FR2578902A1 - Elevateur de tige de forage - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN ELEVATEUR DE TIGE DE FORAGE. ELLE SE RAPPORTE A UN ELEVATEUR DANS LEQUEL LE POIDS D'UN TRAIN DE TIGES 30 SERRE ENTRE DES MACHOIRES 41, 42 TEND A ECARTER CES MACHOIRES D'UN RACCORD 82 QUI, EN TENDANT A REMONTER, FAIT PIVOTER DES BIELLES 90, 92 QUI ECARTENT LA PARTIE SUPERIEURE DES MACHOIRES ET AUGMENTENT DONC LA FORCE DE SERRAGE DU TRAIN DE TIGES 30. LES MACHOIRES PEUVENT ETRE BLOQUEES EN POSITION D'OUVERTURE PAR UN MECANISME A ROCHET 110. APPLICATION AU FORAGE DES PUITS DE PETROLE.

Description

La présente invention concerne un élévateur destiné à être utilisé dans un

appareil de forage, de

préférence à entraînement en tête, destiné à lever ou bais-

ser des tubes de forage ou de production d'une manière rapide et efficace. L'invention s'applique également à la mise en place de train de tiges,comprenant diverses dimensions de masse-tige et de tige, dans un sondage ou hors de celui-ci, ainsi que la mise en place de tubages ou de colonnes de production de diverses dimensions dans un sondage ou leur extraction du sondage, avec ou sans rotation du train de tubesdans le sondage et avec ou sans circulation de boue ou d'un autre fluide dans le train de tubes. Dans diverses opérations de forage, il est nécessaire d'assembler un train de tiges à partir d'un grand nombre de tronçons de tubes de forage lors du forage d'un sondage. Lorsque le train de tiges doit être retiré

pour une raison quelconque, par exemple pour le rempla-

cement de trépans usés dans le sondage, il doit être progressivement soulevé, lorsque les tronçons sucessifs

sont ramenés à la surface et retirés du train de tiges.

L'entretien des puits nécessite des appareillages ana-

logues qui, en plus petites dimensions, sont utilisés pour l'extraction ou le remplacement de tiges de pompage, de colonnes de production, etc., lors de l'entretien d'une pompe, du remplacement de tiges ou de tubes usés, ou pendant le nettoyage du puits afin que sa production

soit accrue.

Un type d'appareil de forage très utilisé met

en oeuvre une tête de rotation vissée sur la tige supé-

rieure et utilisée pour le soulèvement du train de tiges

puis pour l'enlèvement de la tige supérieure du train.

Lorsque cette opération a été réalisée, la connexion vissée entre la tête de rotation et la tige supérieure est supprimée, et un dispositif, par exemple un bras de transfert, peut alors être utilisé pour le déplacement de la tige de sa position verticale alignée sur le sondage

à une position horizontale, au niveau du sol.

Cette technique connue d'extraction d'un train de tiges puis d'enlèvements successif des tiges du train, n'est pas parfaitement acceptable. Elle nécessite le vissage de la tête de rotation sur chaque tige succes- sive, puis le dévissage. Ces opérations répétées de vissage et de dévissage peuvent reduire beaucoup la vitesse à laquelle le train de tiges peut être retiré d'un sondage et en outre peuvent provoquer une usure indésirable des

connexions vissées de la tête de rotation et des tiges.

L'invention concerne un appareil perfectionné utile pour l'extraction d'un train de tiges d'un sondage et en particulier un appareil qui ne nécessite pas de raccord vissé entre lui-même et la tige et qui peut être utilisé pour l'augmentation de la vitesse à laquelle

un train de tiges peut être retiré d'un sondage.

L'invention concerne aussi un élévateur de train de tiges qui fonctionne d'une manière fiable avec

toute inclinaison et pas seulement en direction verticale.

L'invention concerne aussi un élévateur qui

peut être commandé à distance et qui donne ainsi une sécu-

rité et une fiabilité accrues lors du fonctionnement.

Plus précisément, l'invention concerne un éléva-

teur de train de tiges qui comprend: au moins deux mâchoires ayant chacune une surface de serrage, un organe de raccordement destiné à supporter les mâchoires, et un mécanisme articulé destiné à coupler les mâchoires à l'organe de raccordement et à maintenir les surfaces de serrage des mâchoires en coopération avec un train de tiges lorsque l'organe de raccordement et le train de tige sont écartés l'un de l'aute, le mécanisme articulé ayant une configuration telle que la force de serrage des surfaces de serrage de la tige augmente lorsque la force séparant l'organe de raccordement de la tige augmente. L'invention concerne aussi un élévateur de train de tiges qui comporte: au moins deux mâchoires ayant chacune une surface de serrage et- supportées afin qu'elles puissentse déplacer entre une première position d'ouverture.et une seconde position de fermeture dans laquelle les surfaces de serrage sont en coopération avec une tige, et un ensemble de manoeuvre fonctionnant sous pression et raccordé aux mâchoires afin que celles-ci soient maintenues dans leur seconde position de fermeture

en coopération avec la tige.

L'élévateur selon l'invention présente l'avantage important de permettre le serrage puis l'extraction de tiges sans aucune connexion vissée entre l'élévateur et la tige. En conséquence, l'usure des filets des tiges est supprimée, et le serrage et le desserrage de la tige par

l'élévateur peuvent être rapides.

L'invention concerne aussi un élévateur qui met essentiellement en oeuvre la force de pesanteur, c'est-à-dire la masse de la tige ou du train de tiges supporté pour le maintien des mâchoires de l'élévateur en coopération étroite avec la tige, lorsqu'elle est supportée ou levée par l'élévateur. Dans un autre mode de réalisation, un ensemble de manoeuvre commandé par

une pression est incorporé à l'élévateur afin qu'il main-

tienne positivement les mâchoires en coopération avec la tige, et il peut être utilisé en plus de la force de pesanteur ou à la place de celle-ci pour le maintien en coopération étroite des mâchoires avec la tige qu'elles serrent, d'une manière fiable. Ce mode de réalisation présente l'avantage de pouvoir être utilisé dans des sondages forés avec une inclinaison quelconque par rapport

à la surface, et il convient en particulier à des instal-

lations d'entretien de puits ou de forage automatique

et/ou commandéesà distance.

La vitesse d'extraction d'un train de tiges d'un sondage est accrue par mise en oeuvre de l'invention, et la main d'oeuvre nécessaire à la manoeuvre de l'élévateur

est réduite au minimum.

D'autres caractéristiques et avantages de l'inven-

tion ressortiront mieux de la description qui va suivre,

faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une perspective d'un mode de réalisation avantageux d'élévateur selon l'invention; la figure 2 est une élévation latérale suivant les flèches 2 de la figure 1; les figures 3, 4 et 5 sont respectivement une coupe en plan, une coupe transversale et une élévation latérale, suivant les lignes 3-3 et 4-4 et suivant les flèches 5 de la figure 2 respectivement; les figures 6 et 7 sont des coupes partielles déployées, suivant les lignes 6-6 et 7-7 de la figure 4; la figure 8 est une coupe suivant la ligne 8-8 de la figure 7; les figures 9 et 10 sont des perspectives de sous-ensembles de positionnement de la figure 7, placés d'un premier et d'un second côté; la figure 11 est une élévation latérale analogue

à la figure 2 représentant l'élévateur en position d'ouver-

ture bloquée; la figure 12 est une coupe par le plan de la figure 7 représentant l'élévateur en position d'ouverture

bloquée; -

la figure 13 est une coupe suivant la ligne 13-13 de la figure 12; la figure 14 est une élévation latérale d'une

variante de mode de réalisation de l'invention, represen-

tant une variante de mécanisme articulé supérieur; la figure 15 est une élévation en coupe partielle et sous forme schématique d'une variante d'élévateur selon l'invention; la figure 16 est une coupe de l'élévateur de la figure 15 suivant la ligne XVI-XVI; et la figure 17 est une coupe de l'élévateur de la

figure 15 suivant la ligne XVII-XVII.

Les figures 1 à 13 représentent un premier mode de réalisation d'élévateur selon l'invention et en particulier elles représentent, sur les figures 11 à 13, la position d'ouverture verrouillée dans laquelle les mâchoires sont maintenues en position d'ouverture permet- tant l'introduction ou l'extraction d'une tige ou d'un tronçon de tuyauterie, ou permettant le changement des éléments rapportés des mâchoires permettant le traitement

de diverses dimensions de tube.

Comme représenté sur les figures, l'élévateur 10 est monté sur un raccord 20 de tête de rotation qui est lui-même suspendu à une telle tête. Le raccord 20 est un sous-ensemble suspendu à la tête de rotation et destiné à réduire l'usure et les efforts appliqués à la tête de rotation. Lorsqu'il est vissé et dévissé de nombreuses fois, le raccord 20 peut être remplacé, supprimant toute opération de vissage et de dévissage de la tête de rotation, sauf une telle opération. Un type particulier de tête de rotation utilisée pour la suspension et l'entraînement en rotation de l'élévateur 10 n'entre pas dans le cadre de l'invention et n'est donc pas représenté-. Les têtes de rotation de types très divers peuvent être utilisées pour le support de l'élévateur selon l'invention, par exemple celle qui est décrite dans le brevet des Etats-Unis

d'Amérique n 4 314 611.

L'élévateur 10 est destiné à serrer la boîte 32 d'un tronçon de tige 30 et en particulier il est destiné

à être en appui contre l'épaulement 34 qui forme l'extré-

mité inférieure de la boite 32.

L'élévateur 10 comprend au moins trois et de préférence quatre éléments principaux: un ensemble 40 à mâchoires, un mécanisme articulé central 60, un mécanisme articulé supérieur 80 et, de préférence un mécanisme de verrouillage de mâchoires. L'ensemble 40 à mâchoires comprend deux mâchoires ayant chacune deux éléments de mâchoires 41-44. Chaque élément 41-44 a un support 45-48 assurant la stabilité dimensionnelle et donnant sa masse à la mâchoire associée, si bien que le mécanisme peut être rapidement fermé lors du déverrouillage du mécanisme de verrouillage de mâchoire. Le cas échéant, des éléments

41-44 de mâchoires peuvent avoir des lèvres 49-50 consti-

tuant des dégagements laissant du jeu entre les éléments

et le bloc 82 de raccordement du mécanisme articulé supé-

rieur 80.

Chacune des mâchoires a une surface de serrage dont la configuration permet le support d'une tige. Elle est obtenue dela manière la plus commode à l'aide d'éléments rapportés 54-56 à raison d'un par mâchoire, raccordant la partie inférieure des deux éléments de mâchoires en formant un pont entre eux. Les éléments rapportés 54, 56 peuvent avoir une configuration permettant le support d'un côté d'une tige et un épaulement formé à l'extrémité du train de tiges, et ils peuvent être avantageusement réalisés afin de pouvoir être facilement échangés (par exemple à l'aide de vis) de manière que des tiges de

différentes dimensions puissent être utilisées.

Le mécanisme central articulé 60 comprend de préférence plusieurs bielles centrales parallèles. Dans le mode de réalisation des figures 1 à 13, le mécanisme central a deux bielles centrales externes 62 et un élément central interne 64 parallèle aux bielles externes et placé entre elles. Les mâchoires et les bielles centrales sont raccordées par deux axes centraux 66 autour desquels les éléments 41-44 de mâchoires ou les éléments centraux 62-64 ou de préférence les deux peuvent pivoter. Lorsque des éléments de mâchoires et les bielles centrales ne pivotent pas autour des axes 66, ils pivotent autour de l'axe

géométrique de ces axes66.

Les axes centraux 66 sont retenus dans les mâchoires et dans les bielles centrales par les disques 68 de retenue dont le diamètre externe est supérieur à celui de l'axe, les disques 68 étant fixés aux axes 66 de toute manière convenable, par exemple par des vis 70. Les disques de retenue (à cet emplacement ainsi qu'à d'autres comme décrit dans la suite du présent mémoire) peuvent être des disques pleins ou ils peuvent avoir des orifices centraux circulaires ou d'autres formes, permettant par exemple le montage de raccords de graissage ou permettant le dépassement d'une partie des axes par les disques. Les bielles centrales parallèles 62 et 64 sont raccordées par des plaques 72 d'entretoise et forment une plate-forme contre laquelle l'extrémité d'un tronçon

de tuyauterie ou tige peut être repoussée.

Le mécanisme articulé supérieur 80 a deux trin-

gleries supérieures, chacune d'elles ayant plusieurs

bielles supérieures parallèles reliant l'extrémité supé-

rieure des mâchoires à un bloc central de raccordement 82

(ou simplement "raccord") auquel l'élévateur est suspendu.

Dans le mode de réalisation des figures 1 à 13, le bloc 82 a une partie cylindrique supérieure 83, une partie centrale rectangulaire pleine 84 et deux parties cylindriques dépassant latéralement et constituant un axe 85 autour

duquel l'extrémité inférieure des bielles peut pivoter.

A la place du raccordement de l'axe 85 au connecteur central, celui-ci et l'extrémité inférieure de l'une des bielles supérieures peuvent pivoter autour de l'axe raccordé à l'extrémité inférieure de l'autre tringlerie supérieure, ou l'extrémité inférieure de chaque tringlerie supérieure et le raccord central peuvent tous pivoter

autour d'un axe commun.

Dans une variante représentée sur la figure 14, le mécanisme articulé supérieur 140 comporte un bloc 142 de -raccordement et deux axes 144 coopérant avec les

parties inférieures des deux tringleries supérieures 146.

Comme l'indique la figure 14, les axes peuvent être fixés d'une autre manière, c'est-à-dire par remplacement des

disques de retenue par des barres 148.

Cependant, il est préférable que les axes soient fixés par des disques de retenue comme décrit précédemment

en référence au mécanisme articulé central.

Comme l'indique le mode de réalisation des figures 1 à 13, dans le dispositif représenté, le mécanisme supérieur a deux bielles supérieures 90 en forme de fourche et des bielles supérieures rectilignes 92, l'extrémité inférieure des bielles rectilignes se logeant dans la partie inférieure fourchue des bielles fourchues 90. Comme dans le cas du mécanisme central, les mâchoires sont raccordées aux bielles supérieures par deux axes supérieurs 94 autour desquels l'extrémité supérieure des éléments des mâchoires ou l'extrémité supérieure des bielles ou les deux de préférence, peuvent pivoter. Les axes supérieurs 94, dans le mode de réalisation des figures I à 13, sont retenus dans les mâchoires et dans les bielles supérieures par des disques 96 de retenue dont le diamètre externe est supérieur à celui des axes 94, les disques de retenue étant fixes aux extrémités des axes 94 de toute manière

convenable, par exemple par des vis 98.

De même, l'axe commun 85 qui est solidaire du raccord central 82 est retenu dans l'extrémité inférieure des bielles supérieures par deux disques 100 de retenue de bloc de raccordement ayant un diamètre externe supérieur à celui de l'axe 85, les disques étant fixés à chaque extrémité de l'axe 85 de toute manière convenable, par

exemple par des vis 102.

Dans le mode de réalisation des figures 1 à 13, l'élévateur selon l'invention comporte un mécanisme de verrouillage de mâchoires qui est destiné à les verrouiller en position d'ouverture afin qu'un tronçon de tuyauterie ou une tige puisse être introduit ou retiré, et permettant le changement des éléments rapportés 54, 56 des mâchoires afin que d'autres dimensions de tuyauterie

puissent être utilisées, les mâchoires pouvant être déver-

rouillées afin qu'elles puissent se fermer sur un tronçon de tube et puissent alors le serrer. De préférence, le dispositif de verrouillage a une configuration telle qu'il est commandé par rapprochement de la plateforme qui comprend les bielles centrales et du raccord central qui bloque les mâchoires en position d'ouverture, lorsqu'elles sont déverrouillées, alors que le dispositif est commandé par le rapprochement de la plateforme qui porte les

bielles centrales et du raccord central afin qu'il déver-

rouille les mâchoires lorsqu'elles sont verrouillées à l'état d'ouverture. Dans le mode de réalisation des figures 1 à 13, le dispositif de verrouillage des mâchoires en position d'ouverture et de déverrouillage des mâchoires comporte: (a) au moins un crochet, deux crochets 86 de préférence, dépassant du raccord central 82 et destinés à maintenir celuici en position proche du mécanisme central lorsque le crochet est en prise, (b) au moins une roue à pattes de verrouillage 116 (une pour chaque crochet) montée sur un arbre 112 de verrouillage, chaque roue 116 ayant au moins une patte 118 de verrouillage destinée à être au contact du crochet 86 qui dépasse du raccord central, et (c) un dispositif à rochet destiné à faire tourner l'arbre et les roues à la suite du rapprochement de la plate-forme qui porte les bielles centrales et

du raccord central.

Dans le mode de réalisation représenté, un arbre 112 de verrouillage est monté sur une bielle centrale 64 par l'intermédiaire de paliers 114. Une barre centrale 115 agit sur une butée verticale de déplacement excessif et contient des cliquets (voir figure 6) destinés à empêcher la rotation afin que l'arbre 112 prenne une position déterminée exacte en rotation, dans la courte course verticale (neutre) parcourue avant que les pattes 118 ne coopèrent avec les crochets 86. La barre 115 constitue essentiellement un dispositif de retenue à la flexion,

la masse de l'arbre 112 et des parties suspendues à celui-

ci est supportée par les paliers 114. Deux roues à rochet du dispositif à rochet et deux roues 116 à pattes de verrouillage sont clavetées sur l'arbre 112 par une clavette 122 afin que les roues à rochet, les roues à pattes et l'arbre tournent ensemble. La rotation assurée à chaque rapprochement de la plate-forme et du raccord central est égale à 1/2n tour, n étant le nombre de pattes

de la roue à pattes qui est de préférence égal à quatre.

En d'autres termes, dans le mode de réalisation préféré représenté, quatre pattes de verrouillage sont destinées à coopérer avec l'un des deux crochets. Chaque action du dispositif à rochet fait tourner des roues à rochet et en conséquence l'arbre et les roues à pattes d'un huitième de tour, si bien que les pattes viennent au contact des crochets lorsqu'elles ne sont pas à leur contact, mais s'en séparent lorsqu'elles sont déjà à

leur contact.

Le dispositif à rochet comporte aussi de préfé-

rence deux ergots ou saillies 87 de positionnement montés à l'extrémité inférieure du raccord central et ayant une configuration telle que le dispositif à rochet est commandé. Ce dernier dispositif comporte de préférence un sous-ensemble 124 de positionnement qui comporte lui-même deux blocs 126 d'articulation de positionnement montés chacun sur une plaque d'entretoise 72 qui relie les bielles centrales externes 62 à la bielle centrale interne 64, deux barres 128 d'articulation de positionnement articulées chacune sur un bloc 126 et destinées à repousser un taquet de positionnement vers le haut sous l'action de rappel vers le bas exercé par les saillies 87 qui dépassent du bloc 82, deux taquets 130 de positionnement articulés chacun sur une barre 128 et destinés à repousser les roues à rochet et ainsi l'arbre 112, la roue 116 et les pattes autour de l'axe de l'arbre 112, et deux butées 88 de positionnement qui dépassent sous le bloc 82 et sont au contact de la face arrière des dents qui approchent afin que la course ne puisse pas dépasser, par inertie,

1/2n tour.

Les saillies 87 de positionnement comportent

de préférence un dispositif, tel que des boulons de posi-

tionnement montés à l'extrémité des saillies de position-

nement afin qu'ils règlent la longueur de ces saillies et assurent ainsi un fonctionnement convenable du mécanisme

à rochet.

1 1 Les taquets 130 sont de préférence fixés aux barres 128, et celles-ci sont fixées aux blocs 126 par des vis 132 à épaulement donnant un réglage facile, Les autres fixations sont de préférence réalisées à l'aide de vis à tête hexagonale qui sont classiques, ayant chacune

une rondelle de blocage (non représentée).

En outre, les axes 66, 85 et 94 ont de préfé-

rence un ou deux graisseurs par axe, bien qu'ils ne soient

pas représentés.

On considère maitenant le fonctionnement du dispositif représenté sur les figures 1 à 13. A partir d'une position bloquée à l'ouverture, l'élévateur est

abaissé sur un tronçon vertical de tuyauterie 30, l'extré-

mité supérieure plate de celle-ci touchant la plate-forme formée sur les bielles centrales 62, 64 et les plaques d'entretoise 72 disposées entre les bielles centrales, si bien que le bloc 82 de raccordement et les bielles

centrales 62, 64 sont rapprochées. Les saillies 87 com-

mandent les barres pivotantes 128 si bien que les taquets 130 sont repoussés dans la roue 120 et provoquent une rotation d'un huitième de tour de l'arbre 112. La roue 116 qui a quatre pattes 118 tourne de même d'un huitième

de tour et dégage ainsi les pattes 118 des crochets 86.

Les mâchoires peuvent alors tomber autour de l'extrémité supérieure du tronçon de tube 30, et elles serrent la boite 32 de ce tronçon. Le soulèvement du raccord 20 provoque la saisie robuste du tube par les mâchoires si bien que le tube peut être tiré vers le haut de la

distance voulue.

Lorsque le joint suivant devient accessible, des coins de retenue sont placés autour du second tronçon sup6rieur de tuyauterie afin que le train de tiges soit retenu, et le tronçon supérieur est séparé, à l'aide d'une clé ou de pinces. La tête de rotation et l'élévateur sont utilisés pour la terminaison 'du dévissage de la tête à l'extrémité inférieure, dans l'élévateur. Une grue est alors approchée du tronçon supérieur déconnecté et est accrochée à lui. La tête de rotation est abaissée contre l'extrémité supérieure de la tige avec ouverture des mâchoires et déclenchement du dispositif à rochet afin

que les mâchoires soient bloquées en position d'ouverture.

L'élévateur peut alors être soulevé afin qu'il soit retiré du tube; le tronçon déconnecté peut être retiré et stocké, et l'opération peut être répétée avec un nouveau tronçon de tube. Lorsque le trépan a été remplacé ou lorsque l'opération qui a nécessité l'enlèvement du train de tiges a été réalisée, l'ensemble de l'opération peut être répétée en sens inverse afin que le train de tiges

soit introduit dans le sondage, tronçon par tronçon.

Les figures 15 à 17 représentent un élévateur selon une variante de l'invention. Cet élévateur porte la référence générale 210 et il est destiné à être monté sur un raccord 205 de tête de rotation qui est luimême suspendu a une tête de rotation non représentée, comme dans le mode de réalisation précédent. En outre, comme dans ces derniers, l'élévateur 210 a une configuration telle qu'il serre la boite 232 du tronçon de tube 230 et en particulier il est en appui contre l'épaulement 234

qui forme l'extrémité inférieure de la boîte 232.

L'élévateur 210 comprend de façon générale un ensemble 240 à mâchoires, un organe central 250 de raccordement, un mécanisme articulé 260 et un ensemble de manoeuvre 280 commandé par pression. Dans le mode de réalisation des figures 15 à 17, l'ensemble à mâchoires 240 comprend trois mâchoires 241, 242 et 243 qui sont

pratiquement identiques les unes aux autres et sont régu-

lièrement espacées autour de l'élévateur, à intervalles

de 120 environ comme mieux représenté sur la figure 16.

11 faut cependant noter que l'élévateur 210 peut aussi comporter deux mâchoires ou plus de trois mâchoires Le cas échéant, l'invention n'étant pas limitée à un nombre

particulier dé mâchoires.

Chacune des mâchoires a une surface de serrage 244 placée prés de l'extrémité inférieure 273 de la mâchoire et dont la forme permet le support d'un tronçon de tube 230. Le cas échéant, les surfaces de serrage peuvent être formées sur des éléments rapportés amovibles 246 montés sur les mâchoires comme indiqué schématiquement sur la figure 17 et qui peuvent être changés en fonction

de la dimension du tube.

L'élévateur comprend aussi un raccord central 250 destiné à supporter l'ensemble 240 à mâchoire et un mécanisme articulé 260 destiné à raccorder l'ensemble à mâchoires au raccord central. L'ensemble articulé 260 a une première partie articulée 261 et une seconde partie articulée 262. La première partie articulée 261 a trois tringleries 266, reliant chacune l'une des mâchoires 241, 242 et 243 au raccord central 250. Plus précisément, chaque tringlerie 266 a deux bielles 267 dont les premières extrémités sont montées de part et d'autre d'une mâchoire et dont les autres extrémités sont montées de part et d'autre d'un prolongement 258 du raccord central 250, près de l'extrémité inférieure de ce raccord. Chaque paire

de bielles est de préférence montée sur la mâchoire corres-

pondante par l'intermédiaire d'un axe 269 passant par des ouvertures alignées formées dans la mâchoire et dans la première extrémité de chaque bielle 267, et sur la partie prolongée 258 correspondante par un axe 271 passant dans des ouvertures alignées de cette partie prolongée et de l'autre extrémité de chaque bielle 267. Les axes peuvent être retenus en position par des disques de retenue ou par des barres fixées aux axes comme dans le mode

de réalisation qui précède.

Les tringleries 266 qui forment la première

partie 261 du mécanisme articulé sont de préférence raccor-

dées aux mâchoires dans une partie intermédiaire de celles-

ci, pratiquement au centre entre l'extrémité supérieure 272 et l'extrémité inférieure 273 des mâchoires, et les dispositifs de montage d'axe sont destinés à permettre un pivotement relatif des mâchoires et des tringleries d'une part et des tringleries et du raccord central d'autre part.

La seconde partie 262 du mécanisme articulé com-

pr-end aussi trois tringleries 274 qui raccordent chaque mâchoire au raccord central 250. En particulier, chaque tringlerie 274 a deux bielles 276 dont les premières extrémités sont montées de part et d'autre de chaque mâchoire autour d'un axe 277 passant dans des ouvertures alignées de la mâchoire et les premières extrémités des bielles 276, et les autres extrémités de celles-ci sont montées de part et d'autre de la partie prolongée 258 du raccord central 250 autour d'un axe 278 passant dans des ouvertures alignées de l'autre extrémité de chaque

bielle et de la partie prolongée 258.

Comme l'indique la figure 15, les tringleries 274 qui constituent la seconde partie 262 du mécanisme sont de préférence raccordées aux mâchoires 241, 242 et 243 près des extrémités supérieures 272 de cellesci du c6té de la première partie 261 qui est opposé à celui qui comprend les surfaces de serrage 244, et sur le raccord central 250 dans les positions qui se trouvent juste au-dessus des positions de montage des tringleries 266 sur le raccord central. Comme dans le cas de la première partie de mécanisme, le montage des axes entre les mâchoires et les tringleries 274 et entre ces dernières et la partie prolongée 258 du raccord central 250 permet un pivotement

relatif.

L'ensemble de manoeuvre 280 sous pression comprend plusieurs organes 281 de manoeuvre sous pression qui sont de préférence des vérins hydrauliques, bien que d'autres types d'organes de manoeuvre tels que les vérins pneumatiques puissent aussi être utilisés le cas échéant.

Chaque vérin hydraulique 281 est raccordé aux mâchoires Z41t 242, 243 près de l'extrémité supérieure 272, et

au raccord central 250 comme représenté sur la figure 15.

Chaque vérin hydraulique 281 peut être de type classique de façon générale et il comprend un cylindre 282 supportant un piston 283 (représenté en trait interrompu

sur la figure 15) destiné à y coulisser longitudinalement.

Les pistons 283 divisent les cylindres 282 en chambres 292 et 293, de part et d'autre des pistons, et une tige 284 est raccordée à chaque piston et passe par l'extrémité

inférieure du cylindre respectif 282 comme représenté.

Une patte 286 ayant des ouvertures dépasse à la partie supérieure de chaque cylindre; plusieurs pattes 287 munies d'ouvertures dépassent du raccord central 250, et chaque cylindre est articulé sur le raccord central par un axe 288 passant par des ouvertures alignées formées

dans les pattes 286 et dans les pattes adjacentes 287.

Une patte 289 ayant une ouverture dépasse aussi de l'extrémité supérieure 272 de chaque mâchoire 241, 242 et 243 et permet l'articulation des tiges 284 des pistons sur les mâchoires autour d'axes 291 passant dans les ouvertures alignées des pattes 289 et des extrémités des tiges 284. Les vérins hydrauliques 281 sont manoeuvrés par transmission de fluide hydraulique sous pression d'un côté 'ou de l'autre des pistons 283, par liaison de chaque chambre 292 ou 293 de chaque cylindre à une source de fluide hydraulique sous pression 301. Plus précisément, une première extrémité de canalisations 294 et 296 de fluide communique avec les chambres 292 et 293 respectivement par l'intermédiaire de raccords 297 et

298 passant à travers les parois des cylindres. Les extré-

mités opposées des canalisations 294 et 296 provenant de chaque vérin sont raccordées à la source 301 de fluide hydraulique sous pression par un accouplement 302. Ce dernier est un accouplement rotatif double ayant un trajet interne 306 de circulation et un trajet externe annulaire 307 de circulation permettant la liaison simultanée de l'une ou l'autre des chambres 292 ou 293 de tous les vérins 281 à la source 301 afin que les organes de manoeuvre soient commandés. Un accouplement convenant particulièrement bien est vendu par Deublin, sous la référence 1595. Un distributeur 303 monté entre la source 301 de fluide sous pression et l'accouplement 302 règle l'application du fluide sous pression à la chambre voulue 292 ou 293 des vérins 281 et est destiné à être manoeuvré par une

commande convenable schématiquement repérée par la réfé-

rence 304. Un accouplement 302 est de préférence monté dans un trou central 310 du raccord central 250 comme représenté sur la figure 15. Lors du fonctionnement, les mâchoires de l'élévateur 210 sont initialement placées dans une première position d'ouverture par introduction des tiges 284 dans les cylindres 282, la pression du

fluide hydraulique étant supprimée dans la chambre supé-

rieure 292 et le fluide hydraulique sous pression étant transmis dans la chambre inférieure 293 de chaque vérin 281. De cette manière, les mâchoires 241, 242 et 243 prennent la position indiquée pour la mâchoire 241, à

gauche de la figure 15.

L'élévateur est alors abaissé sur un tronçon de tube 230 jusqu'à ce que les mâchoires soient alignées

sur la boite 232 du tube 230.

L'ensemble hydraulique 280 de manoeuvre est alors commandé par l'organe 304 afin que la pression hydraulique soit supprimée des chambres inférieures 293 et que du fluide sous pression soit transmis aux chambres supérieures 292 des vérins 281 afin que les pistons 283 et à leur tour les tiges 284 qui leur sont fixées soient

repoussés vers le bas et hors des cylindres 282 respecti-

vement. Les tiges provoquent un pivotement vers l'extérieur des extrémités supérieures 272 des mâchoires, ainsi que vers le bas dans une certaine mesure, par rapport au raccord central 250 et, simultanément, étant donné la configuration du mécanisme, les extrémités inférieures 273 des mâchoires pivotent vers l'intérieur. Les mâchoires 241, 242 et 243 pivotent vers l'intérieur jusqu'à ce que les surfaces 244 de serrage viennent au contact de la boite 232 du tube 230 et la serrenten étant en appui contre l'épaulement 234 qui forme l'extrémité inférieure de la boite 232. Cette seconde position de fermeture des mâchoires est représentée par la mâchoire 242 placée

à droite de la figure 15.

Le tube 230, lorsqu'il est serré par les mâchoires de l'élévateur 210, peut être tiré de la distance voulue puis supporté afin qu'il permette l'enlèvement du tronçon

supérieur de tube. Plus précisément, comme indiqué préce-

demment, lorsque le joint suivant du train de tiges est accessible, des coins de retenue sont placés autour du second tronçon de tube afin que le train de tiges soit retenu, et le tronçon supérieur est séparé du train de tiges à l'aide d'une clé ou de pinces. La tête de rotation

et l'élévateur sont utilisés pour le dévissage de l'extré-

mité inférieure du tube supérieur du train de tiges, et une grue est approchée puis serrée sur le tronçon déconnecté. Les tiges 284 des pistons des vérins 281 sont ensuite ramenées dans les cylindres 282 afin que les mâchoires reviennent dans leur première position d'ouverture dans laquelle les surfaces 244 de serrage s'écartent du tube 230 et le libèrent. L'élévateur peut alors être

soulevé afin qu'il se sépare du tube, et le tronçon décon-

necté peut être retiré puis stocké, l'opération étant

alors répétée avec un nouveau tronçon de tube.

L'ensemble de l'opération peut aussi être répété dans le sens inverse, comme indiqué précédemment, lors de la descente d'un train de tiges dans un sondage, tronçon

après tronçon.

Lorsque le tube est soulevé ou supporté par l'élévateur, le raccod central 250 et le tube 230 sont écartés par les forces de pesanteur étant donné la masse du tube. Dans ces occasions, la configuration du mécanisme articulé est tel que les extrémités inférieures 273 des mâchoires sont repoussées vers l'intérieur, en position

de coopération étroite avec le tube. En fait, la configura-

tion du mécanisme articulé est telle que plus la force_ tendant à séparer le raccord du tube est grande et plus la force d'application des surfaces de serrage des mâchoires sur le tube est importante. Simultanément, la force positive appliquée par les vérins 281 qui repoussent les extrémités supérieures 272 des mâchoires vers l'extérieur provoque aussi un appui des extrémités inférieures des mâchoires contre le tube. Ainsi, le tube est maintenu non seulement par la masse du train de tiges supporté, c'està-dire par la pesanteur, qui tend à écarter le tube du raccord, mais aussi par la force positive des vérins, et ceci

augmente notablement la sécurité et la fiabilité de l'élé-

vateur par. rapport aux modes de réalisation qui ne mettent en oeuvre que les forces de pesanteur pour le support

et le levage du tube ou de la tige.

TO En particulier, dans le cas d'élévateurs qui ne mettent en oeuvre que la force de pesanteur pour le support du train de tiges, des opérateurs expérimentés capables d'interrompre et de reprendre avec précision le déplacement vertical d'un train de tiges serré doivent éviter la libération brutale du train de tiges qui peut se produire lorsque le raccord est descendu accidentellement vers le train de tiges, lors de la rotation du tube --ou en général chaque fois que le raccord central est déplacé en direction autre qu'une direction verticale ascendante par rapport au train de tiges. Comme celui-ci pèse plusieurs

centaines de kilogrammes, le risque de libération acciden-

telle présente un danger important et peut occasionner

des détériorations considérables.

En outre, comme le mode de réalisation des figures 15 à 17 ne met en oeuvre que les forces de pesanteur pour le maintien de la tuyauterie, le maintien de l'élévateur en position verticale n'est pas nécessaire à un fonctionnement convenable. Ainsi, l'élévateur peut être utilisé dans des sondages qui sont forés avec une certaine inclinaison par rapport à la surface, cette

inclinaison étant nécessaire ou souhaitable dans de nom-

breuses applications.

Les mâchoires de l'élévateur des figures 15 à 17 peuvent être commandées efficacement à distance de

la surface par simple manoeuvre du distributeur 303.

L'arrêt et la remise en route précise de l'élévateur ne sont pas nécessaires. Celui-ci peut aussi être programmé et/ou commandé par ordinateur très facilement et il peut être facilement utilisé pour le forage automatique et/ou commandé à distance ou dans les installations d'entretien

des puits commandés à distance et/ou automatiques.

Une -autres caractéristique de l'élévateur des figures 15 à 17 est qu'il permet le remplissage du train de tiges par la boue de forage. Plusprécisémentr comme le savent les hommes du métier, des pressions élevées à l'intérieur du sondage peuvent parfois provoquer la remontée de boue ou d'autres matières dans le tube lorsqu'il est soulevé et peuvent jaillir à la partie supérieure du train de tiges. Il faut parfois éviter ce phénomène par remplissage du train de tiges de boue de forage et par maintien de la colonne de boue jusqu'à une pression statique importante appliquée à la surface, lorsque le

train de tigesest retiré du sondage.

Comme l'indique la figure 15, le raccord central 250 a un trou 310 formé sensiblement en direction axiale à partir de l'extrémité supérieure jusqu'à l'extrémité inférieure. L'extrémité supérieure du trou est taraudée en 311 et l'extrémité inférieure du raccord 205 de la

tête de rotation peut y être vissée.

L'extrémité inférieure du raccord central 250

a un organe prolongé axial 312 qui est fileté comme repré-

senté en 313. Cet organe 312 a une dimension et une confi-

guration telles qu'il peut pénétrer dans le trou taraudé 314 de la boîte 232 du tronçon supérieur 230 et peut

y être fixé.

Lors du fonctionnement normal de l'élévateur, l'organe 312 n'est pas vissé dans le tube 230 mais il en reste séparé par. une distance notable comme indiqué sur la figure 15. Cependant, lorsque le train de tiges doit ûtre rempli de boue de forage, il suffit que l'organe 312 de l'élévateur soit vissé sur le train de tiges par

rotation de l'élévateur avec la tête de rotation. Evidem-

ment, les mâchoires ne doivent pas être serrées sur le train de tiges pendant cette opération, mais elles doivent être dans la position d'ouverture représentée pour la

mâchoire 241 sur la figure 15.

Lorsque l'organe 312 de l'élévateur est fixé à la tige 230, un trajet continu est formé depuis la surface, dans la tête de rotation et son raccord et dans le trou 310 formé dans le raccord 250 et dans l'organe 312 de l'élévateur 210, jusqu'au train de tiges qui est creux, et le train de tiges peut ainsi être facilement rempli de boue de forage, la colonne. de boue étant maintenue à la pression nécessaire lors du fonctionnement ultérieur

de l'élévateur qui lève le train de tiges.

L'élévateur représenté sur les figures 15 à 17 joue donc le rôle d'un raccord mettant la tête de rotation et son raccord en communication avec le train

de tiges par le trou central 310.

Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemples préférentiels et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir

de son cadre.

Claims (15)

REVENDICATIONS

1. Elévateur de tiges de forage, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux mâchoires (41-44) ayant chacune une surface de serrage, un raccord (82) destiné à supporter les mâchoires, et un mécanisme articulé (60) destiné à coupler les mâchoires au raccord (82) et à

maintenir les surfaces de serrage des mâchoires en coopéra-

tion avec une tige lorsque le raccord et la tige sont écartés l'un de l'autre, le mécanisme (60) étant réalisé de manière que la force de serrage des surfaces de serrage contre la tige augmente lorsque la force écartant le

raccord (82) de la tige (30) augmente.

2. Elévateur selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que le mécanisme comprend une première et une seconde partie (60, 80) raccordées aux mâchoires, la première partie étant raccordée aux mâchoires en position

comprise entre la seconde partie et les surfaces de serrage.

3. Elévateur selon la revendication 2, caracté-

risé en ce que les surfaces de serrage sont disposées

sur les mâchoires (41-44) près de leurs extrémités infé-

rieures, la seconde partie de mécanisme (80) étant raccordée aux mâchoires près de leurs extrémités supérieures, la première partie étant raccordée aux-mâchoires en position

sensiblement centrale.

4. Elévateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la seconde partie de mécanisme (80) est raccordée au raccord (82) afin qu'elle couple les mâchoires au raccord.

5. Elévateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la première et la seconde partie de mécanisme (260, 280) sont -raccordées au raccord (250) afin que

les michoires soient raccordées au raccord.

6. Elévateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que la première et la seconde partie de mécanisme (260, 280) comportent chacune un dispositif (269, 277) de raccordement des deux parties de mécanisme aux mâchoires (241, 243) en permettant un pivotement mutuel, et un dispositif (271, 278) de raccordement des deux parties de mécanisme au raccord afin que leur pivotement mutuel

soit permis.

7. Elévateur selon la revendication 1, caracté-

risé en ce qu'il comprend trois mâchoires (241-243).

8. Elévateur selon la revendication 1, caracté-

risé en ce qu'il comprend un ensemble de manoeuvre (280) commandé par un fluide sous pression et relié aux mâchoires afin que les surfaces de serrage des mâchoires soient maintenues de façon plus importante au contact de la tige.

9. Elévateur selon la revendication 8, caracté-

risé en ce que le mécanisme comprend un dispositif de raccordement des mâchoires au raccord (250) permettant leur pivotement relatif, et les surfaces de serrage (244) sont placées sur les mâchoires près de leurs extrémités inférieures, l'ensemble de manoeuvre (280) étant raccordé aux mâchoires près de leurs extrémités supérieures de manière que l'ensemble de manoeuvre repousse les extrémités supérieures des mâchoires vers l'extérieur et repousse les surfaces de serrage des mâchoires vers l'intérieur

en coopération avec la tige.

10. Elévateur selcn la revendication 9, caracté-

risé en ce que l'ensemble de manoeuvre est raccordé aux

mâchoires (241-143) et au raccord (250).

11. Elévateur selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que le raccord (250) a un organe formant un prolongement fileté (312) qui dépasse sous son extrémité inférieure et qui peut coopérer avec la tige par vissage, et le raccord (250) a un trou (310) qui le traverse de son extrémité supérieure à son extrémité inférieure et passant dans l'organe formant le prolongement si bien que la tige de forage peut être remplie de boue de forage

par le trou forme dans le raccord.

12. Elévateur de tige de forage, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux mâchoires (241-243) ayant chacune une surface de serrage près de son extrémité inférieure, un raccord central (250) destiné à supporter les mâchoires, un mécanisme articulé (260, 280) destiné

à coupler les mâchoires au raccord central tout en permet-

tant le pivotement des mâchoires par rapport à ce raccord, le mécanisme comprenant une première partie (260) articulée sur les mâchoires sensiblement dans leur position centrale et une seconde partie (280) articulée sur les mâchoires près de leur extrémité supérieure, un organe de manoeuvre (281) commandé par un fluide sous pression, raccordé à chacune des mâchoires près de son extrémité supérieure, et une commande des organes de manoeuvre, afin que ceux-ci repoussent les surfaces de serrage en coopération avec la tige, le mécanisme maintenant en oeuvre les surfaces de serrage en coopération avec la tige lorsque le raccord est écarté de la tige, le mécanisme ayant une configuration telle que la force de serrage de la tige par les surfaces de serrage augmente lorsque la force tendant à écarter

le raccord de la tige augmente.

13. Elévateur -selon la revendication 12, caracté-

risé en ce que chaque organe de manoeuvre (281) est arti-

culé sur la mâchoire respective et sur le raccord central.

14. Elévateur selon la revendication 12, caracté-

risé en ce que le raccord central (250) a un organe fileté

(312) formant un prolongement qui dépasse sous son extré-

mité inférieure et qui a une configuration telle qu'il peut coopérer avec la tige par vissage, et le raccord

central (250) a un trou (310) qui le traverse de l'extré-

mité supérieure à l'extrémité inférieure et qui passe dans l'organe prolongé si bien que la tige de forage peut être remplie de boue de forage par le trou formé

dans le raccod central.

15. Elévateur de tige de forage, caractérisé en ce qu'il. comprend au moins deux mâchoires (241-243) ayant chacune une surface de serrage près de son extrémité inférieure, un raccord central (250) destiné à supporter les mâchoires, au moins deux organes de manoeuvre (281) commandé par un fluide et raccordés à l'une des mâchoires près de son extrémité supérieure et couplant la mâchoire correspondante au raccord central, un mécanisme articulé (260, 280) monté entre chaque mâchoire, à ses extrémités supérieure et inférieure et le raccord central, permettant

ainsi leur pivotement entre une première position d'ouver-

ture et une seconde position de fermeture, le mécanisme comprenant une pemière partie (260) articulée sur les

mâchoires pratiquement dans leur région centrale et arti-

culée sur le raccord central, et une seconde partie (280)

articulée sur les mâchoires près de leur extrémité supé-

rieure et sur le raccord central, et une commande (304) couplée aux organes de manoeuvre et destinée à assurer le fonctionnement de ceux-ci afin qu'ils maintiennent les mâchoires dans la seconde position de fermeture dans laquelle les surfaces de serrage sont maintenues au contact du tube, le mécanisme ayant une configuration telle qu'il maintient les surfaces de serrage contre la tige de forage lorsque le raccord central est écarté de la tige par le poids de celle-ci, sa configuration étant telle que la force de serrage de la tige par les surfaces de serrage augmente lorsque la force d'écartement du raccord et

de la tige augmente.