FR2459357A1 - WELL DEVIATION LIMITING TOOL AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME - Google Patents

Abstract

OUTIL DE LIMITATION DE LA DEVIATION DES PUITS. OUTIL COMPRENANT UN TRONCON DE TUBE A PAROI EPAISSE PRESENTANT DES PARTIES SUPERIEURE 12, MOYENNE 16 ET INFERIEURE 14, LES PARTIES SUPERIEURE 12 ET INFERIEURE 14 ETANT FORMEES DE TRONCONS DE TUBE A PAROI EPAISSE PRATIQUEMENT ALIGNES PORTANT A LEURS EXTREMITES DES MOYENS PERMETTANT DE LES BRANCHER DANS UN TRAIN DE TIGES, LA PARTIE MOYENNE 16 ETANT EXCENTREE RELATIVEMENT AUX PARTIES SUPERIEURE 12 ET INFERIEURE 14, FORMANT UNE SURFACE PRATIQUEMENT RECTILIGNE D'APPLICATION AU FORAGE ET PRESENTANT DANS UNE DIRECTION UN MODULE DE SECTION PLUS PETIT QUE DANS UNE DIRECTION PERPENDICULAIRE A CELLE-CI, ET DEUX PARTIES DE COUDE 20, 22 RELIANT SOLIDAIREMENT LES PARTIES SUPERIEURE 12 ET INFERIEURE 14 A LA PARTIE MOYENNE 16, LES PARTIES DE COUDE 20, 22 ETANT FORMEES DANS LA DIRECTION OU LE MODULE DE SECTION EST REDUIT. APPLICATION DANS LES PUITS DE FORAGE.WELL DEVIATION LIMITATION TOOL. TOOL INCLUDING A TRUNCON OF THICK WALL TUBE HAVING TOP 12, MIDDLE 16 AND LOWER 14 PARTS, THE UPPER 12 AND LOWER 14 PARTS SHAPED OF THICK WALL TUBE TRUNCONS PRACTICALLY ALIGNED WITH THE THOSE IN THE MIDDLE OF THEIR EXTENSIONS A ROD TRAIN, THE MIDDLE PART 16 BEING OFFSET WITH RESPECT TO THE UPPER 12 AND LOWER PARTS 14, FORMING A PRACTICALLY RIGHT-LINE SURFACE OF APPLICATION TO DRILLING AND PRESENTING A SMALLER SECTION MODULE IN ONE DIRECTION THAN IN A DIRECTION PERPENDICULAR THEREOF. , AND TWO ELBOW PARTS 20, 22 SOLIDARILY CONNECTING THE UPPER 12 AND LOWER 14 PARTS TO THE MIDDLE PART 16, THE ELBOW PARTS 20, 22 BEING SHAPED IN THE DIRECTION IN WHICH THE SECTION MODULE IS REDUCED. APPLICATION IN WELLS.

Description

245935t 1. L'invention concerne des outils servant à limiter245935t 1. The invention relates to tools for limiting

la déviation des trépans pendant le forage de puits.  the deviation of drill bits during the drilling of wells.

Il est bien connu que pendant le forage de puits à des profondeurs notables, le trépan a souvent tendance à s'écarter d'un parcours rectiligne, spécialement lorsqu'on fore à travers des couches ayant une dureté et une densité diverses. La pratique classique consiste à forer un puits en  It is well known that when drilling wells at significant depths, the bit often tends to deviate from a straight path, especially when drilling through layers of varying hardness and density. The classical practice is to drill a well in

faisant tourner depuis la surface un long train de tiges tu-  spinning from the surface a long train of rods

bulairesportant un trépan à son extrémité. Le trépan fore en supportant une partie du poids de la colonne, le reste du poids étant supporté depuis la surface. Il en résulte une grande force de contact entre le trépan et la formation,et  carrying a trephine at its end. The bit drills by supporting a portion of the weight of the column, the remainder of the weight being supported from the surface. This results in a great contact force between the bit and the formation, and

cette force de contact, ou "charge sur l'outil" peut subir u-  this contact force, or "load on the tool" may be subjected to

ne rotation, ce qui fait que la formation ou le sol situé en  rotation, so that the formation or soil located in

dessous est broyé et usé.below is crushed and worn.

Le train de tiges est très flexible à cause de sa grande longueur et par suite il subit un flambage contre le  The drill string is very flexible because of its great length and consequently it undergoes a buckling against the

côté du forage alors que la charge sur l'outil est relative-  side of the borehole while the load on the tool is relative-

ment faible. Etant donné que le diamètre du train de tiges est inférieur au diamètre du trou (afin de ménager un passage de retour du liquide de forage et d'éviter que le train de tiges ne se coince dans le forage), la partie inférieure du  weak. Since the diameter of the drill string is smaller than the diameter of the hole (in order to provide a return passage of the drilling fluid and to prevent the drill string from getting stuck in the borehole), the lower portion of the drill string

train de tiges n'est pas rectiligne. En fait, à quelque dis-  The drill string is not straight. In fact, somehow

tance au-dessus du trépan, le train de tiges est en contact effectif avec la paroi du forage. Cette distance (dimension appelée L sur la figure 1) dépend de l'angle du trou, du  above the bit, the drill string is in effective contact with the borehole wall. This distance (dimension called L in FIG. 1) depends on the angle of the hole, the

poids de l'outil, des propriétés du train de tiges et d'au-  the weight of the tool, the properties of the drill string and

tres facteurs.very many factors.

Etant donné que la partie inférieure du train de tiges n'est pas rectiligne, la force de contact entre l'outil et la formation (charge sur l'outil) n'est généralement pas alignée sur l'axe du trou. La force fait habituellement avec le forage un angle X (figure 1). Cet angle X ne varie pas lorsque le train de tiges tourneet étant donné que le trépan fore dans la direction de cette force résultante, le trou tend à dévier. Les moyens classiques servant à limiter cette  Since the lower part of the drill string is not straight, the contact force between the tool and the formation (load on the tool) is generally not aligned with the axis of the hole. The force usually makes with the drilling an angle X (Figure 1). This angle X does not vary when the drill string is rotated as the bit drills in the direction of this resultant force, the hole tends to deviate. The classic means used to limit this

déviation ralentissent le processus de forage et sont généra-  deviation slow down the drilling process and are generally

lement coûteux.expensive.

On a proposé de maintenir l'outil au centre du fo-  It was proposed to keep the tool at the center of the

2.2.

rage en "bourrant" le trou de diverses formes de stabilisa-  rage by "stuffing" the hole with various forms of stabilization

teurs. L'inconvénient de cette solution est qu'elle oblige à insérer un certain nombre de stabilisateurs dans le train de tiges et qu'en outre, un stabilisateur ne peut servir que pour une seule grandeur de trou et n'est pas utilisable ou guère utilisable dans la région de poches de dissolution ou lorsque le trou rencontre une cavité de la formation. Il est bien connu que les stabilisateurs ne font pas grand chose  tors. The disadvantage of this solution is that it makes it necessary to insert a number of stabilizers in the drill string and that, moreover, a stabilizer can only be used for a single hole size and is not usable or hardly usable. in the region of dissolution pockets or when the hole encounters a cavity of the formation. It is well known that stabilizers do not do much

pour éviter la déviation du trou dans les formations dures.  to avoid the deviation of the hole in the hard formations.

Il a été proposé ainsi de prévoir un "coude" dans un nombre  It has been proposed thus to provide for an "elbow" in a number

choisi de colliers au-dessus de l'outil, de sorte que le cou-  selected from necklaces above the tool, so that the neck-

de oscille sous l'action de la force centrifuge en décrivant une trajectoire circulaire autour du trou et en frottant contre la paroi latérale de celui-ci. Les tentatives connues  oscillates under the action of the centrifugal force by describing a circular path around the hole and rubbing against the side wall thereof. Known attempts

d'utiliser ces moyens ont été sans succès en pratique et cet-  to use these means have been unsuccessful in practice and this

te technique n'a pas été adoptée largement dans l'industrie  This technique has not been adopted widely in the industry

du forage.drilling.

Par conséquent, on a grand besoin d'un moyen sûr  Therefore, there is a great need for a sure way

et simple permettant de limiter la déviation des trépans pen-  and simple to limit the deviation of the drill bits

dant le forage de puits.drilling wells.

L'invention propose un outil permettant de limiter la déviation des puits. Dans un mode d'exécution particulier,  The invention proposes a tool for limiting the deviation of the wells. In a particular embodiment,

l'outil comprend un tronçon de tube à paroi épaisse présen-  the tool comprises a section of thick-walled tube

tant des parties supérieure, moyenne et inférieure, les par-  of the upper, middle and lower parts, the

ties supérieure et inférieure étant formées de tronçons de tube à paroi épaisse pratiquement alignés portant à leurs extrémités des moyens permettant de les brancher dans un  upper and lower portions being formed of substantially aligned thick-walled pipe sections carrying at their ends means for connection in a

train de tiges, la partie moyenne étant excentrée relative-  the middle part being off-center relative-

ment aux parties supérieure et inférieure, formant une sur-  to the upper and lower parts, forming an over-

face pratiquement rectiligne d'application au forage et pré-  practically rectilinear face of application to drilling and pre-

sentant dans une direction un moment d'inertie de surface (c'est-à-dire un module de section) plus petit que dans une direction perpendiculaire à celle-ci, et deux parties de  sensing in one direction a surface moment of inertia (i.e., a section modulus) smaller than in a direction perpendicular thereto, and two portions of

coude reliant solidairement les parties supérieure et infé-  elbow integrally connecting the upper and lower parts

rieure à la partie moyenne, ces parties de coude présentant  than the middle part, these elbow

des coudes dans la direction o le module de section est ré-  elbows in the direction where the section module is

duit. Selon ce mode d'exécution, l'outil est branché dans le train de tiges directement au-dessus du trépan de  Duit. According to this embodiment, the tool is plugged into the drill string directly above the drill bit.

245935?245935?

3. sorte que la rotation de l'outil a lieu autour de l'axe du  3. So that the rotation of the tool takes place around the axis of the

trou. Autrement dit, pendant un tour complet du train de ti-  hole. In other words, during a complete turn of the train of

ges, l'outil suit toute la périphérie du forage de sorte que l'angle entre la charge sur l'outil et le forage varie tout autour du forage ce qui fait que l'angle moyen est nul. La charge résultante sur l'outil, calculée en tant que moyenne  As a result, the tool follows the entire periphery of the borehole so that the angle between the load on the tool and the bore varies around the borehole, so that the average angle is zero. The resulting load on the tool, calculated as an average

sur un tour, est exactement alignée sur le forage et, par sui-  on a turn, is exactly aligned with the borehole and, by following

te, on fore un trou rectiligne.you drill a straight hole.

Il est préférable que la longueur de l'outil soit pratiquement égale à la longueur d'une masse-tige classique, par exemple 9 m. On comprend qu'un revêtement dur peut être prévu sur la surface en contact avec le trou bien quedans  It is preferable that the length of the tool is substantially equal to the length of a conventional drill collar, for example 9 m. It is understood that a hard coating can be provided on the surface in contact with the hole although in

certaines applications, un revêtement dur ne soit pas néces-  certain applications, a hard coating is not necessary.

saire parce que le contact de l'outil avec la paroi du fora-  because the contact of the tool with the wall of the

ge s'étale sur une aire notable. Dans un mode d'exécution  ge spread over a notable area. In an execution mode

préférentiel, l'outil rétrécit, d'une configuration de sec-  preferential, the tool shrinks, a configuration of sec-

tion circulaire dans les parties supérieure et inférieure à la configuration de section présentant un module de section  circular pattern in the upper and lower sections to the section configuration with a section module

réduit dans une direction et qui existe dans la partie moyen-  reduced in one direction and that exists in the middle part-

ne. De préférence, ce rétrécissement est réalisé dans les parties de coudede sorte que l'on peut donner à la partie moyenne une longueur maximale, de l'ordre de 3,6 à 6 m, la  born. Preferably, this narrowing is carried out in the bend portions so that the average portion can be given a maximum length, of the order of 3.6 to 6 m,

longueur étant de préférence d'environ 4,5 m.  length is preferably about 4.5 m.

Les outils fabriqués selon l'invention peuvent s'-  The tools manufactured according to the invention can be

appliquer dans une gamme de grandeurs de forage. Lorsqu'on utilise un outil pour des trous ayant le plus petit diamètre  apply in a range of drill sizes. When using a tool for holes with the smallest diameter

de cette gamme, la partie moyenne de l'outil reste pratique-  of this range, the average part of the tool remains practical-

ment rectiligne et s'applique à la paroi du trou, pratique-  rectilinear and applies to the wall of the hole, practically

ment sur toute sa longueur. Quand la grandeur du trou se si-  throughout its length. When the size of the hole becomes

tue vers le haut de la gamme, par exemple quand le diamètre est supérieur de 2 à 4 cm à celui du plus petit trou de la  kills to the top of the range, for example when the diameter is 2 to 4 cm larger than that of the smallest hole in the

gamme, la partie moyenne de l'outil se cintre vers l'extéri-  range, the middle part of the tool hangs towards the outside

eur dans la direction de module de section réduit de manière  eur in the section module direction so reduced

à s'appliquer à la paroi du forage.  to apply to the wall of the borehole.

Un avantage de l'outil est que contrairement aux  One advantage of the tool is that unlike

stabilisateurs, il s'adapte à une gamme de grandeurs de fora-  stabilizers, it adapts to a range of sizes of

ge. Un autre avantage de l'outil est qu'il fonctionne en pré-  ge. Another advantage of the tool is that it works by

sence de poches de dissolution ou d'une cavité de la forma-  the presence of pockets of dissolution or a cavity of the

tion. Un autre avantage est encore qu'il peut servir à main-  tion. Another advantage is that it can be used to

4.4.

tenir la direction des forages pratiqués sous des angles no-  to hold the direction of the drillings practiced under no-

tables relativement à la verticale, par exemple des angles  tables relative to the vertical, for example angles

atteignant 450.reaching 450.

L'invention propose aussi un procédé de fabrica-  The invention also proposes a method of manufacturing

tion d'un outil destiné à être incorporé à un train de tiges, au-dessus du trépan, pour réduire au minimum la déviation du puits, procédé comprenant les étapes suivantes:prendre une masse-tige à paroi épaisse à section circulaire présentant un passage de boue disposé au centre et,à ses extrémités, des raccordements destinés à réunir la masse-tige à un train de tiges, fraiser des rétrécissements dans la masse-tige à des distances choisies de ses extrémités tout en ménageant aux extrémités des longueurs discrètes de masse-tige destinées à rester centrées dans le forage lorsqu'elles sont branchées dans le train de tiges, fraiser la partie moyenne entre les rétrécissements de manière à enlever de la matière aux côtés -opposés du passage de boue et à réaliser ainsi un module de section réduit dans une direction, et couder la masse-tige dans les régions rétrécies pour excentrer la partie moyenne  providing a tool for incorporation into a drill string above the bit to minimize deflection of the well, the method comprising the steps of: taking a thick-walled mass-rod with a circular section having a passage centrally located sludge, and at its ends, connections for joining the drill collar to a drill string, milling shrinkages in the drill collar at selected distances from its ends while at the ends providing discrete lengths of drillings intended to remain centered in the borehole when they are connected in the drill string, mill the middle part between the constrictions so as to remove material at the opposite sides of the mud passage and thus to produce a module of reduced section in one direction, and bend the drill collar in the narrowed regions to eccentrate the middle part

relativement aux extrémités, la direction du module de sec-  relative to the ends, the direction of the module of sec-

tion réduit de la partie moyenne coïncidant avec la direction des coudes de manière à assurer que tout coudage de la partie  reduction of the middle part coinciding with the direction of the elbows so as to ensure that any bending of the part

moyenne en charge se produise dans la direction des coudes.  average load occurs in the direction of the elbows.

Les particularités et avantages de l'invention ap-  The features and advantages of the invention

paîtront dans la description plus détaillée ci-après.  in the more detailed description below.

La figure 1 est une illustration schématique d'une opération de forage classique selon la technique antérieure dans laquelle le train de tiges subit un flambage et repose  FIG. 1 is a schematic illustration of a conventional drilling operation according to the prior art in which the drill string undergoes buckling and rests

contre le côté d'un forage à une distance L du fond de celui-  against the side of a borehole at a distance L from the bottom of it

ci, ce qui fait que le forage dévie d'un angle X; la figure lA est une coupe prise essentiellement  This causes the drill to deviate by an angle X; FIG. 1A is a section taken essentially

suivant la ligne lA-lA de la figure 1, montrant schématique-  along line 1A-1A of Figure 1, showing schematic

ment que l'axe de rotation du trépan de la figure 1 est le centre C du train de tiges; les figures 2 et 3 illustrent schématiquement la partie inférieure d'un train de tiges comportant l'outil de l'invention;  that the axis of rotation of the bit of Figure 1 is the center C of the drill string; Figures 2 and 3 schematically illustrate the lower part of a drill string comprising the tool of the invention;

les figures 2A et 3A sont des coupes prises essen-  FIGS. 2A and 3A are sections taken substantially

tiellement suivant les lignes respectives 2A-2A et 3A-3A des  according to the respective lines 2A-2A and 3A-3A of

245935?245935?

5.5.

figures 2 et 3, montrant schématiquement que l'axe de rota-  FIGS. 2 and 3, schematically showing that the rotational axis

tion du trépan est le centre du forage; la figure 4 une vue de l'outil de limitation de déviation selon l'invention placé à l'intérieur d'un forage;  The drill bit is the center of drilling; Figure 4 a view of the deflection limiting tool according to the invention placed inside a borehole;

la figure v une vue latérale de l'outil de la fi-  Figure v is a side view of the tool of the

gure 4;Figure 4;

la figure 6 Xne coupe agrandie de la partie supé-  FIG. 6 is an enlarged section of the upper section

rieure de l'outil, essentiellement suivant la ligne 6-6 de la figure 4; est  the tool, essentially along the line 6-6 of Figure 4; is

la figure 7/ une coupe agrandie de la partie moyen-  Figure 7 / an enlarged section of the middle part of

ne de l'outil, prise essentiellement suivant la ligne 7-7 de la figure 4; partie rieure til et forme 1 dur de partie 1l - - - fi la figure 8.est la superposition d'une coupe de la  the tool, taken essentially along the line 7-7 of Figure 4; the upper part and form 1 hard of part 1l - - - fi figure 8.is the superposition of a section of the

moyenne de l'outil et d'une coupe de la partie supé-  average of the tool and a cut of the upper part

de l'outil, illustrant l'importance du coude de l'ou-  of the tool, illustrating the importance of the elbow of the

la position excent ée du passage de boue; la figure 9/une vue de l'outil avant qu'on ne les deux coudes pour excentrer la partie moyenne, est la figure 10/montre-une seule région à revêtement la partie moyenne de l'outil; la figure 11/est une perspective détaillée d'une de l'outil, montrant l'un des rétrécissements avant  the extended position of the mud passage; Figure 9 / a view of the tool before the two bends to eccentrate the middle portion, is Figure 10 / shows a single region coated the middle portion of the tool; Figure 11 / is a detailed perspective of one of the tool, showing one of the prior narrowing

j - A -j - A -

Lu cUWUuASw, estLu cUWUuASw, is

la figure 12/une vue de l'outil à l'état non char-  FIG. 12 is a view of the tool in the non-loaded state.

gé, placé dans un forage plus grand que celui de la figure 4; est la figure 13/une vue de l'outil et du forage de la figure 12, l'outil étant chargé; les figures 14 et 15 sont des vues similaires à la figure 7, montrant une première et une deuxième variante. de  ge, placed in a borehole larger than that of Figure 4; Figure 13 is a view of the tool and drill of Figure 12 with the tool loaded; Figures 14 and 15 are views similar to Figure 7, showing a first and a second variant. of

configuration de section de la partie moyenne de l'outil.  section configuration of the middle part of the tool.

On décrira d'abord le principe de fonctionnement  We will first describe the principle of operation

de l'invention, à propos des figures 1, lA, 2, 2A, 3 et 3A.  of the invention, with reference to FIGS. 1, 1A, 2, 2A, 3 and 3A.

La figure 1 montre la partie inférieure d'un train de tiges de la technique antérieure dans lequel le poids du train de tiges a pour effet de couder une masse-tige au voisinage de l'outil de sorte qu'elle s'applique à la paroi du forage à une distance L du fond de celui-ci. On a trouvé que pendant que le train de tiges tourne, la masse-tige reste contre le même coté du forage, comme le montre la figure lA, de sorte 6. que le trépan fore sous un angle X relativement au parcours prévu.  Figure 1 shows the lower part of a prior art drill string in which the weight of the drill string has the effect of bending a drill collar in the vicinity of the tool so that it applies to the bore wall at a distance L from the bottom thereof. It has been found that while the drill string rotates, the drill collar remains against the same side of the bore, as shown in FIG. 1A, so that the bit drills at an angle X relative to the intended path.

Les figures 2 et 3 montrent schématiquement l'ou-  Figures 2 and 3 show schematically the

til de l'invention, branché dans le train de tiges, juste au-dessus du trépan - L'outil est représenté en deux posi-  of the invention, plugged into the drill string, just above the bit - The tool is shown in two posi-

tions à 180 l'une de l'autre. On notera, à propos des figu-  tions to each other. Note, in connection with

res 2A et 3A, que la partie excentrée de l'outil oscille au-  2A and 3A, that the eccentric part of the tool oscillates

tour du forage en s'appliquant à la paroi de sorte que l'an-  turn of the borehole by applying to the wall so that the

gle de la charge sur l'outil varie tout autour du forage. S'-  The load on the tool varies around the borehole. S'

il est vrai qu'à tout moment le trépan fore sous un angle X'  it is true that at any time the trephine drills under an angle X '

relativement au parcours prévu, l'angle moyen avec le par-  relative to the planned route, the average angle with the

cours prévu est nul c'est-à-dire que la charge résultante  expected price is zero, ie the resulting load

sur l'outil est alignée sur le forage.  on the tool is aligned on the drill.

Les figures 4 à 8 illustrent un mode d'exécution préférentiel d'outil/de limitation de la déviation des puits,  Figures 4 to 8 illustrate a preferred embodiment of tool / limitation of the deflection of the wells,

conçu selon l'invention. Dans le mode d'exécution repré-  designed according to the invention. In the execution mode

senté, l'outil 10 présente la forme d'un tronçon de tube à paroi relativement épaisse conçu pour être fixé dans le train de tiges, juste au-dessus du trépan 11. L'outil 10 peut avoir approximativement la longueur d'une masse-tige classique à  10, the tool 10 is in the form of a relatively thick walled pipe section designed to be fixed in the drill string just above the bit 11. The tool 10 may be approximately the length of a mass classic

paroi épaisse, typiquement disposée juste au-dessus du tré-  thick wall, typically arranged just above the

pan, par exemple d'une masse-tige ayant une longueur de l'or-  pan, for example a drill collar having a length of the

dre de 8,5 à 9,8 m, la longueur la plus couramment utilisée  from 8.5 to 9.8 m, the most commonly used length

étant d'environ 9 m.being about 9 m.

- L'outil 10 comprend une partie supérieure 12, une partie inférieure 14 et une partie moyenne excentrée 16. Les parties supérieure et inférieure 12, 14 sont munies, à leurs extrémités, de raccordements classiques permettant d'assembler l'outil 10 dans le train de tiges de façon bien connue de l'homme de l'art, c'est-à-dire en le reliant à un collier adjacent 17 et au trépan 11. Comme le montrent les figures 4 et 7, les parties supérieure et inférieure 12, 14 ont une section circulaire et sont conçues pour être centrées  - The tool 10 comprises an upper portion 12, a lower portion 14 and an eccentric middle portion 16. The upper and lower portions 12, 14 are provided at their ends with conventional connections for assembling the tool 10 in the in a manner well known to those skilled in the art, that is to say by connecting it to an adjacent collar 17 and bit 11. As shown in Figures 4 and 7, the upper and lower parts 12, 14 have a circular section and are designed to be centered

à l'intérieur du forage. De préférence, les parties supérieu-  inside the borehole. Preferably, the upper parts

re et inférieure 12, 14 ne s'étendent que sur une petite par-  re and lower 12, 14 extend only to a small area

tie de la longueur totale de l'outil 10 et>,dans le mode d'e-  of the total length of tool 10 and>, in the mode of e-

xécution représenté, chaque partie 12, 14 a une longueur de  represented, each part 12, 14 has a length of

l'ordre de 9 m.the order of 9 m.

La partie moyenne 16 fait corps avec les parties  The middle part 16 is one with the parties

245935?245935?

7. supérieure et inférieure 12, 14 grâce à deux parties de coude en S, 20, 22. Comme on le voit surtout par la figure 4, la  7. Upper and lower 12, 14 through two parts of S-bend, 20, 22. As seen mainly in Figure 4, the

partie moyenne 16 forme une configuration en forme de mani-  middle part 16 forms a configuration in the shape of

velle présentant une surface allongée pratiquement rectili-  having an elongated, substantially rectilinear surface

gne (désignée par la référence générale 23), conçue pour s'- appliquer au forage sur une partie notable de la longueur de l'outil 10, par exemple sur une distance de l'ordre de 3,6 à 6 m, une distance d'environ 4,5 m étant préférable pour un  gne (denoted by the general reference 23), designed to apply to drilling over a substantial part of the length of the tool 10, for example over a distance of the order of 3.6 to 6 m, a distance about 4.5 m being preferable for a

outil qui a une longueur totale de l'ordre de 9 m. Les par-  tool which has a total length of the order of 9 m. By the-

ties de coude 20, 22 ne comprennent pas seulement les coudes qui servent à excentrer la partie moyenne 16 relativement au centre du forage mais comprennent aussi un rétrécissement de l'outil, des sections circulaires dans les parties 12, 14  Elbow portions 20, 22 do not only include bends which serve to offset the middle portion 16 relative to the center of the borehole but also include a narrowing of the tool, circular sections in the portions 12, 14

(figure 6) à la section réduite dans la partie 16 (figure 7).  (Figure 6) to the reduced section in Part 16 (Figure 7).

Les parties rétrécies et coudées 20, 22 et la sec-  The narrowed and bent parts 20, 22 and the

tion réduite de la partie moyenne 16 sont de préférence réa-  reduced proportion of the average part 16 are preferably

lisées par fraisage d'une pièce classique de masse-tige. Dans  milled from a conventional mass-rod piece. In

un procédé préférentiel de fabrication de l'outil 10, on sou-  a preferred method of manufacturing the tool 10, it is

met tout d'abord une masse-tige à paroi épaisse, munie d'un passage central de boue 40, à une opération de fraisage dans laquelle on forme les configurations de section des parties  firstly, a thick-walled mass-rod, provided with a central sludge passage 40, to a milling operation in which the sectional configurations of the parts are formed

de coude 20, 22 et la partie moyenne 16 en enlevant de la ma-  of elbow 20, 22 and the middle part 16 by removing from

tière à la pièce. Pour former l'outil représenté, on commence  to the room. To form the tool represented, we begin

par fraiser les parties de coude 20, 22 pour former des ré-  by milling the elbow portions 20, 22 to form

trécissements 30 comme le montre la figure Il (un seul rétré-  as shown in Figure II (only one

cissement étant représenté). Ensuite, on forme la partie mo-  cissement being shown). Then we form the modern part

yenne 16 en fraisant un plat 32 sur un côté de la masse-tige  yenne 16 by milling a plate 32 on one side of the mass-rod

et un plat identique de l'autre côté, de préférence à la mê-  and an identical dish on the other side, preferably at the same

me distance D du passage de boue 40. On fraise alors les an-  distance D of the mud passage 40. Then the

gles du plat qui dépasse extérieurement pour former des  gels of the dish that protrude externally to form

plats 42, 44 tout en laissant un plat central 46 (figure 7).  dishes 42, 44 while leaving a central plate 46 (Figure 7).

La figure 9 montre l'outil une fois le fraisage terminé mais  Figure 9 shows the tool once the milling is finished but

avant la formation des coudes.before the formation of the elbows.

Après l'opération de fraisage, on forme des cou-  After the milling operation,

des dans les régions précédemment rétrécies, parties 20 et 22, de manière à excentrer la partie moyenne 16 comme on le voit surtout par les figures 4 et 8. Pour former les coudes, on peut par exemple cintrer l'outil sur un gabarit au moyen  in the previously narrowed regions, parts 20 and 22, so as to eccentrate the middle part 16 as seen mainly in Figures 4 and 8. To form the elbows, it can for example bend the tool on a template by means of

d'un vérin hydraulique. Comme le montre la figure 8, la par-  hydraulic cylinder. As shown in Figure 8, the

8.8.

tie moyenne 16 est notablement excentrée de l'axe des par-  average 16 is noticeably off the axis of the

ties 12, 14. En fait, on a trouvé que l'on obtient d'excel-  In fact, it has been found that we obtain excellent

lents résultats lorsque toute la masse de la partie 16 est  slow results when the whole mass of part 16 is

excentrée d'un côté de l'axe des parties 12, 14.  eccentric on one side of the axis of the portions 12, 14.

Dans un mode d'exécution préférentiel de l'inven- tion, tiré d'une massetige de 127 mm de diamètre extérieur, les dimensions de l'outil sont les suivantes. longueur=9 m, diamètre extérieur des parties 12 et 14 - 127 mm, diamètre du passage de boue 40 = 51 mm, longueur des parties 12 et  In a preferred embodiment of the invention, taken from a massetige 127 mm outside diameter, the dimensions of the tool are as follows. length = 9 m, outer diameter of parts 12 and 14 - 127 mm, mud passage diameter 40 = 51 mm, length of parts 12 and

14 = 0,9 m, longueur des parties de coude et de rétrécisse-  14 = 0.9 m, length of elbow and narrowing parts

ment 20 et 22 = 1,4 m, longueur de la partie moyenne 16 = 4,6 m, excentricité du passage de boue des parties 12 et 14  20 and 22 = 1.4 m, length of the middle part 16 = 4.6 m, eccentricity of the mud passage of parts 12 and 14

relativement à celui de la partie 16 (dimension O de la figu-  relatively to that of Part 16 (dimension O of the

re 9) = 48 mm, dimension de la partie 16 dans la direction de module de section réduit (dimension P de la figure 9) =  re 9) = 48 mm, dimension of the part 16 in the reduced section module direction (dimension P of FIG. 9) =

76 mm. Cet outil, tiré d'une masse-tige de 127 mm de diamè-  76 mm. This tool, derived from a 127mm diameter drill collar

tre extérieur, peut servir avec des grandeurs de trou de 1'-  outside, can be used with hole sizes of 1-

ordre de 171 à 184 mm ou même davantage. On a trouvé que des outils tirés d'une masse-tige de 165 mm de diamètre peuvent servir avec des grandeurs de trou de l'ordre de 200 à 216 mm  order of 171 to 184 mm or even more. It has been found that tools from a 165 mm diameter drill collar can be used with hole sizes in the range of 200 mm to 216 mm.

et que des outils tirés d'une masse-tige de 191 mm de diamè-  and that tools drawn from a drill collar of 191 mm diameter

tre extérieur peuvent servir avec des grandeurs de trou de  can be used with hole sizes of

l'ordre de 241 à 251 mm. Les grandeurs précises peuvent va-  the order of 241 to 251 mm. The precise quantities can vary

rier>mais il semble que l'on ait besoin d'un certain nombre d'outils de différentes grandeurs pour s'adapter le mieux possible aux différentes grandeurs de trou qui peuvent varier  > but it seems that we need a certain number of tools of different sizes to adapt as well as possible to the different sizes of hole which may vary

de 152 à 381 mm environ.from 152 to 381 mm approximately.

Comme on l'a dit plus haut, on peut utiliser une seule grandeur d'outil pour une gamme donnée de grandeurs de trou. Pour le plus petit trou acceptable de la gamme, par exemple un trou de 171 mm pour l'outil de 127 mm décrit plus  As mentioned above, a single tool size can be used for a given range of hole sizes. For the smallest acceptable hole in the range, for example a 171 mm hole for the 127 mm tool described more

haut, la surface d'application au trou s'applique pratique-  high, the application surface at the hole applies

ment à la paroi sur toute sa longueur. Par contre, pour des trous plus grands ou dans des cas o le trou est élargi par  to the wall over its entire length. On the other hand, for larger holes or in cases where the hole is enlarged by

une poche de dissolution ou rencontre une cavité de la for-  a pocket of dissolution or meets a cavity of the

mation, la partie d'application de l'outil ne s'applique pas  the application part of the tool does not apply

à la paroi de façon continue, à moins de se courber vers 1'-  to the wall in a continuous manner, unless bending towards the

extérieur.outside.

La-figure 12 illustre la situation o l'on utili-  Figure 12 illustrates the situation where we use

9. se l'outil dans un trou dont le diamètre se situe vers le  9. the tool in a hole whose diameter is

haut de la gamme de diamètres pour laquelle il est conçu.  top of the range of diameters for which it is designed.

Comme le montre la figure 12, il existe un espacement 50, par exemple de l'ordre de 9,5 mm, entre la partie moyenne 16 et la paroi du forage quand l'outil n'est pas chargé. Quand on  As shown in Figure 12, there is a spacing 50, for example of the order of 9.5 mm, between the middle portion 16 and the wall of the borehole when the tool is not loaded. When we

charge l'outil comme le montre la figure 13, la partie moyen-  load the tool as shown in Figure 13, the middle part

ne 16 se cintre vers l'extérieur dans la direction de module  does not 16 bend outward in the direction of module

de section réduit (direction des coudes) en formant une par-  of reduced section (direction of the elbows) by forming a

tie convexe d'application à la paroi, entre les coudes. Typi-  convex section of application to the wall, between the elbows. Typi-

quement, le cintrage est assez faible, par exemple seulement  bending is quite weak, for example only

suffisant pour franchir un espacement de 9,5 mm de sorte qu'-  enough to cross a spacing of 9.5 mm so that-

une partie notable de la partie 16 peut s'appliquer à la pa-  a significant part of Part 16 may apply to the

roi du forage.king of drilling.

On voit que l'outil de l'invention a l'avantage de pouvoir s'appliquer à une gamme de grandeurs de trou et  It can be seen that the tool of the invention has the advantage of being applicable to a range of hole sizes and

d'être utile même en cas de poches de dissolution ou de cavi-  to be useful even in cases of dissolution or cavities

tésdans la formation. Un autre avantage de l'outil est qu'il élimine la nécessité de stabilisateurs dans la zone située  in the training. Another advantage of the tool is that it eliminates the need for stabilizers in the area located

immédiatement au-dessus du trépan.  immediately above the trephine.

Etant donné que la partie moyenne de l'outil s'ap-  Since the middle part of the tool is

plique contre la paroi du forage, il est préférable de pré-  plique against the wall of the borehole, it is preferable

voir une matière de revêtement dure sur les surfaces 42, 44, 46 qui s'appliquent au forage. Le revêtement dur peut être formé de patins d'usure fixés, par exemple par soudage, aux surfaces 42, 44, 46. Toutefois, il est préférable d'appliquer  see a hard coating material on the surfaces 42, 44, 46 that apply to drilling. The hard coating may be formed of wear pads fixed, for example by welding, to the surfaces 42, 44, 46. However, it is preferable to apply

par bandes à l'outil un revêtement dur dirigé longitudinale-  in strips to the tool a hard coating directed longitudinal-

ment, par exemple dans les cinq zones 60 indiquées sur les  for example in the five zones 60 indicated on the

figures 9 et 10. On obtient une forme préférentielle de revê-  FIGS. 9 and 10 show a preferred form of coating.

tement dur en utilisant une baguette de soudage comprenant  hard using a welding rod that includes

de fines particules de carbure de tungstène et un métal ten-  fine particles of tungsten carbide and a tense metal

dre de base et en déposant la matière sur l'outil par souda-  base and depositing the material on the tool by welding.

ge à l'arc. On peut utiliser le soudage au gazmais le souda-  bow. We can use gas welding but weld

ge à l'arc est préférable parce qu'il comporte généralement une moindre application de chaleur au tube. Il est préférable d'appliquer des bandes de revêtement dur ayant une épaisseur de l'ordre de 1,6 à 3,2 mm. Il semble que la configuration  Arcing is preferable because it usually has less heat applied to the tube. It is preferable to apply hard coating strips having a thickness in the range of 1.6 to 3.2 mm. It seems that the configuration

de revêtement dur indiquée par la figure 10 donne d'excel-  the hard coating shown in Figure 10 gives excellent

lents résultats,mais cette configuration n'est pas nécessaire.  slow results, but this configuration is not necessary.

Le point important dans la plupart des applications est que 10. les bandes de revêtement dur soient placées dans la direction longitudinale et non dans la direction circonférentielle de l'outil. La figure 14 montre une première variante de la configuration de section de la partie moyenne 16 de l'outil.  The important point in most applications is that the hard coating strips are placed in the longitudinal direction and not in the circumferential direction of the tool. Figure 14 shows a first variant of the section configuration of the middle portion 16 of the tool.

Selon ce mode d'exécution, les surfaces d'application au fo-  According to this embodiment, the application surfaces at the

rage de la partie 16 comprennent cinq plats fraisés dans 1'-  rage of Part 16 include five milled dishes in

outil. On notera qu'avec cette configuration, à la différence  tool. Note that with this configuration, unlike

de la configuration à trois plats décrite plus haut, les sur-  of the three-course configuration described above, the

faces d'application au forage sont plus proches d'un arc et donc, le centre de gravité de la partie moyenne 16 peut être un peu plus excentré que dans le mode d'exécution décrit plus haut. Toutefois, on a trouvé que la configuration a trois plats assure une excentricité satisfaisante et qu'elle est considérablement moins coûteuse à fabriquer qu'un outil à plus grand nombre de plats. On notera que les bandes de revêtement dur situées aussi bien sur la configuration à trois plats (figure 7) que sur celle à cinq plats (figure 14) sont distribuées sur la totalité des surfaces d'application à la paroi; toutefois, il est particulièrement important que  drilling application faces are closer to an arc and therefore, the center of gravity of the middle portion 16 may be a little more eccentric than in the embodiment described above. However, it has been found that the three-dish configuration provides satisfactory eccentricity and is considerably less expensive to manufacture than a more flat tool. It should be noted that the hard coating strips located on both the three-dish (FIG. 7) and the five-dish configuration (FIG. 14) are distributed over all of the application surfaces to the wall; however, it is particularly important that

les bandes de revêtement dur soient appliquées aux angles en-  the hard coating strips are applied at the corners

tre les plats pour réduire au minimum l'usure rapide en ces points. La figure 15 montre une deuxième variante de la  be the dishes to minimize rapid wear at these points. Figure 15 shows a second variant of the

configuration de section de la partie moyenne 16. Cette con-  section configuration of the middle part 16. This

figuration de section, ressemblant à la forme d'une banane, a l'avantage de former une surface d'application au forage qui a la forme d'un arc et qui approche notablement de la courbure du forage avec laquelle on l'utilise. Il semble que  The sectional appearance, resembling the shape of a banana, has the advantage of forming an arc-shaped drilling application surface that approaches significantly the curvature of the borehole with which it is used. It seems like

cette configuration permette l'excentricité maximale du cen-  this configuration allows the maximum eccentricity of the

tre de gravité de la partie moyenne; toutefois, si l'on forme cette section en partant d'une seule pièce de masse-tige,  the gravity of the middle part; however, if this section is formed from a single piece of drill collar,

cela sera beaucoup plus coûteux que les deux modes d'exécu-  it will be much more expensive than the two modes of

tion décrits précédemment.previously described.

On a décrit l'invention à propos de plusieurs mo-  The invention has been described in connection with several

des d'exécution,mais on comprendra qu'il est possible d'y apporter de nombreuses modifications sans sortir du cadre de l'invention. t45915? 11.  executions, but it will be understood that it is possible to make many modifications without departing from the scope of the invention. t45915? 11.

Claims (6)

REVENDICAT IONS.CLAIMS ITS. 1. Outil de limitation de la déviation des puits, caractérisé par le fait qu'il comprend: un tronçon de tube à paroi épaisse présentant des parties supérieure, moyenne et inférieure, les parties supé-  1. Tool for limiting the deflection of wells, characterized in that it comprises: a thick-walled pipe section having upper, middle and lower parts, the upper parts being rieure et inférieure étant formées de tronçons de tube à pa-  upper and lower parts consisting of pipe sections roi épaisse pratiquement alignés portant à leurs extrémités des moyens permettant de les brancher dans un train de tiges, la partie moyenne étant excentrée relativement aux parties supérieure et inférieure, formant une surface pratiquement  substantially aligned thick king carrying at their ends means for connecting them in a drill string, the middle part being eccentric relative to the upper and lower parts, forming a substantially rectiligne d'application au forage et présentant dans une di-  rectilinear application to drilling and presenting in a di- rection un module de section plus petit que dans une direc-  a smaller section module than in one direction. tion perpendiculaire à celle-ci, et deux parties de coude reliant solidairement les parties supérieure et inférieure à la partie moyenne, les parties de coude étant formées dans  perpendicular to it, and two elbow parts integrally connecting the upper and lower parts to the middle part, the elbow parts being formed in la direction o le module de section est réduit.  the direction o the section module is reduced. 2. Outil selon la revendication 1, caractérisé  2. Tool according to claim 1, characterized par le fait que toute la masse de la partie moyenne est ex-  by the fact that the whole mass of the middle part is ex- centrée d'un côté de l'axe des parties supérieure et inféri-  centered on one side of the axis of the upper and lower parts eure.Eure. 3. Outil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la surface d'application au forage comprend  3. Tool according to claim 1, characterized in that the drilling application surface comprises au moins trois plats..at least three dishes .. 4. Outil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la surface d'application au forage constitue un arc approchant de la courbure du forage auquel l'outil est destiné.  4. Tool according to claim 1, characterized in that the drilling application surface constitutes an arc approaching the curvature of the borehole to which the tool is intended. 5. Procédé de fabrication d'un outil destiné à ô-  5. A method of manufacturing a tool for tre incorporé à un train de tiges, au-dessus du trépan, pour  incorporated into a drill string, above the bit, to réduire au minimum la déviation du puits, procédé caractéri-  to minimize the deviation of the well, a typical procedure sé par les étapes suivantes prendre une masse-tige à paroi épaisse à section circulaire -présentant un passage de boue disposé au centre et,à ses extrémités, des raccordements destinés à réunir la masse-tige à un train de tiges, fraiser des rétrécissements dans la masse-tige à des distances choisies de ses extrémités tout en ménageant  the following steps take a thick-walled mass-rod with a circular section -presenting a centrally located mud passage and, at its ends, connections for joining the drill collar to a drill string, milling narrowing into the mass-rod at chosen distances from its extremities while sparing aux extrémités des longueurs discrètes de masse-tige desti-  at the ends of the discrete lengths of mass-rod intended nées à rester centrées dans le forage lorsqu'elles sont bran-  to remain centered in the borehole when they are 245935?245935? 12. chées dans le train de tiges,12. in the drill string, fraiser la partie moyenne entre les rétrécisse-  mill the middle part between the narrowing ments de manière à enlever de la matière aux côtés opposés du passage de boue et à réaliser ainsi un module de section réduit dans une direction, et  to remove material on opposite sides of the mud passage and thereby provide a reduced section modulus in one direction, and couder la masse-tige dans la région des rétrécis-  bend the drill collar in the area of the narrowing sements pour excentrer la partie moyenne relativement aux extrémités, la direction du module de section réduit de la  in order to offset the middle part relative to the ends, the direction of the reduced section module of the partie moyenne coïncidant avec la direction des coudes de ma-  middle part coinciding with the direction of the elbows of nière à assurer que tout coudage de la partie moyenne en  to ensure that any bending of the middle part of the charge se produise dans la direction des coudes.  charge occurs in the direction of the elbows. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'outil a une longueur totale de l'ordre de 8,5 à 9,8 m, un diamètre extérieur de l'ordre de 127 à 191  6. Method according to claim 5, characterized in that the tool has a total length of the order of 8.5 to 9.8 m, an outer diameter of about 127 to 191 mm et que sa partie moyenne a une longueur de 3,6 à 6 m.  mm and that its average part has a length of 3.6 to 6 m.