Brevet FR2098289A1 — publié le 19720310

i •? t 2098289 Cette invention se rapporte aux outils de forage des puits de pétrole et en particulier aux outils utilisables pour le forage de puits de pétrole ou de gaz naturel; elle concerne plus spécialement le stabilisateur qui est normalement adapté 5 immédiatement au-dessus du trépan de forage et qui tourne avec lui. Le trépan de forage comporte nécessairement une face diamantée et on a admis jusqu'à présent que pour permettre à l'usure d'être maintenue dans des limites acceptables sans 10 nuire à un rendement adéquat, le stabilisateur doit également être pourvu d'une face diamantée. Des expériences qui ont été effectuées montrent, que contrairement à cette opinion, il est possible de produire un. stabilisateur satisfaisant qui ne comporte pas de face diamantée. 15 Conformément à un aspect de l'invention, il est prévu un stabilisateur de forage capable de recevoir le trépan de forage d'un appareil de perforation d'un puits de pétrole ou d'extraction de gaz naturel, ce stabilisateur comprenant un corps en acier cylindrique creux muni de nervures externes parallèles à 20 l'axe de ce stabilisateur, chaque nervure étant pourvue sur sa face orientée vers l'extérieur d'une garniture en carbure de tungstène. Le carbure de tungstène peut être lié à une matrice en laiton, le carbure constituant 60% à 90% de la masse totale de 25 la matière. Suivant un autre aspect de l'invention, il est prévu un procédé pour l'établissement d'un stabilisateur établi comme décrit dans ce qui précède, dans lequel pour chaque nervure, une lame est produite en réunissant par brasage une matripe en carbure de tungstène à une base en acier ayant les mêmes dimensions et la même forme que la face externe de la nervure, ce procédé consistant à souder électriquement les lames aux nervures par utilisation d'une électrode à faible application de chaleur, technique de soudage employée qui exige un pré-chauf-35 fage à une température ne dépassant pas environ 300°C. Il doit être entendu que bien que ce procédé soit adopté de préférence, il peut s'avérer plus commode dans certaines circonstances d'appliquer la garniture en carbure de tungstène directement aux nervures. 30 70 32679 2 2098289 Il est préférable que les électrodes de soudage soient du type connu sous le nom de "électrode du type spécial "IONECT" à allongement maximum et à faible application de chaleur. lies électrodes de ce type "IOHECT" sont à structure austérô-ferriti-5 que commandée par l'hydrogène. Le procédé de soudage exige une température de préchauffage ne dépassant pas normalement 250°C et seulement pas plus de 300°C. L'invention est plus complètement décrite en regard du dessin schématique annexé, dans lequel 10 La fig. 1 est une vue en élévation d'un stabilisateur établi conformément à l'invention tel qu'il est fixé en position entre le trépan foreur et la turbine de forage. La fig. 2 est une vue en section droite par la ligne A-A en fig. 1. 15 Comme le montrent les fig. 1 et 2, le train de forage se termine par un trépan de forage rotatif garni de boutons en diamant. Ce trépan est engagé par vissage comme figuré en 2 dans un. stabilisateur 3 qui précisément forme l'objet de l'invention. Ce stabilisateur 3 est vissé dans une turbine 4. Le 20 train de forage est creux et les bcu.es sont remises en circulation de manière à passer de haut en bas à l'intérieur du train creux. La turbine comporte une capacité intérieure garnie de lames (non représentées) qui tourne à l'intérieur du carter extérieur fixe ou à mouvement lent qui est représenté actionné par 25 l'écoulement de la boue de forage. Le stabilisateur comprend un corps en acier cylindrique creux de l'extérieur duquel sont usinés six canaux équidistants 5 délimitant ainsi six nervures équidistantes 6 qui font partie intégrante du corps et qui font saillie par rapport à lui de ma-30 nière à s'étendre parallèlement à l'axe de ce corps. Les largeurs des canaux 5 et des nervures 6 sont approximativement égales. La face externe de chaque nervure 6 est pourvue d'une garniture 7 en carbure de tungstène. La matrice 7 en carbure de tungstène est du type connu 35 sous le nom de "IONITE" qui est composé de fragments de carbure de tungstène fritté des additions de titane, de tantale et d'autres carbures de métaux durs liés avec du oobalt dans une 70 32679 ? 2098289 base en laiton, les proportions de carburer par rapport à la base étant dans la proportion de 60% ou davantage de la masse totale. A condition qu'on maintienne une stabilité adéquate, plus la proportion de carbures est élevée mieux cela vaut. La 5 matière à base de carbure comporte une gamme de dureté comprise entre 950 et 1850 Vickers mesurée à la pyramide de diamant. L'épaisseur de la garniture 7 est d'environ 6 mm. Dans le procédé de fabrication du stabilisateur, la matrice 7 est appliquée tout d'abord à une base en acier 8 pour 10 constituer une lame par brasage avec l'aide de tiges à recouvre' ment en "ION ALLOY" et de fondant " ""TONBCT". Les dimensions et la forme des bases 8 sont les mêmes que celles des faces externes des nervures 6. Les lames sont soudées aux faces externes des nervures 6. La technique de soudage employée est la techni-15 que de soudage électrique avec électrode du type Qoïjoji sous le nom d'électrode à allongement maximum à faible application de chaleur du type "I0NECIÇ:." spécial. L'utilisation de cette technique permet à la garniture de carbure de tungstène d'être appliquée sans nécessité de faire monter la température du 20 corps du stabilisateur lui-même dans une mesure telle qu'elle risquerait d'affaiblir la structure métallurgique. Le procédé de soudage électrique exige un préchauffage ne dépassant pas normalement 250°C et au maximum pas plus de 300°C« Un stabilisateur tel que décrit ci-avant en regard du 25 dessin a pu être utilisé expérimentalement dans un essai de forage qui a duré 62 heures et demie avec rotation excédant 1000 tr/mn. Le stabilisateur a été utilisé avec succès pour forer 204- mètres et a témoigné d'une usure remarquablement faible. 50 II doit être entendu que l'invention n'est pas limitée aux détails de la réalisation sus-décrite. C'est ainsi, par exemple, qu'il peut y avoir moins ou plus de nervures g. Le nombre usuel de nervures variera entre cinq et neuf. Les détails de construction peuvent être modifiés, sans 55 s'écarter de l'invention, dans le domaine des équivalences techniques. 70 32679 4 2098289 EEVEHIICATIONS 1. Stabilisateur de forage capable de recevoir le trépan de forage d'un appareil pour l'exploitation des puits de pétrole ou de gaz naturel, caractérisé en ce qu'il comprend un corps en acier cylindrique creux muni de nervures externes pa- 5 rallèles à l'axe de ce stabilisateur, chaque nervure étant pourvue sur sa face la plus externe d'une garniture en carbure de tungstène. 2. Stabilisateur de forage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le carbure de tungstène est lié dans une 10 matrice de laiton, le carbure constituant 60% à 90% de la masse totale de matière. 3. Procédé de constitution d'un stabilisateur de forage suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que pour chaque nervure, une lame est établie 15 en. brasant une matrice en carbure de tungatène à une base en acier ayant les mêmes dimensions et la même forme que la face externe de la nervure, ce procédé consistant en outre à souder électriquement les lames aux; nervures par utilisation d'une électrode à faible application de chaleur, technique de soudage 20 exigeant un préchauffage ne dépassant pas environ 300°C. 4. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les électrodes de soudage sont du genre connu sous le nom d'électrodes à allongement minimum à régime thermique spécial faible du type "IOÏŒÇO}".