FR2613767A1 - Scaled-down test stand for simulating the behaviour of a drill string - Google Patents

Abstract

Test stand for simulating the behaviour of a drill string in a well, in which this well is simulated by a tube 4, 5 held at its ends by upper and lower support blocks 2, 3 carried in a movable and orientable manner by a support structure which preferably comprises a first rule 18 which carries the upper support block 2 and is mounted on a fixed horizontal support spindle 17, and a second rule 21 which carries the lower block 3 and is mounted on a horizontal support spindle 20 parallel to this fixed spindle 17 and carried by the first rule 18, rotation means being arranged between each rule 18, 21 and the corresponding support block 2, 3, with an axis of rotation which is perpendicular to the plane of the support spindle and of the longitudinal axis of this rule.

Description

BANC D'ESSAI A ECHELLE REDUITE POUR SIMULER LE
COMPORTEMENT D'UNE GARNITURE DE FORAGE
La présente invention concerne un banc d'essai à échelle réduite pour simuler le comportement d'une partie inférieure d'une garniture de forage porteuse d'un outil de forage, dans une portion inférieure d'un trou de forage.REDUCED-SCALE TEST BENCH TO SIMULATE THE
BEHAVIOR OF A BORE LINING
The present invention relates to a small-scale test bench for simulating the behavior of a lower part of a drill string carrying a drilling tool, in a lower part of a borehole.

La partie inférieure de la garniture de forage peut être simulée par une tige rotative, mais la réalisation d'un corps creux allongé simulant la portion inférieure du trou de forage présente de grandes difficultés d'usinage dans le cas de puits déviés et l'étude du comportement d'une garniture de forage dans des trous de forage présentant diverses déviations nécessite la réalisation d'autant de corps creux que de déviations différentes.The lower part of the drill string can be simulated by a rotary rod, but the realization of an elongated hollow body simulating the lower part of the borehole presents great machining difficulties in the case of deviated wells and the study of the behavior of a drill string in boreholes having various deviations requires the production of as many hollow bodies as different deviations.

On a trouvé selon la présente invention qutil était possible de réaliser ce corps creux de manière simple et de lui donner les courbures voulues pour simuler des trous de forage présentant diverses déviations.It has been found according to the present invention that it was possible to make this hollow body in a simple manner and to give it the desired curvatures to simulate drill holes having various deviations.

Un objet de l'invention est un banc d'essai à échelle réduite pour simuler le comportement d'une partie inférieure d'une garniture de forage porteuse d'un outil de forage, dans une portion inférieure d'un trou de forage, comprenant une structure support, un corps creux allongé simulant ladite portion inférieure du trou de forage, porté par ladite structure support et une tige rotative simulant la partie inférieure de la garniture de forage, disposée dans ledit corps creux, caractérisé en ce que ledit corps creux est constitué par un tube simulant entre une extrémité supérieure et une extrémité inférieure ladite portion inférieure de trou de forage et en ce que ladite structure support porte, de manière déplaçable et orientable, deux blocs supports, l'un supérieur prévu pour tenir ladite extrémité supérieure et l'autre inférieur prévu pour tenir ladite extrémité inférieure, ledit tube présentant une souplesse suffisante pour s'accomoder des orientations à donner auxdits blocs supports.An object of the invention is a small-scale test bench for simulating the behavior of a lower part of a drill string carrying a drilling tool, in a lower part of a borehole, comprising a support structure, an elongated hollow body simulating said lower portion of the borehole, carried by said support structure and a rotary rod simulating the lower part of the drill string, disposed in said hollow body, characterized in that said hollow body is constituted by a tube simulating between an upper end and a lower end said lower portion of borehole and in that said support structure carries, in a movable and orientable manner, two support blocks, the upper one provided for holding said upper end and the other lower provided to hold said lower end, said tube having sufficient flexibility to accommodate orientations to be given to said support blocks.

Avantageusement, ledit tube est en un matériau choisi parmi le chlorure de polyvinyle et le polymétacrylate de méthyle. Advantageously, said tube is made of a material chosen from polyvinyl chloride and polymethyl methacrylate.

Selon une disposition préférée, ladite structure support comprend un premier axe support horizontal porté par une paroi fixe, une première règle montée sur ce premier axe support horizontal, qui s'étend selon une première direction longitudinale et qui porte ledit bloc support supérieur, un deuxième axe support horizontal parallèle au premier axe support horizontal et porté par cette première règle, une deuxième règle qui est montée sur ce deuxième axe support horizontal, qui s'étend selon une deuxième direction longitudinale et qui porte ledit bloc support inférieur, le déplacement de ces blocs supports supérieur et inférieur étant effectué par rotation des première et deuxième règles autour respectivement des premier et deuxième axes supports, tandis que sont disposés, entre chaque bloc support et la règle qui le porte, des moyens de rotation à axe perpendiculaire au plan formé par l'axe support et la direction longitudinale de cette règle
Selon un autre objet de l'invention, ledit tube comprend au moins deux tronçons de tube réunis l'un à l'autre par des brides fixées sur ceux-ci et enserrant entre elles un palier muni de capteurs de déplacement, tandis que sur ladite tige rotative est montée, au droit de ce palier, une bague simulant un stabilisateur de la garniture de forage.According to a preferred arrangement, said support structure comprises a first horizontal support axis carried by a fixed wall, a first rule mounted on this first horizontal support axis, which extends in a first longitudinal direction and which carries said upper support block, a second horizontal support axis parallel to the first horizontal support axis and carried by this first rule, a second rule which is mounted on this second horizontal support axis, which extends in a second longitudinal direction and which carries said lower support block, the movement of these upper and lower support blocks being effected by rotation of the first and second rules around the first and second support axes respectively, while between each support block and the rule which carries it are arranged rotation means with an axis perpendicular to the plane formed by the support axis and the longitudinal direction of this rule
According to another object of the invention, said tube comprises at least two sections of tube joined to one another by flanges fixed thereon and enclosing between them a bearing provided with displacement sensors, while on said rotary rod is mounted, to the right of this bearing, a ring simulating a stabilizer of the drill string.

Si la garniture de forage comporte un stabilisateur proche de l'outil de forage,
I'invention prévoit de simuler ce stabilisateur sur une portion cylindrique de ladite tige rotative et d'installer dans le bloc support inférieur un palier muni de capteurs de déplacement au droit de cette portion cylindrique de tige rotative.If the drill string includes a stabilizer close to the drilling tool,
The invention plans to simulate this stabilizer on a cylindrical portion of said rotary rod and to install in the lower support block a bearing provided with displacement sensors in line with this cylindrical portion of rotary rod.

L'appui de l'outil de forage au fond du trou de forage est avantageusement simulé par un système à rotule disposé dans le bloc support inférieur et supportant
I'extrémité inférieure de ladite tige rotative.The support of the drilling tool at the bottom of the borehole is advantageously simulated by a ball joint system arranged in the lower support block and supporting
The lower end of said rotary rod.

Les efforts exercés sur ce système à rotule peuvent être mesurés et la précision de la mesure est accrue, selon l'invention, en prévoyant des moyens de soulèvement de ladite tige rotative qui permettent de soulager brusquement le système à rotule.The forces exerted on this ball joint system can be measured and the measurement accuracy is increased, according to the invention, by providing means for lifting said rotary rod which make it possible to suddenly relieve the ball joint system.

L'invention prévoit aussi de simuler le couple résistant opposé à l'outil de forage au moyen d'un coupleur électromagnétique à poudre dont le stator est porté par le bloc support inférieur et le rotor par ladite tige rotative et qui est alimenté en un courant électrique comprenant une composante continue et une composante alternative.The invention also provides for simulating the resistive torque opposite the drilling tool by means of an electromagnetic powder coupler whose stator is carried by the lower support block and the rotor by said rotary rod and which is supplied with a current. electric comprising a DC component and an AC component.

Le poids appliqué à l'outil de forage est, selon l'invention, simulé par un ressort à force réglable installé dans ledit bloc support supérieur et poussant vers le bas ladite tige rotative.The weight applied to the drilling tool is, according to the invention, simulated by an adjustable force spring installed in said upper support block and pushing down said rotary rod.

On va donner, à titre non limitatif, un exemple de réalisation du banc d'essai selon l'invention, en se référant au dessin joint dans lequel: - la Fig I représente schématiquement en élévation un tube simulant la portion
inférieure d'un trou de forage, avec les blocs supports supérieur et inférieur; - la Fig 2 est une coupe de ce tube et de la tige rotative simulant une garniture
de forage dans une région où l'on doit simuler un stabilisateur; - les Fig 3 à 6 représentent diverses vues de la structure portant les blocs
supports supérieur et inférieur; - la Fig 7 est une vue en coupe partielle du bloc support inférieur; - la Fig 8 est une vue en coupe partielle du bloc support supérieur; et - la Fig 9 est une vue en coupe d'un coupleur électromagnétique à poudre
simulant le couple résistant opposé à un outil de forage dans un trou de forage.We will give, without limitation, an embodiment of the test bench according to the invention, with reference to the accompanying drawing in which: - Fig I shows schematically in elevation a tube simulating the portion
bottom of a borehole, with the upper and lower support blocks; - Fig 2 is a section of this tube and the rotary rod simulating a gasket
drilling in an area where a stabilizer is to be simulated; - Figs 3 to 6 show various views of the structure carrying the blocks
upper and lower supports; - Fig 7 is a partial sectional view of the lower support block; - Fig 8 is a partial sectional view of the upper support block; and - Fig 9 is a sectional view of an electromagnetic powder coupler
simulating the resistive torque opposite to a drilling tool in a borehole.

Sur la Fig l on a représenté schématiquement un tube 1 simulant la portion inférieure d'un trou de forage. Ce tube l est en chlorure de polyvinyle ou, si l'on désire avoir une vision directe de la tige simulant la garniture de forage, en polymétracrylate de méthyle. Ce tube est tenu à son extrémité supérieure dans un bloc support supérieur 2 et à son extrémité inférieure dans un bloc support inférieur 3. Ces blocs supports 2 et 3 sont montés sur une structure support (qui n'a pas été représentée sur cette figure) de manière que la position relative de ces blocs et leur orientation puissent être modifiées.In Fig 1 there is shown schematically a tube 1 simulating the lower portion of a borehole. This tube 1 is made of polyvinyl chloride or, if it is desired to have a direct view of the rod simulating the drill string, in polymethyl methacrylate. This tube is held at its upper end in an upper support block 2 and at its lower end in a lower support block 3. These support blocks 2 and 3 are mounted on a support structure (which has not been shown in this figure) so that the relative position of these blocks and their orientation can be changed.

Dans l'exemple de la Fig 1, on a supposé que la garniture de forage à simuler comportait un stabilisateur et l'on a formé le tube 1 en deux tronçons de tube 4 et 5 réunis l'un à l'autre par des brides 6 et 7 fixées sur ces tronçons de tube et enserrant entre elles un palier 8 dont la position correspond à celle de l'organe simulant le stabilisateur, comme on le voit sur la Fig 2.In the example in Fig 1, it was assumed that the drill string to be simulated included a stabilizer and the tube 1 was formed into two sections of tube 4 and 5 joined to each other by flanges 6 and 7 fixed on these sections of tube and enclosing between them a bearing 8 whose position corresponds to that of the member simulating the stabilizer, as seen in FIG 2.

Dans l'exemple de la Fig 2, la bride 6 a été collée sur le tronçon de tube 4 et la bride 7 a été collée sur le tronçon de tube 5. Ces deux brides sont sollicitées l'une vers l'autre par des boulons, non représentés, dirigés selon la direction longitudinale des tronçons de tube 4 et 5 à l'endroit où les brides 6 et 7 sont collées sur ceux-ci. Le palier 8 qui se trouve serré entre les brides 6 et 7 porte des capteurs de déplacement 9. Ce palier est aussi muni d'orifices 10, fermés par des bouchons 11, permettant, par exemple, de placer des organes de visualisation de la trajectoire d'une tige creuse simulant la partie inférieure d'une garniture de forage, disposée à l'intérieur des tronçons de tube 4 et 5.In the example of Fig 2, the flange 6 has been glued to the tube section 4 and the flange 7 has been glued to the tube section 5. These two flanges are biased towards each other by bolts , not shown, directed in the longitudinal direction of the tube sections 4 and 5 at the place where the flanges 6 and 7 are glued to them. The bearing 8 which is clamped between the flanges 6 and 7 carries displacement sensors 9. This bearing is also provided with orifices 10, closed by plugs 11, allowing, for example, to place members for viewing the trajectory a hollow rod simulating the lower part of a drill string, placed inside the tube sections 4 and 5.

Cette tige, désignée par la référence 12, est entourée, à l'emplacement correspondant à celui d'un stabilisateur, par une bague 13 fendue en 14 et serrée autour de la tige 12 par une couronne métallique extérieure 15 simulant ce stabilisateur.This rod, designated by the reference 12, is surrounded, at the location corresponding to that of a stabilizer, by a ring 13 split at 14 and tightened around the rod 12 by an external metal ring 15 simulating this stabilizer.

Les Fig 3 à 6 montrent un exemple de structure support représentée dans son ensemble, les détails des blocs supérieur 2 et inférieur 3 étant représentés dans d'autres figures.Figs 3 to 6 show an example of a support structure shown as a whole, the details of the upper 2 and lower 3 blocks being shown in other figures.

La Fig 3 est une vue schématique de face, la Fig 4 une vue de dessus selon la direction longitudinale d'une première règle et la Fig 5 une vue de c8té, tandis que la Fig 6 est une vue de face un peu plus détaillée.Fig 3 is a schematic front view, Fig 4 a top view in the longitudinal direction of a first rule and Fig 5 a side view, while Fig 6 is a slightly more detailed front view.

Dans cet exemple une paroi support 16, qui peut être un mur, porte un premier axe support horizontal 17 qui traverse une première règle 18 dans une région centrale de celle-ci et autour duquel peut tourner cette première règle dont l'inclinaison est ainsi variable et peut être mesurée en particulier à l'aide d'un niveau 19 porté par cette règle et visible sur la Fig 6. Cette première règle 18 porte à son extrémité supérieure le bloc support supérieur 2 et dans la région centrale un peu en dessous de l'axe 17, un deuxième axe support 20 qui traverse une deuxième règle 21 dans la région supérieure de celle-ci et autour duquel cette deuxième règle peut tourner pour prendre une inclinaison un peu différente de celle de la première règle 18. Cette inclinaison peut être mesurée en particulier par un niveau 22 porté par la règle 21 et visible sur la Fig 6.La première règle 18 est constituée par un tube à section rectangulaire tandis que la deuxième règle 21 est constituée par un fer plat. Les axes 17 et 20 pourraient aussi être confondus au lieu d'être parallèles et séparés.In this example, a support wall 16, which may be a wall, carries a first horizontal support axis 17 which passes through a first rule 18 in a central region thereof and around which this first rule can turn, the inclination of which is thus variable. and can be measured in particular using a level 19 carried by this rule and visible in Fig 6. This first rule 18 carries at its upper end the upper support block 2 and in the central region a little below the axis 17, a second support axis 20 which crosses a second rule 21 in the upper region thereof and around which this second rule can rotate to take an inclination slightly different from that of the first rule 18. This inclination can be measured in particular by a level 22 carried by the rule 21 and visible in Fig 6. The first rule 18 is constituted by a tube with rectangular section while the second rule 21 is constituted by a flat iron. The axes 17 and 20 could also be merged instead of being parallel and separate.

La première règle 18 porte à son extrémité inférieure un curseur 23 (Fig 3 et 6) qui se déplace en face d'un secteur gradué 24 (Fig 6) porté par la paroi 16 et permettant aussi de connaître l'inclinaison de cette règle de manière précise. De même, la deuxième règle 21 porte à son extrémité inférieure un curseur 25 (Fig 3) qui se déplace en face d'un secteur gradué, non représenté. Si l'inclinaison relative des règles 18 et 21 est faible, ce secteur gradué peut être porté par la première règle 18. Des moyens de blocage en position des règles 18 et 21 sont également prévus, mais n'ont pas été représentés, car ils peuvent être de réalisation classique, par exemple blocage par serrage d'un écrou ou d'une vis au droit des axes supports 17 et 20 ou au droit des secteurs gradués.The first rule 18 carries at its lower end a cursor 23 (Fig 3 and 6) which moves in front of a graduated sector 24 (Fig 6) carried by the wall 16 and also allowing to know the inclination of this rule of precisely. Likewise, the second rule 21 carries at its lower end a cursor 25 (FIG. 3) which moves opposite a graduated sector, not shown. If the relative inclination of rules 18 and 21 is small, this graduated sector can be carried by the first rule 18. Means for locking in position of rules 18 and 21 are also provided, but have not been shown, because they may be of conventional embodiment, for example locking by tightening a nut or a screw in line with the support axes 17 and 20 or in line with the graduated sectors.

Les blocs supports 2 et 3 sont montés sur une pièce, respectivement 26, 27 (Fig 3), formant une équerre par rapport à la règle 18, 21 sur laquelle cette pièce est fixée. Un dispositif de déplacement qui sera décrit plus loin permet de faire tourner le bloc support supérieur 2 autour d'un axe 28 (Fig 3) perpendiculaire à la pièce en équerre 26, elle-même placée de manière que cet axe 28 soit perpendiculaire au plan contenant l'axe support 17 et la direction longitudinale de la règle 18. L'axe du tronçon de tube 4 à l'extrémité tenue par le bloc support 2 est perpendiculaire à cet axe de rotation 28, de sorte que cet axe du tronçon de tube 4 peut être déplacé dans un plan perpendiculaire à l'axe 28.De même, un dispositif de déplacement permet de faire tourner le bloc support inférieur 3 autour d'un axe 29 (Fig 3) perpendiculaire à la pièce en équerre 27, elle-même placée de manière que cet axe 29 soit perpendiculaire au plan contenant l'axe support 20 et la direction longitudinale de la règle 21. L'axe de tronçon de tube 5 à l'extrémité tenue par le bloc support 3 est perpendiculaire à cet axe de rotation 29, de sorte que cet axe du tronçon de tube 5 peut être déplacé dans un plan perpendiculaire à l'axe 29. Les tronçons de tube 4 et 5 ont été représentés sur les Fig 5 et 6, mais sans les brides les réunissant l'un à l'autre et, sur la Fig 6, en étant interrompus dans la région centrale de la structure support.The support blocks 2 and 3 are mounted on a part, respectively 26, 27 (Fig 3), forming a square relative to the rule 18, 21 on which this part is fixed. A displacement device which will be described later makes it possible to rotate the upper support block 2 around an axis 28 (Fig 3) perpendicular to the square part 26, itself placed so that this axis 28 is perpendicular to the plane containing the support axis 17 and the longitudinal direction of the rule 18. The axis of the tube section 4 at the end held by the support block 2 is perpendicular to this axis of rotation 28, so that this axis of the section of tube 4 can be moved in a plane perpendicular to the axis 28. Similarly, a displacement device makes it possible to rotate the lower support block 3 around an axis 29 (Fig 3) perpendicular to the square part 27, it - even placed so that this axis 29 is perpendicular to the plane containing the support axis 20 and the longitudinal direction of the rule 21. The tube section axis 5 at the end held by the support block 3 is perpendicular to this axis of rotation 29, so that this axis of the tube section 5 can t be moved in a plane perpendicular to the axis 29. The tube sections 4 and 5 have been shown in FIGS. 5 and 6, but without the flanges joining them together and, in FIG. 6, being interrupted in the central region of the support structure.

La Fig 7 représente en coupe partielle le bloc support inférieur 3. La pièce en équerre 27 est traversée par l'axe de rotation 29 qui porte un support 30, en forme d'équerre, pour le bloc 3. Un plateau micrométrique 31 permet de mesurer de manière précise l'angle de rotation du support 30 par rapport à la pièce en équerre 27. Une vis de blocage 32 figurée seulement par son emplacement assure le blocage du support 30 sur la pièce 27 après réglage de l'angle de rotation mesuré par le plateau 31. La branche libre (celle non appliquée contre la pièce 27) du support 30 est reliée au-dessus d'elle, par des vis non représentées, à une bride 33 sur laquelle est fixée l'extrémité inférieure du tronçon de tube S, non représentée sur la Fig 7.Entre la branche libre du support 30 et la bride 33 se trouve inséré un palier de mesure 34 comportant, comme le palier 8, des capteurs de déplacement et permettant, avec un prolongement cylindrique inférieur 35 de la tige creuse 12 formant avec celle l'ensemble de la tige rotative mentionné plus haut, de simuler un stabilisateur proche de l'outil de forage. Ce palier 34 peut être retourné, sa face inférieure devenant la face supérieure et vice versa, de manière à déplacer le niveau auquel ce stabilisateur est simulé.FIG. 7 shows in partial section the lower support block 3. The square part 27 is crossed by the axis of rotation 29 which carries a support 30, in the form of a square, for the block 3. A micrometric plate 31 makes it possible to accurately measure the angle of rotation of the support 30 relative to the square part 27. A locking screw 32 shown only by its location ensures the locking of the support 30 on the part 27 after adjusting the measured angle of rotation by the plate 31. The free branch (the one not applied against the part 27) of the support 30 is connected above it, by screws not shown, to a flange 33 on which is fixed the lower end of the section of tube S, not shown in FIG. 7. Between the free branch of the support 30 and the flange 33 is inserted a measurement bearing 34 comprising, like the bearing 8, displacement sensors and allowing, with a lower cylindrical extension 35 to the hollow rod 12 forming with that the ens emble from the rotary rod mentioned above, to simulate a stabilizer close to the drilling tool. This bearing 34 can be turned over, its lower face becoming the upper face and vice versa, so as to displace the level at which this stabilizer is simulated.

Sous la branche libre du support 30 est installé un anneau 36 portant des jauges de mesure des efforts latéraux et axiaux exercés par le prolongement 35 sur le support. Cet anneau de mesure 36 est relié par une pièce intermédiaire 37 à une vis creuse 38 qui se visse dans la branche libre du support 30 et permet un ajustement. A l'intérieur de cette vis creuse 38 est disposée une crapaudine 39 formant à sa partie supérieure une cuvette tronconique apte à recevoir l'extrémité semi-sphérique 40 du prolongement 35. Ce système à rotule simule l'outil de forage s'appuyant sur le fond d'un trou de forage. On règle le centre de la rotule pour qu'il soit situé en face de l'axe de rotation 29. A cet effet, on a prévu un écrou de réglage 41 agissant sur une pièce intermédiaire 42.Le système à rotule pourrait être inversé, le prolongement 35 de la tige 12 se terminant par une cuvette renversée venant coiffer une pièce sphérique qui serait portée indirectement par le support 30, par exemple par l'intermédiaire d'une queue fixée à la pièce sphérique et tenue par une pince avec des moyens de réglage du niveau de la pièce sphérique.Under the free branch of the support 30 is installed a ring 36 carrying gauges for measuring the lateral and axial forces exerted by the extension 35 on the support. This measurement ring 36 is connected by an intermediate piece 37 to a hollow screw 38 which screws into the free branch of the support 30 and allows adjustment. Inside this hollow screw 38 is disposed a crapaudine 39 forming at its upper part a frustoconical bowl capable of receiving the semi-spherical end 40 of the extension 35. This ball-joint system simulates the drilling tool based on the bottom of a borehole. The center of the ball joint is adjusted so that it is located opposite the axis of rotation 29. For this purpose, an adjustment nut 41 acting on an intermediate piece 42 has been provided. The ball system could be reversed, the extension 35 of the rod 12 ending in an inverted cup covering a spherical part which would be carried indirectly by the support 30, for example by means of a tail fixed to the spherical part and held by a clamp with means for adjusting the level of the spherical part.

Pour assurer une grande précision dans la mesure des efforts exercés par le prolongement 35 sur le support et avoir une remise à zéro très rapide des capteurs de mesure de l'anneau 36, on a prévu dans la bride 33 un support de la tige 12 comprenant un palier 43 monté dans une chemise coulissante 44 qui peut être abaissée ou levée au moyen d'un excentrique 45 manoeuvré par une manette 46. Ce système permet de relever brusquement la tige 12 en fin de mesure. To ensure high accuracy in the measurement of the forces exerted by the extension 35 on the support and to have a very rapid reset to zero of the measurement sensors of the ring 36, there is provided in the flange 33 a support for the rod 12 comprising a bearing 43 mounted in a sliding jacket 44 which can be lowered or raised by means of an eccentric 45 operated by a lever 46. This system makes it possible to suddenly raise the rod 12 at the end of the measurement.

La Fig 8 représente en coupe le bloc support supérieur 2. Ce bloc est porté par un support 47 pouvant tourner autour de l'axe de rotation 28 dont on n'a représenté ici que l'emplacement, mais qui peut être réalisé comme l'axe de rotation 29 de la Fig 7 et être monté dans la pièce en équerre 26 de la même manière que l'axe de rotation 29 est monté dans la pièce en équerre 27. De même, le support 47 peut être bloqué sur la pièce 26 après réglage de l'angle de rotation. On a montré par des flèches que la pièce en équerre 26 (ou une pièce intermédiaire montée sur celle-ci) pouvait se déplacer vers le bas ou vers le haut par rapport à la première règle 18 pour que le support 47 puisse suivre les variations de distance entre les deux blocs supports 2 et 3 suivant les inclinaisons données aux tronçons de tube 4 et 5.Fig 8 shows in section the upper support block 2. This block is carried by a support 47 which can rotate about the axis of rotation 28 of which only the location has been shown here, but which can be made as the axis of rotation 29 of Fig 7 and be mounted in the square part 26 in the same way as the axis of rotation 29 is mounted in the square part 27. Similarly, the support 47 can be locked on the part 26 after adjusting the angle of rotation. It has been shown by arrows that the square piece 26 (or an intermediate piece mounted on it) could move down or up relative to the first rule 18 so that the support 47 can follow the variations of distance between the two support blocks 2 and 3 according to the inclinations given to the tube sections 4 and 5.

le support 47 se présente sous la forme générale d'un T dont une branche est appliquée contre la pièce 26 tandis que l'autre branche, libre, comporte un orifice central 48 pour le passage de la tige creuse 12. Cette tige creuse est tenue en position de contact avec la paroi interne de l'extrémité supérieure du tronçon de tube 4 par un corps composé d'une partie supérieure 49 et d'une partie inférieure 50 disposées de part et d'autre de la branche libre du support 47 et serrées contre cette branche par des vis 51 traversant celle-ci. Sur la partie inférieure 50 du corps est fixée, par des vis non représentées, une bride 52 fixée à l'extrémité supérieure du tronçon de tube 4. La partie supérieure 49 du corps se prolonge vers le haut par un carter 53 fixé par des vis 54 et portant la carcasse 55 d'un système d'entraînement en rotation à moteur électrique, non représenté.the support 47 is in the general form of a T, one branch of which is applied against the part 26 while the other, free branch, has a central orifice 48 for the passage of the hollow rod 12. This hollow rod is held in position of contact with the internal wall of the upper end of the tube section 4 by a body composed of an upper part 49 and a lower part 50 arranged on either side of the free branch of the support 47 and tightened against this branch by screws 51 passing through it. On the lower part 50 of the body is fixed, by screws not shown, a flange 52 fixed to the upper end of the tube section 4. The upper part 49 of the body is extended upwards by a casing 53 fixed by screws 54 and carrying the carcass 55 of a rotary drive system with an electric motor, not shown.

Ce système entraîne un arbre 56 qui fait saillie à l'intérieur du carter 53.This system drives a shaft 56 which projects inside the casing 53.

L'extrémité supérieure de la tige creuse 12 est insérée dans un long manchon 57 auquel elle est fixée par serrage d'un écrou 58 disposé à la partie inférieure d'une chape 59 solidarisée en rotation avec l'arbre d'entraînement 56 par un système d'ergots 60 pénétrant dans une fente longitudinale, qui permet un déplacement longitudinal relatif de la chape 59 et de l'arbre 56.The upper end of the hollow rod 12 is inserted into a long sleeve 57 to which it is fixed by tightening a nut 58 disposed at the lower part of a yoke 59 secured in rotation with the drive shaft 56 by a system of lugs 60 penetrating into a longitudinal slot, which allows relative longitudinal displacement of the yoke 59 and the shaft 56.

Entre la partie supérieure 49 du corps et le manchon 57 sont disposés deux roulements à billes : un roulement à billes supérieur 61 déplaçable longitudinalement à la fois par rapport à la partie supérieure 49 du corps et par rapport au manchon 57 et un roulement à billes inférieur 62 solidaire du manchon 57. Entre le roulement 62 et une butée inférieure 63 portée par la partie supérieure 49 du corps est disposé un ressort 64. Autour du manchon 57 et entre les roulements 61 et 62 sont disposées deux bagues de guidage 65, 66 tenues écartées l'une de l'autre par un ressort 67, tandis que le roulement 61 est retenu vers le haut par une butée supérieure réglable constituée par un écrou 68 qui s'engage dans la partie supérieure 49 du corps.Cet ensemble permet de régler la force exercée de haut en bas sur la tige creuse 12 par l'intermédiaire du manchon 57 et de simuler le poids sur l'outil de forage.Between the upper part 49 of the body and the sleeve 57 are arranged two ball bearings: an upper ball bearing 61 movable longitudinally both relative to the upper part 49 of the body and relative to the sleeve 57 and a lower ball bearing 62 integral with the sleeve 57. Between the bearing 62 and a lower stop 63 carried by the upper part 49 of the body is disposed a spring 64. Around the sleeve 57 and between the bearings 61 and 62 are arranged two guide rings 65, 66 held spaced from each other by a spring 67, while the bearing 61 is retained upwards by an adjustable upper stop constituted by a nut 68 which engages in the upper part 49 of the body. This assembly makes it possible to adjust the force exerted from top to bottom on the hollow rod 12 via the sleeve 57 and simulate the weight on the drilling tool.

Des orifices d'entrée, non représentés, dans le carter 53 et dans le corps, permettent d'établir deux circulations séparées de liquide de haut en bas l'une dans la tige creuse 12, l'autre dans les tronçons de tube 4 et 5, le liquide étant évacué dans le bloc support inférieur 3.Inlet holes, not shown, in the casing 53 and in the body, make it possible to establish two separate circulations of liquid from top to bottom, one in the hollow rod 12, the other in the sections of tube 4 and 5, the liquid being discharged into the lower support block 3.

La Fig 9 représente, en coupe, un coupleur électromagnétique à poudre que l'on peut insérer dans le bloc support inférieur 3 près du système à rotule 41, 42 simulant l'outil de forage au fond du trou de forage. Ce coupleur électromagnétique comprend une enveloppe 69 portée par le support en forme d'équerre 30 (Fig 7), et montée autour du prolongement 35 de la tige creuse 12 par l'intermédiaire de roulements 70, 71. Le prolongement 35 de la tige creuse 12 porte un rotor magnétique 72 entouré par un stator magnétique 73 monté dans l'enveloppe 69. Dans ce stator 73 est disposée une bobine électrique annulaire 74 alimentée par des conducteurs 75. Dans l'entrefer 76 entre le rotor 72 et le stator 73 se trouve une poudre douée de propriétés magnétiques et mécaniques telles que sous l'effet d'un champ magnétique les grains de poudre forment des chaînent orientées entre stator et rotor, dont la rigidité est fonction du champ magnétique régnant dans cet entrefer. La bobine 74 est alimentée en un courant comprenant une composante continue et une composante alternative afin de simuler le couple résistant de l'outil de forage dans la roche qu'il attaque, la composante alternative étant destinée à rendre compte des variations du couple résistant dues aux dents de l'outil.Fig 9 shows, in section, an electromagnetic powder coupler that can be inserted in the lower support block 3 near the ball joint system 41, 42 simulating the drilling tool at the bottom of the borehole. This electromagnetic coupler comprises a casing 69 carried by the support in the form of a square 30 (FIG. 7), and mounted around the extension 35 of the hollow rod 12 by means of bearings 70, 71. The extension 35 of the hollow rod 12 carries a magnetic rotor 72 surrounded by a magnetic stator 73 mounted in the casing 69. In this stator 73 is disposed an annular electric coil 74 supplied by conductors 75. In the air gap 76 between the rotor 72 and the stator 73 is finds a powder endowed with magnetic and mechanical properties such that under the effect of a magnetic field the grains of powder form oriented chains between stator and rotor, the rigidity of which depends on the magnetic field prevailing in this air gap. The coil 74 is supplied with a current comprising a DC component and an AC component in order to simulate the resistive torque of the drilling tool in the rock it is attacking, the AC component being intended to account for the variations in the resistive torque due to the teeth of the tool.

Les divers organes de mesure peuvent être reliés à un système de traitement de l'information qui n'a pas été décrit ici car il ne fait pas partie en lui-même de l'invention. The various measurement devices can be connected to an information processing system which has not been described here since it is not in itself part of the invention.

Claims (9)

REVENDICATIONS 1 - Banc d'essai à échelle réduite pour simuler le comportement d'une partie1 - Small scale test bench to simulate the behavior of a game inférieure d'une garniture de forage porteuse d'un outil de forage, dans lower part of a drill string carrying a drilling tool, in une portion inférieure d'un trou de forage, comprenant une structure a lower portion of a borehole, comprising a structure support, un corps creux allongé simulant ladite portion inférieure du trou support, an elongated hollow body simulating said lower portion of the hole de forage, porté par ladite structure support et une tige rotative simulant drilling, carried by said support structure and a rotary rod simulating la partie inférieure de la garniture de forage, disposée dans ledit corps the lower part of the drill string, disposed in said body creux, caractérisé en ce que ledit corps creux est constitué par un tube (4, hollow, characterized in that said hollow body consists of a tube (4, 5) simulant entre une extrémité supérieure et une extrémité inférieure 5) simulating between an upper end and a lower end ladite portion inférieure de trou de forage et en ce que ladite structure said lower portion of the borehole and that said structure support (16, 17, 18, 20, 21, 26, 27) porte, de manière déplaçable et support (16, 17, 18, 20, 21, 26, 27) door, movable and orientable, deux blocs supports (2, 3), I'un supérieur (2) prévu pour tenir orientable, two support blocks (2, 3), one upper (2) designed to hold ladite extrémité supérieure, L'autre inférieur (3) prévu pour tenir ladite said upper end, the other lower end (3) provided to hold said extrémité inférieure, ledit tube présentant une souplesse suffisante pour lower end, said tube having sufficient flexibility to s'accommoder des orientations à donner auxdits blocs supports (2, 3). to adapt to the orientations to be given to said support blocks (2, 3). 2 - Banc d'essai selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit tube (4,2 - Test bench according to claim 1, characterized in that said tube (4, 5) est en un matériau choisi parmi le chlorure de polyvinyle et le 5) is made of a material chosen from polyvinyl chloride and polymétacrylate de méthyle. polymethyl methacrylate. 3- Banc d'essai selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite3- test bench according to claim 1, characterized in that said structure support comprend un premier axe support horizontal (17) porté support structure comprises a first horizontal support axis (17) carried par une paroi fixe (16), une première règle (18) montée sur ce premier axe by a fixed wall (16), a first rule (18) mounted on this first axis (17), qui s'étend selon une première direction longitudinale et qui porte (17), which extends in a first longitudinal direction and which carries ledit bloc support supérieur (2), un deuxième axe support horizontal (20) said upper support block (2), a second horizontal support axis (20) parallèle au premier axe support horizontal et porté par cette première parallel to the first horizontal support axis and carried by this first règle (18), une deuxième règle (21) qui est montée sur ce deuxième axe rule (18), a second rule (21) which is mounted on this second axis support horizontal (20), qui s'étend selon une deuxième direction horizontal support (20), which extends in a second direction longitudinale et qui porte ledit bloc support inférieur (3), le déplacement longitudinal and which carries said lower support block (3), the displacement de ces blocs supports supérieur (2) et inférieur (3) étant effectué par of these upper (2) and lower (3) support blocks being effected by rotation des première (18) et deuxième (21) règles autour respectivement rotation of the first (18) and second (21) rules around respectively des premier (17) et deuxième (20) axes supports horizontaux, tandis que first (17) and second (20) horizontal support axes, while sont disposés, entre chaque bloc support (2, 3) et la règle (18, 21) qui le are arranged between each support block (2, 3) and the rule (18, 21) which porte, des moyens de rotation à axe (28, 29) perpendiculaire au plan formé door, means of rotation with axis (28, 29) perpendicular to the plane formed par l'axe support horizontal (17, 20) et la direction longitudinale de cette by the horizontal support axis (17, 20) and the longitudinal direction of this règle (18, 21).  rule (18, 21). stabilisateur de la garniture de forage. stabilizer of the drill string. (12) est montée, au droit de ce palier (9), une bague (15) simulant un (12) is mounted, to the right of this bearing (9), a ring (15) simulating a muni de capteurs de déplacement (9), tandis que sur ladite tige rotative provided with displacement sensors (9), while on said rotary rod des brides (6, 7) fixées sur ceux-ci et enserrant entre elles un palier (8) flanges (6, 7) fixed thereon and enclosing between them a bearing (8) comprend au moins deux tronçons de tube (4, 5) réunis l'un à l'autre par comprises at least two sections of tube (4, 5) joined to each other by 4 - Banc d'essai selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit tube 4 - Test bench according to claim 1, characterized in that said tube de l'outil de forage. of the drilling tool. cylindrique (35) simulant au droit de ce palier (34) un stabilisateur proche cylindrical (35) simulating to the right of this bearing (34) a close stabilizer déplacement tandis que ladite tige rotative (12) comporte une portion displacement while said rotary rod (12) comprises a portion support inférieur (3) comporte un palier (34) muni de capteurs de lower support (3) comprises a bearing (34) provided with sensors 5 - Banc d'essai selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit bloc 5 - Test bench according to claim 1, characterized in that said block 6- Banc d'essai selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit bloc6- Test bench according to claim 1, characterized in that said block support inférieur (3) comporte un système à rotule (39, 40) supportant lower support (3) comprises a ball joint system (39, 40) supporting l'extrémité inférieure de ladite tige rotative (12), pour simuler l'appui de the lower end of said rotary rod (12), to simulate the support of l'outil de forage au fond du trou de forage. the drilling tool at the bottom of the borehole. 7- Banc d'essai selon la revendication 6, dans lequel ledit bloc support7- Test bench according to claim 6, wherein said support block inférieur (3) comporte des moyens (36) de mesure des efforts exercés par lower (3) comprises means (36) for measuring the forces exerted by ladite tige rotative (12) sur le système à rotule (39, 40), caractérisé en ce said rotary rod (12) on the ball joint system (39, 40), characterized in that que ledit bloc inférieur (3) comprend aussi des moyens de soulèvement (43, that said lower block (3) also comprises lifting means (43, 44, 45, 46) prévus pour agir sur ladite tige rotative (12) et soulager 44, 45, 46) provided to act on said rotary rod (12) and relieve brusquement ledit système à rotule (39, 40) afin de remettre à zéro ces suddenly said ball joint system (39, 40) in order to reset these moyens de mesure (36). measuring means (36). 8- Banc d'essai selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit bloc8- Test bench according to claim 1, characterized in that said block support inférieur (3) porte le stator (73) d'un coupleur électromagnétique à lower support (3) carries the stator (73) of an electromagnetic coupler poudre dont le rotor (72) est porté par ladite tige rotative (12) et en ce powder whose rotor (72) is carried by said rotary rod (12) and in this que ce coupleur électromagnétique à poudre est alimenté en un courant that this electromagnetic powder coupler is supplied with a current électrique comprenant une composante continue et une composante electric comprising a DC component and a component alternative afin de simuler le couple résistant auquel est soumis l'outil de alternative in order to simulate the resisting torque to which the tool is subjected forage. drilling. 9- Banc d'essai selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit bloc9- Test bench according to claim 1, characterized in that said block support supérieur (2) comporte un ressort (67) à force réglable (68) upper support (2) comprises a spring (67) with adjustable force (68) poussant vers le bas ladite tige rotative (12) pour simuler le poids appliqué pushing down said rotary rod (12) to simulate the applied weight sur l'outil de forage.  on the drilling tool.