Brevet FR2096726A1 — publié le 19720225

.11247 1 2096726 La présente invention concerne un outil de forage. Elle vise plus particulièrement un dispositif de déclenchement du fonc-' tionnem'erît de l'outil lorsque celui-ci est resté immobile, dans le puits, pendant une durée prédéterminée. 5 Lorsqu'on fore des trous dans le sol, et en particulier lorsqu'on traverse en partie de la roche et en partie des couches de terrains plus meubles, il arrive souvent que l'inclinaison du trou, par.rapport à l'horizontale, ainsi que la direction du forage changent considérablement à différentes profondeurs. Dans beau-10 coup de cas, par conséquent, il est important de déterminer les variations existantes, à partir d'une inclinaison et d'une direction désirées. Un instrument connu, utilisé pour obtenir une lecture unique de l'inclinaison et de la direction, à différentes profon-15 deurs dans un forage, est, ce que l'on appelle, un instrument de contrôle directionnel magnétique "monocliché". Cet instrument permet d'orienter la sonde pendant l'exécution d'un forage directionnel et aussi d'enregistrer le tracé des forages, de la surface à la profondeur totale, pendant une opération de forage normale. 20 Les caractéristiques de direction de l'instrument sont données par un compas magnétique. Le système d'inclinaison est en forme de fil à plomb inversé. Ces deux systèmes sont combinés en un seul dispositif de compas à inclinaison, qui peut être réalisé pour différentes plages d'inclinaison® Un système photographique, placé dans 1* 25 instrument, enregistre la lecture du compas d'angle, à un instant déterminé. L'énergie électrique pour l'alimentation des lampes de photographie peut être fournie par des piles, ou par un cable soutenant l'instrument depuis la surface du sol. Un circuit électrique d'excitation des lampes est commandé par une minuterie qui déclen— 30 che une période d'exposition prédéterminée d'un film, pour l'enregistrement de l'inclinaison et de la direction indiquée par le compas d'angle. Un système de réglage de la minuterie permet d'obtenir des temporisations allant d'une minute à plusieurs heures. Lorsqu'on veut utiliser un tel appareil, on choisit et 35 on assemble un coinças d'angle approprié. On charge les piles et le film et on règle la minuterie pour la temporisation nécessaire à la descente jusqu'au niveau à vérifier. L'instrument est ensuite placé dans un boîtier de protection qui peut être descendu dans un puits, suspendu à un câble ou placé dans un collier non magnétique, 40 à l'extrémité inférieure de la tige de sonde« En variante, l'appa 71 11247 2 2096726 reil peut être mis en passe-diable dans un collier non magnétique de la sonde et retiré par une traction sur le câble de sonde. L* instrument péut également être descendu dans un puits ouvert, par un câblé ou tout autre moyen convenable. Le dispositif de compas 5 d'angle comprend généralement une aiguille magnétique flottante, conçue pour que ses positions directionnelle et angulaire puissent être simultanément photographiées sur un disque. Les instruments de contrôle commandés par minuterie doi~ vent être assemblés et réglés juste avant l'opération de vérifica-10 tion du puits, c'est-à-dire juste avant leur introduction dans le puits. En effet, de nombreux problèmes peuvent se présenter au cours d'un forage, qui peuvent retarder l'examen du puits. Pour régler correctement la temporisation de 1*instrument, il faut estimer le temps nécessaire à son assemblage puis à 15 sa descente, par un câble dans le puits, ou en passe-diable au fond. De toute façon, la durée de la descente ne peut pas être prévue exactement et il faut prendre une marge de sécurité importante pour être certain que l'instrument sera bien arrivé au fond du puits ou à la profondeur de contrôle. De plus, il faut laisser à 20 1*instrument le temps de cesser tout mouvement afin qu'on obtienne un relevé Drécis. A la fin de la temporisation, un circuit de lampe est excité, le film est exposé et enregistre l'image du compas. Puisqu'il faut prendre une marge de sécurité dans la détermination du temps de descente de l'instrument, on perd beaucoup de temps 25 pour l'exécution d'un tel relevé. Par exemple, si on exécute un forage directionnel et qu'on procède à plusieurs contrôles chaque jour pour vérifier l'orientation du trou, le temps de vérification peut devenir critique, particulièrement dans les opérations en mer où les temps morts coûtent très cher. 30 Les circuits électroniques qui peuvent être employés dans un tel instrument doivent être sûrs et simples, non seulement pour limiter leur prix, mais pour faciliter leur entretien. La sinrolici-té de ces circuits peut être un facteur important de réduction de la dimension de l'instrument, ce qui est toujours souhaitable. 35 C'est justement un tel'appareil simplifié, pour la comman de d'outils, dans un puits, qui constitue l'objet de la présente invention. L'appareil suivant l'invention comprend un disDOSitif sensible au mouvement, qui détecte la présence de mouvement pen-40 dant l'assemblage de l'outil ou instrument de sondage et sa mise en 71 11247 3 2096726 place en position de travail dans le puits. Le dispositif de détection de mouvement empêche le fonctionnement de l'outil, pendant toute la durée de son déplacement. Lorsque ce déplacement cesse et que l'outil se trouve en position de fonctionnement, un dispositif 5 de temporisation transistorisé est excité, qui provoque à son tour l'envoi d'un signal électrique, à des éléments de l'instrument, qui peuvent réagir à de tels signaux. Après un laps de temps prédéterminé, le signal électrique est interrompu ; alors un signal de coupure est envoyé au dispositif de temporisation, pour inter-10 rompre son alimentation et la maintenir à zéro. Ainsi, l'instrument est actionné seulement une fois. L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description de sa forme de réalisation, non limitative, représentée sur les dessins annexés. 15 Fig. 1 est une vue schématique d'un instrument conforme à la présente invention. Fig. 2 est un schéma d'un circuit électrique suivant l'invention, et Fig. 3 représente un dispositif détecteur de mouvement, 20 utilisable avec l'invention. La figure 1 représente schématiquement un instrument de contrôle de puits, qui comprend, à la partie supérieure, un bloc d'alimentation 11. Ce bloc peut comporter un^'pile, ou un circuit d'alimentation recevant son énergie par un cable conducteur, non 25 représenté, aboutissant à la surface. Immédiatement au-dessous d« bloc 11, se trouve un bloc de commande 12 qui contient le circuit électrique pour la commande de l'instrument. La partie inférieure 13 de l'outil contient l'instrument de mesure ou de relevé. Elle comporte une rainure 14, pour la réception d'un disque 16 de film 30 d'enregistrement. Au-dessous de ce disque se trouve une lentille 17, sous laquelle sont disposées des lampes 18. Un disque en verre 19, à réticule central, est placé sous les lampes, dans le boîtier.Ce disque forme l'extrémité supérieure d'une chambre 21 contenant un fluide, dans lequel un dispositif 22 de compas à inclinaison flot-35 te, de façon pivotante. Un index, prévu sur la tête 20 de ce dispositif, fournit une indication visuelle de la direction et de 1' inclinaison du boîtier de l'instrument. Le compas flotte sur le fluide, dans la chambre, et reste de ce fait en position verticale sur son pivot 23, pour différentes positions de l'instrument dans 40 le puits. 71 11247 4 2096726 Pendant le fonctionnement de l'instrument décrit ci—dessus, le circuit électrique est activé, à certains moments, pour exciter les lampes 18. La lumière émise par ces lampes est dirigée, à travers le disque en verre 19, sur la tête 20 du compas 22. Ce-5 lui-ci comporte une aiguille magnétique qui est orientée dans une direction nord-sud. De plus, le compas peut basculer sur son pivot 23 et s'écarter de l'axe longitudinal de l'instrument, de manière à donner une indication de l'inclinaison de l'outil dan$4.e puits. La lumière qui rencontre la tête 20 est réfléchie à travers le 10 couvercle en verre 19 et son réticule, à travers les lentilles 17 et sur le film 16. Par conséquent, lorsque les lampes sont allumées, le film est exposé à l'image présentée par le compas à inclinaison et le réticule gravé sur le couvercle. L'enregistrement de cette image fournit une indication de la direction et de l'in-15 clinaison du forage. Le dispositif suivant la présente invention est utilisé pour le déclenchement et la temporisation d'un instrument de relevé de direction, mais il est entendu que le circuit de temporisation peut s'appliquer à d'autres types d'outils de forage. 20 L'appareil suivant l'invention comprend, dans un cir cuit électrique, un dispositif détecteur de mouvement, tel que celui qui est représenté sur la figure 3. Le dispositif de la figure 3 comporte un boîtier conducteur 26, ouvert à une extrémité pour recevoir un bouchon 27, en matériau conducteur. Le bouchon 25 est séparé du boîtier par un isolateur 28, de façon a constituer deux surfaces conductrices électriquement isolées. Le bouchon 27 comporte un bossage 29, dirigé vers le haut, qui est également isolé du boîtier et qui porte une pointe de pivot 31 à son extrémité supérieure. L'es^pace entre l'extrémité supérieure de la partie 29 30 et le sommet du boîtier 26 forme une chambre 32 qui peut recevoir une bille 33. Celle-ci est en chrome ou autre matière électriquement conductrice. Les surfaces intérieures 34 degfcarois du boîtier 26, qui entourent la chambre 32, sont de préférence filetées ou présentent des aspérités, pour former une multiplicité de points 35 de contact, qui rendent le dispositif plus sensible au mouvement. La bille 33 est placée dans la chambre 32 et, lorsque l'instrument n'est pas en mouvement, elle repose sur la pointe 31 et contre la surface intérieure rugueuse de la paroi 34 du boîtier. Dans cette situation, la bille 33 établit un circuit conducteur entre le bou-40 chon 27 et le boîtier 26, qui sont munis d'autre part de bornes et 71 11247 5 2096726 de câbles conducteurs 36, 37. Les parois rugueuses du boîtier forment une surface plus élastique, qui augmente le mouvement de la bille et par conséquent la sensibilité du détecteur. Un léger mouvement de l'instrument fait osciller la bille, qui repose sur le 5 pivot 31, d'une paroi à une autre, ce qui fermeet coupe alternativement un circuit conducteur reliant les câbles 36 et 37. La figure 2 est un schéma d'un circuit d'utilisation des signaux du détecteur de mouvement, décrit ci-dessus, pour la commande de l'instrument. Ce circuit comprend un détecteur de mouve-10 ment 41, par exemple tel que décrit ci-dessus, qui fournit un signal indicateur du mouvement de l'outil, à un amplificateur 42» Ce dernier amplifie le signal du détecteur 41 et l'envoie à un déclencheur 43 de remise à zéro, qui fournit à son tour une impulsion, sur un conducteur 44, à un circuit de comptage 46. Le dispositif 43 15 est un interrupteur à transistor, qui fonctionne en réponse aux signaux de l'amplificateur de détection de mouvement. La sortie de 43 est normalement au niveau de tension zéro,mais, lorsqu'un signal est envoyé par l'amplificateur 42, elle passe à un niveau supérieur, ce qui ramène le compteur 46 à zéro. Le compteur 46 est 20 composé d'une série de bascules 47 à courant alternatif, disposées en voies de comptage successives» Un circuit 48 de base de temps, comprenant un oscillateur uni-jonction, basse fréquence, fournit une sortie continue d'impulsions positives au compteur. Le signal de sortie du compteur est envoyé à un amplifi-25 cateur 49 de commande de lampe, qui fournit l'énergie nécessaire aux lampes 18 (figure 1), ou à tout autre dispositif à actionner dans l'instrument du forage. Lorsque l'amplificateur de commande de lampe cesse d'agir, un signal négatif est appliqué à un déclencheur 52 de blocage, qui est un multivibrateur monostable fournis-30 sant une seule impulsion de sortieo Celle-ci .est envoyée à un dispositif 53 de maintien de la remise à zéro, tandis que le déclencheur 52 revient lui-même à zéro. Le dispositif 53 est assimilable à une bascule : l'impulsion positive unique du décleneheur 52 agit sur lui, de manière à ce qu'il fournisse une sortie positive con-35 tinue, aussi longtemps qu'il reçoit la tension de batterie, même lorsque le déclencheur 52 est revenu à zéro. La sortie continue du dispositif 53 est envoyée au déclencheur 43 de remise à zéro du compteur. Le dispositif 43 fournit à son tour un signal continu de tensiory£>ositive, sur le conducteur 44, ce qui maintient le comp-40 teur 46 à zéro. Le compteur va à zéro chaque fois qu'une tension 71 11247 6 2096726 apparait sur la ligne 44, la sortie du déclencheur 43 de remise à zéro étant une tension continue, lorsque le dispositif 53 a été excité. Par contre, lorsque le signal d'excitation du déclencheur 43 est fourni par l'amplificateur de détection de mouvement, le 5 dispositif 43 devient conducteur et produit une pointe positive seulement lorsque le détecteur 41 est fermé, c'est-à-dire lorsque ce dernier émet un signal de mouvement. Pendant le fonctionnement du circuit ci-dessus, la base de temps 48 engendre des impulsions qui sont envoyées au compteur 10 46 et totalisées. A la fin d'un laps de temps prédéterminé qui, dans la présente application à la commande de lampes pour photographie, peut être de quelques secondes, le compteur émet une tension de sortie sur sa dernière bascule. De ce fait, l'amplificateur 49 de commande des lampes allume les lampes 18, qui exposent le film 15 16 à une image de l'instrument. Si le détecteur de mouvement 41 détecte un mouvement pendant cette période prédéterminée, préparatoire au fonctionnement de l'outil, son signal est amplifié et envoyé au déclencheur 43 de remise à zéro, qui envoie à soryfcour une impulsion au compteur 46, pour ramener toutes les bascules 47 à 20 zéro. Ensuite, le compteur recommence sa séquence de comptage, en l'absence de nouveau signal du détecteur de mouvement. Quand l'amplificateur 49 de commande de lampe reçoit une sortie positive du compteur 46, il alimente les lampes. L'énergie est fournie aux lampes pendant un temps égal à celui qu'il faut 25 pour placer une tension positive sur la dernière bascule de la sé-rie0 Cette dernière bascule est conductrice pendant une telle période, de par la nature du compteur utilisé. Toutefois, si un mouvement est détecté par le dispositif 41 pendant la période où l'amplificateur de commande de lampe est conducteur, ce signal de mou-30 vement est envoyé au compteur à travers l'amplificateur de remise à zéro,ce qui ramène à zéro toutes les bascules du compteur et interrompt le passage du courant dans l'amplificateur de lampe pendant sa période normale. Le circuit peut toutefois être prévu, si on le désire, pour maintenir les lampes en fonctionnement continu 35 pendant la période normale du compteur, une fois qu'elles ont été allumées, même si'l se produit un mouvement du détecteur. Lorsque les lampes s'éteignent, du fait du fonctionnement du compteur, ou du détecteur de mouvement, le signal négatif de l'amplificateur 49 est envoyé au déclencheur 52 de blocage qui 40 envoie une impulsion au dispositif 53. Celui-ci fournit un signal 71 11247 7 2096726 continu de sortie au déclencheur 43 de remise à zéro, qui envoie à son tour une tension continue au compteur, de façon à maintenir le compteur à zéro. Pour ramener les circuits à l'état initial ou désactiver le dispositif de blocage, il faut couper la tension de 5 batterie. Pour le fonctionnement de l'instrument, on place les piles dans le bloc d'alimentation 11 de l'outil, juste avant d'introduire ce dernier dans le puits. Le mouvement de l'outil est ressenti par le détecteur jusqu'à ce que l'outil atteigne sa posi-10 tion de travail dans le puits. Lorsqu'il détecte le'mouvement, qui se produit normalement lorsqu'on assemble l'outil et qu'on l'introduit dans le puits, le détecteur 41 provoque l'envoi d'un signal de sortie de l'amplificateur 42 au déclencheur 43 de remise à zéro® La sortie résultante du déclencheur 43 est envoyée au compteur 46, 15 remettant ainsi continuellement les bascules du compteur à zéro. Cette situation persiste jusqu'à ce que le mouvement cesse pendant un temps suffisant pour que la base de temps 48 envoie des impulsions au compteur jusqu'à apparition d'une tension sur la dernière bascule de la série. L'amplificateur 49 de commande de lampe devient 20 alors conducteur et fournit de l'énergie aux lampes 18, ce qui provoque un enregistrement photographique de l'instrument. Le compteur continueà avancer, jusqu'à ce que la dernière bascule reçoive une tension zéro, ce qui coupe l'alimentation des lampes et envoie un signal négatif au déclencheur 52 de blocage. Celui-ci provoque 25 l'intervention continue du déclencheur 43 de remise à zéro du compteur, ce qui empêche toute nouvelle excitation des lampes jusqu'à ce que l'instrument soit ramené à la surface et que les piles soient débranchées. Il est entendu que des modifications de détail peuvent 30 être apportées dans la forme et la construction du dispositif suivant l'invention, sans sortir du cadre de la présente invention ; celle-ci n'est pas limitée à la forme de réalisation représentée et décrite ci-dessus à titre d'exemple. 71 11247 8 2096726 REVENDICATIONS 1. Dispositif pour la commande du fonctionnement d'un outil de forage, qui comporte des moyens sensibles au mouvement, agissant par l'intermédiaire d'un circuit à transistors, caractérisé en ce qu'il est muni de moyens sensibles à l'arrêt de 1* opération de l'outil, susceptibles de bloquer de façon permanente le dispositif, après qu'il a fonctionné une fois. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend : des moyens de comptage, qui émettent des signaux de démarrage et d'arrêt d'une opération de l'outil,après un temps prédéterminé à partir d'un temps zéro ; des moyens,sensibles à une condition au fond du puits, qui ramènent les moyens de comptage au dit temps zéro tant que cette condition n'est pas obtenue ; et des moyens, sensibles à l'arrêt de l'opération de l'outil, qui actionnent continuellement la remise à zéro des moyens de comptage. 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de comptage comprennent une série de bascules disposées en voies successives. 4. Dispositif suivant une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend un détecteur de mouvement pour déterminer la condition de fond de puits, et en ce que les moyens de remise à zéro comprennent un circuit de déclenchement qui est rendu actif par le dit détecteur de mouvement de manière à envoyer un signal de remise à zéro aux moyens de comptage. 5. Dispositif suivant une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens d'excitation continue des moyens de remise à zéro comprennent un circuit de blocage, sensible à la fin du signal des moyens de comptage de manière à fournir alors un signal de sortie continu aux moyens de remise à zéro. 6. Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le circuit de blocage comprend un déclencheur non réarmable, sensible à la fin du signal de fonctionnement de l'outil de manière à fournir une impulsion de sortie unique, et un interrupteur statique, sensible à ladite impulsion unique de manière à fournir un signal continu aux dits moyens de remise à zéro. 7. Dispositif suivant une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'alimentation électrique d* une lampe, commandés par le signal de sortie du compteur, pour 71 11247 9 2096726 photographier un instrument indiquant un paramètre du forage. 8. Dispositif suivant une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les moyens de détection de mouvement fournissent un signal électrique de façon à permettre le comptage lorsque l'instrument est immobile. 9. Dispositif suivant une des revendications 1 à 8, caractérisé er/ce qu'il comporte une base de temos dont les impulsions de sortie actionnent les moyens de comptage. »