front section (3A) of the external tube, during core sampling.
3. Core barrel according to Claim 2, characterised in that the internal tube (9) proper is supported by the rotor (21) of the motor (17) by means of a thrust ball bearing assembly (15).
4. Core barrel according to one or other of Claims 2 and 3, characterised in that the stator (20) is kept fixed in rotation with respect to the rear section (3P) of the external tube (3) by at least one corresponding assembly (26) consisting of catch (27) and groove (28), the catch (27) advantageously being arranged to come into engagement in the groove (28) or to be released automatically therefrom when the internal tube assembly (8) is put in the core sampling position in the external tube (3) or is respectively withdrawn therefrom.
5. Core barrel according to any one of Claims 2 to 4, characterised in that the rotor (21) is kept fixed in rotation with respect to the front section (3A) of the external tube (3) by at least one corresponding assembly (31) consisting of catch (32) and corresponding groove (33), the catch (32) advantageously being arranged to come into engagement in the groove (33) or to be automatically released therefrom when the internal tube assembly (8) is put in the core sampling position in the external tube (3) or is respectively withdrawn therefrom.
6. Core barrel according to any one of Claims 1 to 5, characterised in that there are provided, on the internal tube assembly (8) and in the external tube (3), cooperating means (34) for throttling the passage of the core sampling fluid, these throttling means (34) being arranged so as to be inactive during normal core sampling and so as to throttle the said passage in the case where the internal tube assembly (8) is pushed back in the external tube (3) in the opposite direction to the direction of advance (S) of the core sampling.
7. Core barrel according to any one of Claims 2 to 6, characterised in that the motor (17) is of a type actuated by the core sampling fluid.
8. Core barrel according to Claim 7, characterised in that the motor (17) participates in the aforementioned hydrodynamic means, at least for the part of the said fluid which actuates it.
9. Core barrel according to one or other of Claims 7 and 8, characterised in that:

   it has a core sampling fluid bypass pipe (41) connected between an inlet (42) and an outlet (43) of the motor (17) for this fluid,

   the internal tube assembly (8) has, in the bypass pipe (41), a valve (45) mounted so as to be able to slide longitudinally between two stop positions, a front one (46) and a rear one (47), and

   the rear section (3P) of the external tube (3) has in the bypass pipe (41) a valve seat (48) fixed to the said rear section (3P), downstream of the valve (45), and arranged so as to cooperate with it

   so as to close off the bypass pipe (41) when the valve (45), in the rear stop position (47), is applied against the said seat (48) by the internal tube assembly (8) and when the valve (45), between the front (46) and rear (47) stop positions, is applied against the said seat (48) by the pressure of the fluid upstream in the bypass pipe (41), and

   so as to open the bypass pipe (41) when the valve (45), in the front stop position (46), is moved away from the seat (48) by the effect of the internal tube assembly (8) pushed upstream in the rear section (3P) of the external tube (3).
10. Core barrel according to any one of Claims 7 to 9, characterised in that it has, between a supply pipe (50) to the motor (17) and an outlet pipe (51) for the core sampling fluid, a closure valve (54) arranged to open in the event of overpressure at the inlet (42) to the motor (17), this valve (54) advantageously being a rated disc (54) which is pierced on overpressure.
11. Core barrel according to any one of Claims 7 to 10, characterised in that it has, to assist the internal tube assembly (8) to descend in the external tube (3), a joint system (55) mounted on the internal tube assembly (8) so as to substantially completely close off the annular space (56) between this assembly (8) and the external tube (3) and thus to receive, like a piston, the pressure of the drilling fluid.
12. Core barrel according to Claim 11, characterised in that the joint system (55) has at least two flat circular joints (57, 58), whose external edge (57a, 58a) is cut into a kind of petals (57b, 58b), the two joints (57, 58) being arranged one on the other so that a petal (57b, 58b) on one joint covers a gap (58c, 57c) between two petals on the other joint.
13. Core barrel according to one or other of Claims 11 and 12, characterised in that the internal tube assembly (8) has a sleeve (62) disposed upstream of the joint system (55), so as to be without action thereon during the descent of the internal tube assembly (8) in the external tube (3) and during core sampling, but so as to slide previously upstream on the internal tube assembly (8) when the latter is withdrawn from the external tube (3) and then to move the joint system (55) away from the external tube (3).
14. Core barrel according to any one of Claims 9 to 13, characterised in that it is arranged to function according to two modes in which the front (3A) and rear (3P) sections can slide one in the other and in which the valve (45) is applied against the valve seat (48):

    a coupled mode in which in addition the internal tube assembly (8) is applied in abutment against the rear section (3P), in the direction of core sampling advance (S), by the fluid pressure and in which the front section (3A) can come into abutment against the internal tube assembly (8) in the direction opposite to the direction of advance (S), and

    a decoupled mode, in which in addition the front section (3A) pushes, in the reverse direction to the aforementioned direction of advance (S), the internal tube assembly (8) away from the position in abutment against the rear section (3P).
15. Core barrel according to any one of Claims 1 to 14, characterised in that it has, in the internal tube (9) proper, a sensor (63) disposed so that a portion (64) thereof, equipped with measuring means, projects from this internal tube (9) during the descent of the internal tube assembly (8) in the external tube (3) and in the core sampling position of the internal tube (9) proper with respect to the external tube (3), this being away from a core sampling well bottom, and so that the sensor (63) can be pushed inside the internal tube (9) proper during a core sampling by the bottom of the well and/or by the top of the core.

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