Brevet FR2019899A1 — publié le 19700710

L'invention se rapporte aux eandrins actionnés par un fluide sous pression st qui font partie ci0appareils de forage ou de sondage par rotation. Ce mandrin saisit une tige ou tin tuli# "de forage pour lui imprimer un mouvement de rotation ou un 5 déplacement axial,5 à cet effet, le mandrin comporte un "boîtier pivotant qui contient des mors de serraga disposés autour du ' tube ou do la tige. Un mandrin connu de ce genre utilise quatre pistons déplacée dans dos vérins par un fluide sous pression pour mettre ses 10 mors solidement en prise avec le train de forage, auquel les cylindres de ces vérins sont perpendiculaires. Pour pouvoir exercer un 3errage suffisant, les vérins doivent avoir des dimensions telles que le mandrin devient très encombrant. Le plus quand des pistons doivent coulisser dans des cylindres on ne 15 peut éviter quelques fuites d'huile qui réduisent les forces de friction indispensables au fonctionnement des organes de serrage du mandrin. C*est pourquoi l'invention visa à éliminer ces inconvénients en réalisant un mandrin du type général précité, ds fai~ 20 bis encombrement et peu coûteux. Selon 1*invention, un mandrin actionné par un fluide sous pression et faisant partie d3ua appareil de forag® ou de sonda=-ge par rotation comprend un "boS-tie^ rotatif ayant une extrémité formée da pièces annulaires Sans lesquelles on peut intro~ 25 duire axialement une tige ou un Iroba ds forage ou de sondage, un manchon en élastomère jouant- 1s rôle d'un piston disposé dans le "boîtier pour séparer de façon ëoanehe ï»ne chambre de pression située entre le "boîtier ex, le aaneiion d'un espace annulaire central ménagé dans le boîtier,et Ses mors disposés 30 desa l'espace précité pour saisir énergiqueeiant la tige ou 1© t'iiie qu/.nd un fluide sous pression ©st envoyé âans la chambre Cqe caractéristiques ainsi que d'autres apparaîtront à lu Xegtisr© Se la description ci-après deun exemple de mise en -i> jéuvre d« l'invention, faite avec référence aux-dessins annexés sur Itisquela; La 1 est une vue de côté avec coupe partielle dr,uii appareil dont un mandrin selon l'invention constitue la partie essentielle. 40 La figure 2 est une coupe par 2-2 de la figer® 1 ou ôe la %9 BAD ORIGINAL 69 33249 2 2019899 figure 4, sur laquelle on n'a pas représenté certains détails d'une barre d'avance. La figure 3 représente à plus grande échelle un détail de la figure 2. 5 la figure 4 est une coupe à plus grande échelle par 4-4 de la figure 1 mais sur laquelle" le mandrin est représenté en coupa par 4-4 "de la figure 2. La figure 5 est une coupe transversale d'une variante de Eiandrin. ' -jO L'appareil de forage 10 représenté comprend une "barre d'a vance 11 supportée par des organes extensibles 12. La "barre 1ï pourrait aussi être montée sur xin socle à roulettes ou être supportée de toute autre manière appropriée. Un chariot 13 portant une perforatrice 14 peut coulisser le--'long de la barre 11 sous 15 18action de deux chaînes 15 et 16 entraînées par un vérin à double effet 17 raccordé par des conûuits l'ia à une source de flui-fie sous pression, non représentée, un porte-outil 18 du type à éûau est disposé à l'avant de la barre 11. Au cours du forage, le porte-outil 18 guide un train de forage formé dans l'exemple 20 représenté de plusieurs tubes reliés bout à "bout, mais par exemple pendant l'assemblage -et la séparation de ces éléments, il empêche le train 19 ûe tourner ou de se déplacer axialeeent •» Un foret à diamants 20 est vissé à 18 té inférieure du traiâà 19, et Ie évacuation des débris est ^ssarée par un courant d'eau 25 amené par un joint à rotuls 47 vissé a lfextrémité postérieure c!u train 19. Un "mandrin 21 selon l'invention faisant partie de la perforatrice 14 comprenâ un boîtier 22 tourillonnant dans le •-.arter 23 de la perforatrice grâce à un palier à rouleaux 24 et '■m palier à "billes 25 (figure 4) «- A ;.s*sxty'%ifcé extérieure du 30 uuîtier 22 est monté un couverele a&ovible 37* Un fluide sous pression, de préférence ûe l'huile, est aae-në au maaârin 21 p&r un tuyau souple 26, une rainure annulaire PI du cas?ter 23 et ta passage 28 du "boîtier 22. L'huile peut s *• écouler per un inter*re.l~ 1 40 1M Eb'Sg'ur- hydraulique rsTG^exal^ 46 assure la rotation êii SAD ORIGINAL 69 33249 3 2019899 : boîtier 22 par l'intermédiaire d'un engrenage comprenant un pi-gfaoii 32 sur l'arbrô du moteur 46 et en prise avec une roue dentée 33 clavetée en 34a sur un prolongement du boîtier 22. Un piston 35 en un élastomère tel que du caoutchouc affecte la forme d'un 5 manchon présentant à ses extrémités des brides radiales 36 serrées contre le boîtier 22 par le couvercle 37 et une pièce d'espacement annulaire 38 percée de trous 39. Ainsi, le piston 35 sépare une chambre de pression 40, qui communique avec le passage 28, d'un espacéeentrai 41 dans lequel on peut introduire 10 le tube 19 (figure 4). Des mors 42 (figures 2 et 4) disposés -dans l'espace 41 saisissent le tube 19 quand le piston 35 est sotmis à la pression de l'huile dans la chambre 40. Des tiges 43 vissées dans le boîtier 22 et fixées au couvercle 37 guident les «ors 42 dans 1sur déplacement radial. Quand le mandrin 21 15 tourne, les tiges 43 transmettent directement le couple moteur du boîtier 22 aux mors 42 sans influencer le piston 35. Les mors 42 sont sollicités vers une position de dégagement par des lame* élastiques 45 fixées dans des rainures longitudinales 44c (figur* 3) ménagées dans des mors 42 adjacents. Les 30 l«*es 45 et les aèrs 42 constituent un ensemble cylindrique qui j|Tj «apporte le piston 35 quand il est soumis à la pression de 1' huile arrivant par le tube 26, La pression exercée par le piston 35 sur les lames 45 est transmise aux mors 42, ce qui augmente les forces de serrage agissant sur le tube 19. 25 D« préférence, les mors 42 ont des arêtes extérieures 48 biseautées comme le montre la figure 3, de sorte que les zones de \ transition entre les lames 45 et les mors 42 sont lisses. Il n'y a donc pas d'arêtes vives ou de coins aigus susceptibles d'user le piston 35, et toute la surface intérieure de ce piston est 30 supportée quand les mors 42 sont en position de serrage. La pression d'huile sur le piston 35 est indiquée par les petites flèches à droite de la figure 3. Du fait que le piston 35 est entièrement supporté et ne transmet aucun eouple, il n'y a pas lieu de le renforcer, ce qui le 35 rend moins coûteux et de fabrication plus facile. Sur la variante de la figure 5, les pièces identiques à celles des figures 1 à 4 portent les mêmes références et les pièces modifiées portent les mêmes références affectées de l'indice "prime" ('). Les ressorts 45'du mandrin sont hélicoïdaux, 40 et les mors 42 à eux seuls constituent un cylindre pour suppor- filÂD ORIGINAL ] 69 33249 2019899 ter le piston 35 qui est du même type que précédemment. 'J 69 33249 5 2019899 SBVENPIOAIICRS 1 - Mandrin (21)actionné par fluide et faisant partie d'un appareil de forage ou de sondage (10) en vue de saisir un train de forage (19) pour lui transmettre une rotation e=fc/ou un dépla- 5 cernent axial, et comprenant un boîtier (22) tournant dans lequel des mors (42) sont disposés autour du train (19), caractérisé en ce qu'un piston (35) en élastomère est disposé dans le boîtier (22) pour séparer de façon étanche une chambre de pression (40) située entre le boîtier (22) et le piston (35) d'un es- 10 pace central (41) dans lequel sont disposés les mors (42), le piston (35) appliquant énergiquement les mors (42) contre le train (19) quand on envoie un fluide sous pression dans la chambre (40) précitée. 2 - Mandrin suivant la- revendication 1, caractérisé en ce que 15 les mors (42) sont guidés par des éléments (43) fixés au boîtier (22) et qui transmettent le couple du boîtier (22) aux mors (42) quand le boîtier (22) est entraîné en rotation. 3 - Mandrin suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les éléments de guidage (43) précités sont des tiges fixées 20 au boîtier (22) et parallèles à l'axe longitudinal de ce boîtier9 4 - Mandrin suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que des ressorts (45) sollicitent les mors (42) vers une position de dégagement quand la chambre précitée (40) n'est plus sous pression. 25 5 - Mandrin suivant l'une quelconque des revendications pré cédentes, caractérisé en ce que les mors (42) fop.t partie intégrante d'un cylindre qui supporte pratiquement toute la surface intérieure du piston (35) en élastomère précité quand la chambre (40) précitée est sous pression. 30 6 - Mandrin suivant les revendications 4 et 5, caractérisé en ce que les ressorts précités sont des lames élastiques (45) 3oni cii£GUR*e est fixée entre deux mors (42) adjacents, '1 'ensemble -•ses mors st des lames précités constituant le cylindre de support. 35 7 - Mandrin suivant l'une quelconque des revendications pré cédantes, caractérisé en ce que le piston (35) en élastomère possède des rebords annulaires (36) dont chacun est serré entre, une extrémité du boîtier (22) et un manchon d'espacement (38) disposé entre ces rebords. SAD ORIGMÂI'