FR2531479A1

FR2531479A1 - Forage de puits avec unite de commande au sommet

Info

Publication number: FR2531479A1
Application number: FR8312805A
Authority: FR
Inventors: George I Boyadjieff
Original assignee: Varco International Inc
Current assignee: Varco International Inc
Priority date: 1982-08-03
Filing date: 1983-08-03
Publication date: 1984-02-10
Also published as: GB8320648D0; GB2152107B; FR2565288A1; CA1194855A; NO157630C; GB2124680A; FR2565288B1; JPS6245392B2; GB2152108B; GB8501643D0; DE3327739C2; US4449596A; JPS5944487A; FR2565289A1; FR2531479B1; DE3347971C2; GB8501644D0; GB2152106A; GB8501645D0; FR2565287A1

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LE FORAGE DE PUITS AVEC UNITE DE COMMANDE AU SOMMET. L'APPAREIL DE L'INVENTION COMPREND UN ASSEMBLAGE DE FORAGE A COMMANDE AU SOMMET 20 COMPORTANT UNE TIGE 34 ENTRAINEE PAR UN MOTEUR ET DESTINEE A ETRE FIXEE A L'EXTREMITE SUPERIEURE D'UN TRAIN DE TIGES 13 ET L'ENTRAINER AU COURS D'UNE OPERATION DE FORAGE, UNE CLEF DYNAMOMETRIQUE SUPPORTEE PAR L'ASSEMBLAGE 20 ET POUVANT SE DEPLACER POUR ROMPRE UN RACCORDEMENT PAR VISSAGE ENTRE LE TRAIN DE TIGES 13 ET LA TIGE 34, DE MEME QU'UN ELEVATEUR SUPPORTE PAR L'ASSEMBLAGE 20 ET VENANT S'ENGAGER SUR UNE SECTION DE TIGE EN DESSOUS DE LA CLEF DYNAMOMETRIQUE. L'INVENTION EST UTILISEE POUR RESOUDRE LES PROBLEMES D'EQUILIBRAGE ET METTRE LE PERSONNEL A L'ABRI DES DANGERS LORS DU FORAGE DES PUITS.

Description

Forage de puits avec unité de commande au sommet La présente invention

concerne un équipement

de forage de puits comprenant un assemblage de com-

mande au sommet conportant un moteur qui entraîne un élément rotatif solidarisé au train de tige-s de fora-

ge pour faire tourner ce dernier.

Une installation de forage à commande au som-

met de ce type général selon la technique antérieure

comprend un mécanisme de manipulation de tiges consti-

tué d'une clef dynamométrique pour établir et rompre des raccordements, ainsi que d'un élévateur destiné à suspendre une section de tige, ces deux dispositifs étant solidarisés à l'élément rotatif à moteur de l'assemblage de commande au sommet en vue de tourner

1 S avec cet élément Un mécanisme de manipulation de ti-

ges conçu suivant la présente invention facilite consi dérablement la formation et la rupture de raccordements, ainsi que la manipulation de sections de tige grâce à

l'utilisation d'une clef dynamométrique et d'un éléva-

teur, au moins un de ces derniers, de préférence les

deux, étant empêché(s) de tourner avec le train de ti-

ges au cours du forage On évite ainsi les problèmes

d'équilibrage, de même que les risques pour le person-

nel et l'équipement que l'on rencontre dans les équipe-

ments de la technique antérieure suite à la rotation de la clef dynamométrique et de l'élévateur au cours du forage En outre, ces pièces non rotatives peuvent être orientées en permanence afin d'offrir un accès

plus commode pour le personnel-se trouvant tant au ni-

veau du plancher de l'installation de forage qu'à un endroit élevé de cette dernière De plus, tous les raccordements de commande et de force motrice destinés à la clef dynamométrique peuvent rester fixés à tout moment à cette dernière, si bien que cette clef peut

établir et rompre des raccordements de tiges à n'impor-

te quel niveau de l'installation.

Dans les dessins annexés

la figure 1 illustre une installation de fo-

rage réalisée suivant l'invention; _ la figure 2 est une vue agrandie illustrant une partie de l'installation de la figure 1;

la figure 3 est une vue latérale prise sui-

vant la ligne 3-3 de la figure 2;

la figure 4 illustre une partie de l'instal-

lation de la figure 2 avec l'élévateur rétracté; la figure 5 est une coupe horizontale prise suivant la ligne 5-5 de la figure 2; la figure 6 est une coupe verticale prise suivant la ligne 6-6 de la figure 5;

les figures 7, 8 et 9 sont des coupes hori-

zontales prises suivant les lignes 7-7, 8-8 et 9-9 de la figure 3;

les figures 10, 11 et 12 sont des coupes ver-

ticales agrandies prises suivant la ligne 10-10 de la figure 2 et illustrant l'appareil dans trois états différents;

les figures 13 A, 13 B, 13 C, 13 D et 13 E repré-

sentent plusieurs stades de l'adjonction d'une unité de tige au train de tiges de forage; et

les figures 14 A, 14 B et 14 C illustrent plu-

sieurs stades de l'enlèvement d'une unité de tige

hors du train de tiges de forage.

L'installation de forage 10 illustrée en fi-

gure 1 comprend un mât ou un pylone de forage ll s'élevant à partir d';un plancher 12, avec un train de tiges tubulaires 13 constitué d'une série de sections

de tiges reliées l'une à l'autre par des joints file-

tés 17, s'étendant vers le bas le long d'un axe verti-

cal 14 et supportant un trépan 15 destiné à forer un puits 16 Une cuvette à coins de sûreté 18 montée dans le plancher 12 de l'installation de forage comporte des surfaces allant en diminuant en cône vers le bas et pouvant venir s'engager sur les surfaces à section

décroissante de coins de sûreté 19 destinés à suppor-

ter le train de tiges alors qu'une section de tige est

ajoutée à ou retirée de ce dernier Au cours du fora-

ge, le train de tiges est entraîné en rotation par un assemblage de forage à commande au sommet 20 suspendu à l'aide d'un crochet 26 d'un mécanisme de levage 21 qui comprend une poulie mobile 22 pouvant se déplacer,

verticalement par rapport à une poulie fixe 23 à l'in-

tervention d'un câble 24 tiré par un treuil de manoeu-

vre 25 L'assemblage 20 supporte, à sa base, un méca-

nisime de manipulation de tiges 27 conçu suivant l'inven-

tion pour établir et rompre des raccordements filetés

dans le train de tiges de forage, ainsi que pour dé-

placer des sections d'une tige de forage entre des po-

sitions active et inactive.

L'assemblage de commande au sommet, le méca-

nisme de manipulation -de tiges et les pièces associées sont montés pour se déplacer le long de l'axe vertical

14 à l'intervention de deux voies de roulement verti-

cales parallèles espacées 28 qui s'étendent parallèle-

ment à l'axe 14 et ont, de préférence, une section ho-

rizontale en I, ces voies de roulement pouvant s'éten-

dre vers le bas depuis le sommet du pylône jusqu'aux extrémités inférieures 29 situéesau-dessus du plancher de l'installation L'assemblage 20 peut comprendre une tête d'injection classique 31 reliée à l'extrémité supérieure d'une unité motrice 30 et suspendue par une

anse 32 au crochet 26 de la poulie mobile 22 Un flui-

de en circulation s'écoule dans la tête d'injection à

travers un col de cygne 33 et descend dans la tige tu-

bulaire 34 de la tête d'injection, qui est montée à l'intervention de paliers 36 pour tourner par rapport au corps non rotatif 35 de cette tête d'injection, tout en étant supportée à l'écart de ce corps par ces paliers L'unité motrice 30 comprend un chariot 37 guidé par les voies de roulement 28 pour se déplacer verticalement le long de l'axe 14 et comprenant deux structures verticales 38 à section horizontale en U disposées partiellement autour des voies de roulement

28 et supportant, à leurs extrémités supérieure et in-

férieure, des galets 39 destinés à venir s'engager sur les voies de roulement (figure 5) pour rouler le long de ces dernières et empêcher un mouvement du chariot

37 dans l'une ou l'autre direction, si ce n'est verti-

calement Les organes 38 sont reliés rigidement entre

eux par des organes 40.

L'unité motrice 30 comprend un logement 41 qui, au cours du forage, est fixé rigidement au chariot,

ainsi qu'un sous-assemblage tubulaire court 42 touril-

lonné au moyen de paliers 43 pour tourner par rapport au logement 41 autour de l'axe 14 Ces paliers font également office de butées pour empêcher le logement

41 de se déplacer verticalement par rapport au sous-

assemblage 42, ainsi que pour supporter le logement et

un moteur autonome 44 à l'écart de ce sous-assemblage.

Ce moteur peut être excité électriquement et il entrai-

ne en rotation le sous-assemblage 42 via des engrenages démultiplicateurs et autour de l'axe 14 par rapport au logement 41 dans l'une ou l'autre direction, sous le contrôle d'un opérateur et via un pupitre de commande à distance 45 raccordé au moteur par une ligne 245 et

une boucle de service flexible 46 renfermant des câ-

bles électriques et des lignes hydrauliques allant à l'unité motrice à déplacement vertical L'extrémité 246 de la boucle 46 peut être reliée au pylône en un

point situé verticalement à mi-distance entre le plan-

cher de l'installation de forage et le sommet du pylône afin

d'établir les raccordements électriques et hydrauli-

ques à l'unité motrice dans toutes les positions de

celle-ci Le logement 41 peut être assemblé rigide-

ment à une ossature 47, laquelle est solidarisée au chariot 37 pour pivoter autour d'un axe vertical 52 entre les positions illustrées en trait plein et en traits discontinus en figure 5 à l'intervention d'un

0 axe de pivotement 48 monté sur le chariot et ressor-

tant vers le haut dans un palier 49 prévu dans la ba-

se de l'ossature 47, ainsi que d'un second axe de pi-

votement aligné 50 ressortant vers le haut à partir de l'ossature pour venir se loger et tourner dans une douille 51 supportée par le chariot L'ossature 47 peut être retenue dans la position active(illustrée en trait plein en figure 5) de manière libérable au

moyen d'un boulon 53 monté sur le chariot pour pivo-

ter autour d'un axe vertical 54 entre la position de verrouillage (illustrée en figure 5) dans laquelle il vient se loger dans une cavité 253 pratiquée dans un organe 55 supporté par l'ossature 47, et une position de pivotement latéral dans laquelle il est dégagé, un

écrou 56 pouvant être serré sur le boulon contre l'or-

gane 55 afin de bloquer, avec possibilité de les li-

bérer, l'ossature et les pièces qu'elle supporte, dans

la position illustrée en figure 5 L'extrémité supé-

rieure du sous-assemblage 42 de l'unité motrice 30 est vissée sur la tige rotative 34 de la tête d'injection 31 afin de faire passer le fluide de cette dernière

au train de tiges via le sous-assemblage 42.

Le mécanisme de manipulation de tiges 27 com-

prend un sous-assemblage tubulaire 57 vissé en 58 au

sous-assemblage 42 et entraîné par ce dernier, ce sous-

assemblage 57 comportant des filets extérieurs 59 qui permettent de le raccorder au train de tiges 13 en vue d'entraîner ce dernier, le fluide de forage s'écoulant à travers un passage intérieur 60 en direction du

train de tiges Le sous-assemblage 57 peut compren-

dre une section supérieure principale-61 et une sec-

tion inférieure remplaçable relativement courte 62 reliée à la section 61 par des filets 63 dont le dia- mètre est avantageusement plus grand que celui des filets 59 et des filets d'autres joints prévus dans le train de tiges, ces filets 63 étant réalisés avec

un couple de rotation nettement supérieur à celui au-

quel les filets 59 sont assemblés au train de tiges, ainsi qu'à celui des filets des autres joints de ce

train de tiges, de telle sorte qu'au cours d'une ma-

nipulation normale, les raccords formés aux filets 59, ainsi qu'entre une section supérieure de la tige de forage et le reste du train de tiges puissent être rompus sans détacher les pièces en 63 Les sections

62 et 61 comportent des surfaces extérieures cylindri-

ques 64 et 65 d'un diamètre commun avec un épaulement annulaire incliné et dirigé vers le haut 66 formé sur une bride cylindrique 67 de la section 61 En dessous

de cette bride, la section 61 comporte une série circu-

laire de cannelures axiales parallèles 68.

Au logement 41, est suspendue, à l'interven-

tion d'un assemblage 70, une clef dynamométrique 69

comprenant une section supérieure 71 comportant une sé-

rie circulaire de cannelures axiales parallèles 72 qui peuvent se déplacer verticalement pour venir s'engager

dans et se désengager des cannelures 68 du sous-assem-

blage 57, ainsi qu'une section inférieure 73 disposée

autour de et conçue pour venir accrocher de manière li-

bérable l'extrémité de jonction supérieure d'une sec-

tion supérieure du train de tiges 13 La section 73 de la clef dynamométrique comprend un corps rigide constitué de deux sections 74 et 75 reliées l'une à l'autre de manière amovible par des broches 76 et 77 en définissant ensemble un passage 78 recevant la tige de forage, une mâchoire 79 comportant des éléments de serrage 80 pouvant, venir s'engager sur l'extrémité su périeure d'une section d'une tige de forage, ainsi qu'une deuxième mâchoire 81 comportant des éléments de serrage 82 venant s'engager sur le côté opposé de la tige- Un p'iston 83 pouvant se déplacer vers et à

l'écart de l'axe 14 à l'intérieur d'une chambre cylin-

drique 85 ménagée dans la section 75 est assujetti à

la mâchoire 81 par des vis 86 en vue de déplacer hy-

drauliquement cette mâchoire 81 vers et à l'écart de la mâchoire 79 dans le but de serrer et de libérer la tige de forage Les éléments 80 et 82 comportent des dents capablesd'appliquer un couple à la tige ainsi

serrée La section 73 est animée d'un mouvement de ro-

tation autour de l'axe 14 par rapport à la section 71 au moyen de mécanismes à pistons et cylindres 87, les cylindres 88 de ces mécanismes étant solidarisés à la partie formant corps 75 par des tourillons 89 en vue

d'effectuer un léger mouvement de pivotement relatif au-

tour d'axes verticaux 90, tandis que les tiges 91 des

pistons de ces mécanismes 87 sont reliées, par des pi-

vots 92, à des oreilles 93 formées sur le corps 71 en vue d'un mouvement de pivotement relatif Un élément de protection 95 peut ressortir vers la droite à partir du corps 75 Deux segments à section décroissante 96 ressortant vers le bas à partir du corps 74 de la clef

dynamométrique définissent une gorge intérieure s'éva-

sant versle bas en vue de centrer l'extrémité supérieu-

re d'une section de tige de forage lorsque cette der-

nière et la clef dynamométrique sont déplacées axiale-

ment l'une par rapport à l'autre Un fluide hydrauli-

que est acheminé aux cylindres 85 et 88 via la boucle de service 46 afin que la clef dynamométrique puisse

être actionnée dans et en dehors de la position d'enga-

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gement de serrage avec la tige de forage de puits en

manoeuvrant les élémentb de commande au pupitre de com-

mande à distance 45, ainsi que pour pouvoir acheminer sélectivement un fluide sous pression aux cylindres 88 dans le but de faire tourner la section 73 de la clef

dynamométrique autour de l'axe 14 par rapport à la sec-

tion supérieure 71 dans l'une ou l'autre direction pour

établir ou rompre le raccordement en 63.

Lorsque les éléments de serrage de la clef dy-

namométrique sont relâchés et que le train de tiges doit être entraîné en rotation, la clef dynamométrique peut

être centrée au moyen de deux pièces d'usure remplaça-

bles 97 et 98 qui sont supportées au sommet de la par-

tie formant corps 74 et comportent des surfaces inté-

rieures courbes 99 pouvant venir s'engager sur la sec-

tion supérieure du train de tiges en rotation en vue

d'empêcher son contact avec n'importe quelle autre par-

tie de la-clef et éviter ainsi une usure de toute pièce autre que les éléments 97 et 98 La pièce 98 peut être

fixée de manière mobile à la mâchoire 81 par deux bou-

lons 100 s'étendant verticalement à travers cette der-

nière et à travers des rainures 101 ménagées dans la pièce 98, de telle manière que, dans sa position active

de serrage de la tige (figure 11), la mâchoire 81 puis-

se ressortir au-delà du bord 99 de la pièce 98 et venir

s'engager sur la tige Lorsque la mâchoire 81 est ré-

tractée vers la droite (figure 10), l'engagement des parties 102 de la pièce 98 avec les deux épaulements 202 de la partie formant corps 75 limite le mouvement de la

pièce 98 vers la droite alors que le pist-on 83 et la -

mâchoire 81 continuent à se déplacer sur une distance suffisante pour rétracter les éléments de serrage 82

vers la droite au-delà du bord 99 de la pièce 98 (figu-

re 10), si bien que ce bord 99 peut localiser le train de tiges en rotation, tout en protégeant les éléments de serrage 82 contre un contact avec ce dernier La pièce 97 est fixée à la mâchoire 79 au moyen de deux vis 200 s'étendant verticalement à travers la mâchoire,

ainsi qu'à travers des rainures 201 ménagées dans cet-

te pièce 97 et permettant un mouvement de cette der- nière vers la gauche et-vers la droite par rapport à la mâchoire Des ressorts 203 prennent appui dans des

directions opposées contre la pièce 97 et des épaule-

ments 204 de la partie formant corps 74 pour pousser la pièce 97 vers la droite par rapport'à la partie 74

et à la mâchoire 79 en direction de la position illus-

trée en figure 10 afin de centrer la tige au cours du forage, la pièce 97 pouvant toutefois être déplacée

vers la gauche dans la position rétractée de la figu-

re 11 au-delà des éléments de serrage 80 lorsque la tige de forage est enserrée par les éléments 80 et 82

de la clef dynamométrique Les boulons 100 et 200 peu-

vent également assujettir les sections coniques 96 de manière mobile aux mâchoires 79 et 81 par extension à travers les rainures 101 et 201 des brides 97 a et 98 a

des sections 96, afin de permettre un mouvement des piè-

ces 97 a et 98 a, ainsi que de leurs parties coniques 96 de la même manière que les pièces 97 et 98, la pièce 98

étant poussée vers la droite par des ressorts corres-

pondant aux ressorts 203 associés à la pièce 97.

L'assemblage de suspension 70 pour la clef dynamométrique comprend un organe rigide 103 s'étendant verticalement et comportant une partie de raccordement supérieure bifurquée 104 assujettie, au moyen d'une

broche 105, à une partie cylindrique 106 du logement 41.

Cette broche 105 s'étend à travers des ouvertures ména-

gées dans les structures 104 et 106, tandis qu'elle est empêchée de se détacher des autres pièces au moyen d'une vis 108 s'étendant à travers une patte 107 prévue sur la broche L'extrémité inférieure de l'organe 103 est

solidarisée au piston 109 d'un mécanisme à piston/cy-

lindre 110 dans lequel l'extrémité inférieure du cylin-

dre 111 est assemblée rigidement à l'organe 75 de la clef dynamométrique La tige 112 du piston 109 vient se visser en 113 sur une vis 114 dont l'extrémité supé- rieure de grand diamètre vient se visser en 115 sur une pièce 116 assemblée à l'organe 103 L'admission

d'un fluide hydraulique sous pression à l'extrémité su-

périeure du cylindre 111 a pour effet de faire monter ce dernier et de provoquer un engagement entre les cannelures 72 de la pièce 71 et les cannelures 68 du sous-assemblage 57 en empêchant ainsi la rotation de celui-ci par rapport à la pièce 71 Un tube 117 monté autour de la tige 112 limite le mouvement ascendant de la clef dynamométrique, par suite de l'engagement de -ses extrémités opposées avec le cylindre 111 et une

bride 214 de la pièce 114, dans la position de la figu-

re 11, dans laquelle les cannelures ne viennent s'enga-

ger que partiellement les unes dans les autres Dans cette position, les éléments de serrage 80 et 82 de la

section inférieure 73 de la clef dynamométrique vien-

nent s'engager sur et accrochent la section supérieure

de la tige de forage Si le tube 117 est enlevé (figu-

re 12), le mécanisme 110 peut faire monter la clef dy-

namométrique sur une distance suffisante pour provoquer un engagement intégral entre les cannelures 68 et 72,

tout en localisant les éléments de serrage de la sec-

tion inférieure 73 de la clef dynamométrique dans une position dans laquelle ils viennent s'engager sur la section 62, de telle sorte que la clef dynamométrique puisse établir ou rompre le raccordement 63 entre les

sections 61 et 62.

Un élévateur classique 118 disposé en dessous

de la clef dynamométrique est suspendu à une pièce sup-

port 119 au-dessus de cette clef dynamométrique à l'in-

tervention de deux tringles d'accouplement 120, et

il peut être constitué de deux moitiés 121 et 122 ar-

ticulées l'une à l'autre par un pivot 123 en vue d'un

mouvement de pivotement relatif autour de l'axe verti-

cal de ce dernier entre une position de fermeture en- tourant une section de tige de forage, et une position d'ouverture dans laquelle l'élévateur peut être déplacé latéralement sur et à l'écart de la tige de forage Un mécanisme de verrouillage 124 retient les deux moitiés dans la position de fermeture avec possibilité de les en libérer Les sections 121 et-122 comportent des

épaulements semi-circulaires complémentaires qui, en-

semble, forment un épaulement composite essentielle-

ment annulaire 125 dirigé vers le haut lorsque l'élé-

vateur est fermé, cet épaulement s'évasant vers le haut en correspondance avec une surface inférieure annulaire 126 d'une extrémité de jonction de la tige de forage, de façon à suspendre cette tige à l'élévateur Des boucles 127 formées sur les moitiés d'élévateur sont reliées, à des endroits diamétralement opposés, aux

boucles 128 des tringles d'accouplement 120, à l'inter-

vention d'éléments de fermeture amovibles 129 s'éten-

dant en travers des côtés extérieurs des boucles 127

afin de maintenir le raccordement Des boucles 130 for-

mées aux extrémités supérieures des tringles d'accouple-

ment sont assemblées à des boucles 131 de la pièce sup-

port 119 qui sont fermées par des éclisses amovibles 132.

Les pièces 119 et 118 sont guidées pour effec-

tuer un mouvement vertical entre les positions des figu-

res 2 et 4, tandis qu'elles sont empêchées de tourner par deux assemblages d'arrêt de couple 133 s'étendant verticalement le long d'axes verticaux parallèles 134

de part et d'autre de l'axe 14 Chacunde ces assembla-

ges 133 comprend un cylindre vertical 135 centré autour

d'un des axes 134,et coulissant dans un des deux passa-

ges cylindriques verticaux 136 ménagés dans la pièce

119 Des brides annulaires 137 formées sur les cylin-

dres 135 limitent le mouvement de descente de la pièce 119 dans la position illustrée en figure 2 Un piston 138 pouvant se déplacer verticalement dans chaque cy- lindre comporte une tige 139 ressortant vers le haut

avec une partie bifurquée 140 assemblée, par une bro-

che 141, à la partie annulaire 106 du logement 41 Le sous-assemblage 57 s'étend verticalement à travers un

passage central 142 ménagé dans la pièce 119 et compor-

tant une partie inférieure cylindrique 143 dans laquel-

le vient se loger de manière mobile et est confiné un élargissement 67 du sous-assemblage, ainsi qu'une partie

supérieure circulaire de diamètre réduit 144 dans la-

quelle vient se loger la partie supérieure extérieure-

ment cylindrique de diamètre réduit 65 de la section supérieure du sousassemblage Une douille annulaire supportée par la pièce 119 vient s'engager avec un

ajustage serré sur le sous-assemblage pour le tourillon-

ner en vue de sa rotation, tout en contribuant à guider

la pièce 119 dans son mouvement vertical Un épaule-

ment annulaire incliné dirigé vers le bas 146 formé

dans la pièce 119 peut venir s'engager sur ltépaule-

ment à inclinaison correspondante 66 formé sur le sous-

assemblage en vue de supporter la pièce 119 et l'éléva-

teur suspendu à partir du sous-assemblage 57 lorsque tout le poids du train de tiges de forage est supporté

par l'élévateur A d'autres moments, notamment lors-

* que seule une unité de tige de forage détachée du train de tiges est supportée par l'élévateur, l'épaulement 146 est maintenu au-dessus de l'épaulement 66 par une série de rondelles Belleville 147 disposées autour des tiges 139 des pistons 138 et au-dessus de ces derniers à l'intérieur des cylindres 135, de façon à pousser élastiquement ces derniers vers le haut par rapport aux pistons en direction de la position illustrée en figure 11 La pièce 119 et l'élévateur, ainsi que la

section de tige de forage sont alors suspendus élasti-

quement au logement de l'unité motrice 30 à l'inter-

vention des assemblages 133 Lorsque l'assemblage de forage descend dans une position située à proximité du plancher de l'installation, l'élévateur et la clef dynamométrique se rapprochent progressivement l'un de l'autre dans le sens axial, si bien qu'ils peuvent se déplacer tous deux aussi près que possible du niveau du plancher de l'installation de forage (voir figure 4), assurant ainsi un mouvement vertical de l'appareil de

forage sur une étendue maximum, tout en permettant éga-

lement le détachement de l'unité de forage hors du train de tiges en un point suffisamment proche du plancher de l'installation et des coins de sûreté 19 dans le but d'éviter une déformation du train de tiges lors de

l'établissement ou de la rupture d'un raccordement.

Afin de permettre un déplacement automatique de l'élé-

vateur et de la clef dynamométrique l'un vers l'autre, l'appareil comprend un câble flexible 148 comportant, à ses extrémités, des pièces 149 munies d'oeillets 150

pouvant être fixés, par des boulons, à des endroits dia-

métralement opposés du support 119 A partir d'un des éléments 149, ce câble s'étend vers le haut en 152, puis

il passe autour d'un réa 153 qui est monté sur le loge-

ment 41 pour tourner autour d'un axe horizontal 154, après quoi il suit un parcours horizontal en 155 et passe autour d'un réa 156 monté sur le bâti 47 pour tourner autour d'un axe normalement vertical 157; le câble suit ensuite l nouveau-un parcours horizontal en 158, puis passe autour d'un réa 159 monté sur le bâti 47 pour tourner autour d'un axe normalement vertical

, après quoi il passe autour d'un autre réa 161 mon-

té sur le logement 41 pour tourner autour d'un axe hori-

zontal 162 et, enfin, il descend en 163 en direction

du second élément 149.

Lorsque le moteur de forage est déplacé vers le bas au-delà de la position illustrée en figure 1, la partie 158 du câble 148 vient s'engager sur une pièce fixe 164 qui peut être située à mi-distance des

deux voies de roulement 28 et qui est fixée à un élé-

ment 167 ressortant d'un organe rigide 165 dont les extrémités sont assemblées à des organes 166 soudés aux voies de roulement La partie centrale du câble

vient se loger dans une gorge semi-circulaire 168 pra-

tiquée dans la pièce 164 et elle est ainsi empêchée de se déplacer vers le bas à mesure que le moteur et les autres pièces poursuivent leur mouvement descendant, ce qui a pour effet de tirer les extrémités 152 et 163 du câble vers le haut en direction des réas 153 et 161, rétractant ainsi la pièce 119 vers le haut en direction du logement 41 pour l'amener dans la position illustrée en figure 4; en d'autres termes, ce système agit pour

arrêter la progression de la pièce 119 et de l'éléva-

teur vers le bas alors que la clef dynamométrique et

les pièces qui y sont assemblées, continuent à descen-

dre vers des positions proches de l'élévateur Les réas 156 et 159 peuvent être montés pour pivoter d'une seule pièce autour d'axes horizontaux parallèles 169

afin que le câble vienne s'y engager correctement à me-

sure que les parties de ce dernier situées entre la pièce 164 et les réas 156, 159 passent d'un parcours horizontal à un parcours plus vertical Au cours d'une opération de forage, alors que le fluide de forage est pompé vers le bas à travers la tige 42 entraînée par moteur, le sous-assemblage 57 et le train de tiges, ces éléments sont entraînés en rotation par le moteur 44 pour forer le puits Cet appareil est entièrement suspendu au pylône de forage par la poulie mobile 22 - et le câble 24, le treuil de manoeuvre 25 déroulant

le câble pour faire descendre l'assemblage de comman- de au sommet et le train de tiges à mesure que le tré-

pan progresse L'élévateur est suspendu dans la posi-

tion relative des figures 2 et 3 jusqu'à ce qu'il *soit proche du plancher de l'installation de forage, moment auquel le câble 148 entre en contact avec la pièce 164 et maintient l'élévateur essentiellement dans cette

position alors que les autres pièces continuent à des-

cendre vers la position illustrée en figure 4.

Les coins de sûreté 19 sont ensuite placés sur la partie supérieure de la section supérieure du

train de tiges, de telle sorte que ce dernier soit sus-

pendu par ces coins de sûreté.

1 S La circulation du fluide de forage est ensuite interrompue et le sousassemblage 57 est détaché du train de tiges en actionnant des commandes au pupitre pour appliquer tout d'abord un fluide sous pression au mécanisme à piston/cylindre 110 afin de soulever la clef dynamométrique 69 dans la position illustrée en figure 1 l dans laquelle les cannelures 68 et 72 sont

engagées les unes dans les autres, le fluide sous pres-

sion étant ensuite acheminé à la chambre 85 du cylindre,

si bien que la section inférieure de -la clef dynamométri-

que vient s'accrocher sur la section supérieure du train

de tiges de forage Le fluide sous pression est ensui-

te acheminé au mécanisme à piston/cylindre 87 pour fai-

re tourner la section 71 de la clef dynamométrique par rapport à sa section inférieure 73, ce qui a pour effet de dévisser le train de tiges et le sous-assemblage 57

de leur position d'engagement ferme Après que le rac-

cordement par vissage ait été ainsi rompu, le fluide sous pression acheminé aux différentes parties de la clef dynamométrique et de son mécanisme élévateur à piston/cylindre 110 est libéré pour abaisser cette clef en la dégageant des cannelures 68, de même que pour libérer l'engagement, par accrochage, de la section inférieure de la clef dynamométrique sur la section

supérieure du train de tiges Le moteur 44 est ensui-

te excité pour faire tourner rapidement le sous-

assemblage 57 dans une direction dans laquelle ce sous-

assemblage est dévissé du train de tiges Lorsque

l'élévateur est ouvert, l'assemblage de forage à com-

mande au sommet est ensuite élevé par le treuil et le mécanisme de levage de la position de la figure 13 A et via la position illustrée en trait plein en figure 13 B,

jusqu'à la position élevée illustrée en traits disconti-

nus dans cette figure, au-dessus de l'extrémité supé-

rieure 160 d'une unité de tige 13 a qui est déposée dans un râtelier 161 situé sur le côté du pylône On fait

ensuite pivoter l'élévateur dans une position dans la-

quelle il entoure la partie supérieure de l'unité de tige 13 a juste en dessous de son extrémité supérieure élargie de jonction, puis il est refermé autour de l'unité de tige, après quoi le treuil est actionné pour tirer l'élévateur et les pièces y associées vers le haut, l'élévateur soulevant ainsi l'unité de tige 13 a

en lui permettant de pivoter dans une position dans la-

quelle elle est située directement au-dessus de l'ex-

trémité supérieure du train de tiges de forage L'ap-

pareil est ensuite abaissé pour enfoncer l'extrémité

inférieure de l'unité de tige suspendue dans l'extrémi-

té supérieure du train de tiges au niveau du plancher

(figure 13 C), après quoi l'assemblage de forage à com-

mande au sommet et le mécanisme de manipulation de ti-

ges sont abaissés comme représenté en figure 13 D jus-

qu'à ce que les filets 59 du sous-assemblage 57 viennent s'engager dans l'extrémité supérieure carrée de l'unité de tige 13 a Le moteur 44 est excité pour faire tourner

rapidement le sous-assemblage 57 dans l'extrémité supé-

rieure de l'unité de tige 13 a, puis pour faire tour-

ner l'extrémité inférieure carrée de celle-ci dans le train de tiges de forage, cette rotation développant un couple suffisant pour établir, à un couple correct, les raccordements aux deux extrémités de l'unité de tige 13 a L'assemblage de commande au sommet est en- suite soulevé légèrement de façon à pouvoir enlever

les coins de sûreté 19, libérant ainsi le train de ti-

ges qui peut alors être entraîné en rotation par l'uni-

té de commande au sommet afin de poursuivre le forage.

Pour retirer une unité de tige, on procède de la manière inverse (figures 14 A-14 C) L'appareil de commande au sommet peut tout d'abord être élevé par la poulie mobile tout en maintenant la circulation et la

rotation pour l'extraction hors du trou Lorsque l'ap-

pareil atteint la position illustrée en figure 14 A dans laquelle l'extrémité inférieure de l'unité de tige à

retirer est située juste au-dessus du niveau du plan-

cher, les coins de sûreté 19 sont mis en place pour suspendre le train de tiges se trouvant juste en dessous de cette unité, après quoi cette dernière est détachée du train de tiges par des pinces ou un autre équipement, pour être ensuite enlevée par rotation Le raccordement entre l'unité de tige à enlever et le sous-assemblage 57 est ensuite romipu en utilisant la clef dynamométrique 69, en élevant tout d'abord cette dernière comme décrit,

puis en l'actionnant pour qu'elle vienne accrocher l'ex-

trémité supérieure de l'unité de tige à enlever, une ro-

tation relative étant ensuite imprimée aux sections 71 et 73 de cette clef dynamométrique afin d'appliquer un couple dans une direction ayant pour effet de dévisser

le sous-assemblage 57 de l'unité de tige Le sous-

assemblage 57 est ensuite détaché de l'unité de tige en

le faisant tourner rapidement au moyen du' moteur 44.

L'élévateur 118 est fermé autour de l'unité de tige en dessous de son extrémité supérieure élargie de jonction, puis le sous-assemblage 57 est détaché de l'unité de

tige en excitant le moteur qui le fait tourner rapide-

ment, laissant ainsi l'unité dé tige suspendue à l'élé-

vateur (figure 14 B) On actionne le treuil pour soule-

ver l'équipement de forage a commande au sommet et ain- si l'élévateur soulève-l'unité de tige libre à l'écart du train de tiges de forage; ensuite, on fait pivoter l'unité de tige dans la position illustrée en figure 14 C pour la remiser dans le râtelier L'élévateur est débloqué et retiré à l'écart de l'unité de tige, puis

l'appareil est abaissé pour enfoncer le sous-assembla-

ge 57 dans la section suivante du train de tiges de fo-

rage, ce sous-assemblage étant introduit par rotation dans cette section au moyen du moteur 44 et avec un couple suffisant potr élever le train de tiges à une

hauteur suffisante afin d'enlever l'unité de tige sui-

vante et ainsi de suite.

Si l'on désire retirer la section 62 du sous-

assemblage 57 à l'écart de la section supérieure 61 afin de pouvoir procéder au remplacement de cette section 62 lorsque ses filets 29 sont usés, on retire le manchon de butée 117 de la position qu'il occupe normalement autour de la tige de piston 112 Pour permettre cet enlèvement, ce manchon peut comporter des rainures le long de son axe et il peut être retenu sur le cylindre au moyen de boulons Lorsque le tube 117 est enlevé, on peut actionner le mécanisme à piston/cylindre 110 pour tirer la clef dynamométrique vers le haut dans la

position illustrée en figure 12 dans laquelle les can-

nelures 72 sont pleinement engagées dans les cannelures 68 Les éléments de serrage des mâchoires 79 et 100

sont ensuite forcés contre la section 62 du sous-assem-

blage 57 par le piston 83 pour venir s'accrocher sur la section 62 en l'empêchant de tourner pendant que la pièce 71 est entraînée en rotation par le mécanisme à piston/cylindre 87 pour faire tourner l'a section 61 par rapport à la section 62 dans une direction dans laquelle ces deux sections sont dévissées l'une de l'autre Les pièces peuvent alors être réassemblées en les actionnant dans l'ordre inverse. o

Claims

REVENDICATIONS

1 Appareil destiné à être utilisé avec un assemblage de commande au sommet,comportant un élément

destiné à être assemblé à et à faire tourner l'extrémi-

té supérieure d'un train de tiges de forage, ainsi qu'un moyen moteur destiné à faire tourner cet élé-

ment, cet appareil comprenant une clef dynamométri-

que à moteur à l'extrémité inférieure de cet assembla-

ge en vue d'appliquer un couple à ce train de tiges et

à cet élément dans des directions opposées, un éléva-

teur prévu à l'extrémité inférieure de cet assemblage pour y engager et y suspendre une section de ce train de tiges de forage en dessous de la clef dynamométrique, de même qu'un moyen de raccordement fixant cette clef

dynamométrique et cet élévateur à l'assemblage de com-

mande au sommet pour les déplacer vers le haut et vers le bas avec ce dernier, tout en suspendant l'élévateur

et une section du train de tiges de forage à l'assem-

blage de commande au sommet, caractérisé en ce que le moyen de raccordement empêche au moins un des éléments que constituent la clef dynamométrique et l'élévateur, de tourner avec l'élément précité et le train de tiges

de forage lorsque ces derniers sont entraînés en rota-

tion par le moyen moteur pour forer un puits.

2 Appareil suivant la revendication 1, carac-

térisé en ce que le moyen de raccordement empêche à la

fois la clef dynamométrique et l'élévateur d'être en-

traînés en rotation par moteur avec l'élément précité

et le train de tiges de forage.

3 Appareil suivant l'une quelconque des re-

vendications 1 et 2, caractérisé en ce que la clef dyna-

mométrique et l'élément précité comportent des parties pouvant se déplacer l'une par rapport à l'autre entre

des positions actives dans lesquelles elles sont enga-

gées l'une dans l'autre pour empêcher la rotation rela-

tive entre une section de la clef dynamométrique et cet élément, et des positions inactives dans lesquelles cet élément est libéré pour effectuer une rotation par moteur par rapport à la clef dynamométrique au

cours du forage.

4 Appareil suivant l'une quelconque des re- vendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'élément précité comporte une partie cannelée, tandis que la clef dynamométrique comporte une première section ayant une partie cannelée, une deuxième section destinée à accrocher le train de tiges de forage, ainsi qu'un moyen à moteur destiné à faire tourner ces sections l'une par rapport à l'autre, le moyen de raccordement comportant une unité motrice destinée à actionner la clef dynamométrique vers le haut et vers le bas entre une position active-dans laquelle ces parties cannelées

sont engagées l'une dans l'autre, et une position inac-

tive dans laquelle ces parties cannelées sont dégagées

l'une de l'autre pour permettre la rotation de l'élé-

ment précité par rapport à la clef dynamométrique au cours du forage d'un puits _ Appareil suivant l'une quelconque des re- vendications 1 à 4, caractérisé en ce que le moyen de

raccordement permet de suspendre l'élévateur à l'élé-

ment précité lorsque ce dernier ne tourne pas, cependant qu'il permet la rotation de cet élément et d'un train de tiges y raccordé par rapport à cet élévateur au

cours du forage d'un puits.

6 Appareil suivant l'une quelconque des re-

vendications 1 à 5, caractérisé en ce que, dans leur

position inférieure, la clef dynamométrique et l'éléva-

teur peuvent se rapprocher verticalement l'un de l'au-

tre.

7 Appareil suivant l'une quelconque des re-

vendications 1 à 6, caractérisé en ce que le moyen de raccordement comprend une pièce support à laquelle est suspendu cet élévateur, qui est empêchée de tourner et qui peut se déplacer vers le haut et vers le bas avec ce dernier par rapport à la clef dynamométrique et à l'assemblage de commande au sommet entre une position inférieure dans laquelle cette pièce support et cet élévateur sont suspendus à l'élément précité, une deuxième position plus élevée dans laquelle cet élément

peut tourner par rapport à la pièce support et à l'élé-

vateur, ainsi qu'une troisième position plus élevée

encore.

8 Appareil suivant la revendication 7, carac-

térisé en ce que lé moyen de raccordement comprend des structures d'arrêt de couple ressortant vers le bas à partir d'une section non rotative de l'assemblage de commande au sommet, tout en guidant la pièce support dans ses mouvementsascendant et descendant et tout en poussant élastiquement cette pièce support vers le haut

en direction de cette deuxième position.

9 Appareil destiné à être utilisé avec un

assemblage de commande au sommet, comportant un élé-

ment destiné à être assemblé à et à faire tourner l'ex-

trémité supérieure d'un train de tiges de forage, ainsi qu'un moyen moteur destiné à faire tourner cet élément,

cet appareil comprenant une clef dynamométrique à mo-

teur à l'extrémité inférieure de cet assemblage en vue

d'appliquer un couple à ce train de tiges et à cet élé-

ment dans des directions opposées, un élévateur prévu

à l'extrémité inférieure de cet assemblage pour y enga-

ger et y suspendre une section de ce train de tiges de forage en dessous de la clef dynamométrique, de même

qu'un moyen de raccordement fixant cette clef dynamomé-

trique et cet élévateur à l'assemblage de commande au sommet pour les déplacer vers le haut et vers le bas avec ce dernier, tout en suspendant l'élévateur et une section du train de tiges de forage à l'assemblage de commande au sommet, caractérisé en ce que, dans leur

position inférieure, la clef dynamométrique et l'élé-

vateur peuvent se rapprocher verticalement l'un de l'autre. 10 Appareil suivant la revendication 9, carac-

térisé en ce qu'il comprend un moyen réagissant-automa-

tiquement au mouvement de cet assemblage de forage à commande au sommet et de cette clef dynamométrique vers une position inférieure prédéterminée afin de rétracter l'élévateur vers le haut par-rapport à et en direction

de cette clef dynamométrique.

11 Appareil destiné à être utilisé avec un assemblage de commande au sommet, comportant un élément destiné à être assemblé-s et à faire tourner l'extrémité supérieure d'un train de tiges de forage, ainsi qu'un moyen moteur destiné à faire tourner cet élément, cet appareil comprenant une clef dynamométrique à moteur

à l'extrémité inférieure de cet assemblage en vue d'ap-

pliquer un couple à ce train de tiges et à cet élément dans des directions opposées, un élévateur prévu à l'extrémité inférieure de cet assemblage pour y engager

et y suspendre une section de ce train de tiges de fora-

ge en dessous de la clef dynamométrique, de même qu'un moyen de raccordement fixant cette clef dynamométrique et cet élévateur à l'assemblage de commande au sommet pour les déplacer vers le haut et vers le bas avec ce dernier, tout en suspendant l'élévateur et une section du train de tiges de forage à l'assemblage de commande

au sommet, caractérisé en ce que ce moyen de raccorde-

ment comprend un moyen destiné à actionner cette clef dynamométrique vers le haut et vers le bas par rapport à cet élément entre une position active dans laquelle

des parties de cette clef dynamométrique et de cet élé-

ment sont engagées l'une dans l'autre pour empêcher cet élément de tourner par rapport à la partie concernée de la clef dynamométrique, et une position de libération

permettant cette rotation.

-12 Appareil suivant l'une quelconque des

revendications 1 à 11, caractérisé en ce que l'assem-

S blage de commande au sommet constitue un élément de

la combinaison revendiquée.