Brevet FR2085481A1 — publié le 19711224

La présente invention a trait à un dispositif d'ancrage d'un annareil dans un forage, du genre comportant un corps et des organes d'ancrae, concus de façon à pouvoir Qtre écartés du corps. On sait par exemple oue pour détecter un point de coincement d'un train de tiges de forage, on descend à l'extrémité d'un câble à l'intérieur du train, un appareil détecteur ("stuck point indicator"). On couvait un tel appareil nui comporte deux points de fixation au train de tiges constitués gén/ralement par des centreurs disposés à une certaine distance verticale l'un de l'autre (nar exemple de l'ordre de 3 m). L'appareil est élastiquement déformable entre ces deux points et comporte un détecteur de déformation, sensible généralement à la traction et à la torsion. Une torsion ou traction effectuée à partir de la surface sur le train de tiges se transmet à l'appareil par ltintermédiaire des points de fixation. On peut ainsi déterminer le point de coincement, situé entre la partie des tiges q-ui se déforme et celle qui ne se déforme pas Un tel appareil détecteur de point de coincement présente l'inconvénient de frotter tout au long de ses déplacements à l'intrieur du train de tiges sur les parois de celles-ci aussi bien à la descente qu'à la remontée, de nécessiter en conséquence un lest, enfin et surtout de ne pas s'arc-bouter suffisamment au point de détection choisi pour que l'effort de traction ou de torsion exercé sur le train soit transmis au détecteur pronortionnellement à la distance des centreurs de celui-ci, ce qui nuit à la sensibilité du détecteur. Le besoin d'un système efficace d'ancrage à profondeur variable n'est d'ailleurs pas limité au cas que l'on vient de rappeler. C'est ainsi que l'on peut aussi avoir à détecter un coincement sur un tubage de puits. On a également besoin d'un bon système d'ancrage pour des instrumentations de toutes sortes sur puits en production (nression, température, densité, débit au fond, etc). L'invention a essentiellement pour but de s'affranchir des diverses difficultés rappelées ci-dessus. Un dispositif suivant l'invention du type initialement défini se caractérise en ce ou'il comprend en combinaison un dispositif moteur réversible commandé depuis la surface du sol et une trans omission llydraulique reliant le dispositif moteur aux organes d'an crac, ladite transmission hydraulique étant conçue pour transformer une nrenlière partie du déplacement du dispositif moteur en un déplacement relativement rapide des organes d'ancrage et une seconde partie du déplacement du dispositif moteur en un dénlacement démultiplié en vue de la production d'un effort d'ancraoe. Il est en effet avantageux aue cet ancrage puisse être réalise en deux phases successives, dont une prerniere a basse pression hydraulique pour rattrapage du diamètre d'ampui de I'outj.l et une seconde à haute pression pour l'arc-boutement proprement dit. Dans la première phase les seuls efforts à vaincre sont cetlx faibles des frottements des éléments à déployer mais la course d'ouverture peut être relativement grande; au contraire dans la seconde phase les déplacements des éléments mobiles sont insignifiants alors que l'effort doit être aussi grand que possible pour que l'ancrage soit efficace.La puissance disponible est ainsi utilisée au mieux. Dans un mode de réalisation particulier, ladite transmission hydraulique peut comprendre un piston de commande comprimant un fluide hydraulique et un piston commandé refoulé par ledit fluide, ledit piston de commande étant à deux sections différentes dont une grande section agissant lors de la première partie du déplacement du dispositif moteur et une petite section agissant lors de la seconde partie dudit dénlacement. Avantageusement ledit dispositif moteur peut alors entraîner une vis qui s'engage dans un écrou solidaire dudit piston de commande. Dans le cas particulier d'un détecteur de point de coincement, lesdits organes d'ancrage peuvent etre constitués par deux ensembles de bras qui sont porteurs de sabots et sont disposés à distance convenable l'un de l'autre. Il est alors tout indiqué qu'un détecteur de déformation, disposé entre lesdits organes d'ancrage, soit constitué par des jauges de contrainte. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la lcscription qui suit d'une forme particulière de ralisation du dispositif, se référant au dessin annexé dont la figure unique est une vue schématique partielle en coupe longitudinale d'un dispositif d'ancrage associé à un détecteur de point de coincement. Tel outil est représenté à la figure, un détecteur de point de coincement équipé d'un dispositif dtancrage est suspendu par un câble C à l'intérieur d'un train de tiges T s'étendant à l'intérieur d'un puits de forage P. Un dispositif d'ancrage suivant l'invention comprend dans une gaine i constituant le corps creux, et rempli de fluide hydraulique, du dispositif, un moteur électrique 2 entraînant à volonté dans un sens ou dans l'autre un ensemble comprenant un réducteur à train planétaire 3, un joint d'Oldham 4, une butée à billes 5 à double effet supportant les efforts axiaux exercés sur cet ensemble, enfin une vis à filet carré 6. Le moteur 2 peut être commandé de la surface en l'alimentant en courant par l'intermédiaire de conducteurs isolés incorporés au câble C. La vis 6 est susceptible d'entraîner un écrou-piston 7 en translation dans un sens ou dans l'autre, du fait que cet écrou est arrêté en rotation par un ergot 8 coopérant avec une rainure 9. L'écrou 7 comporte un piston à basse pression de grande section 11 muni d'un joint torique lia et un piston à haute pression de petite section 12 muni d'un joint torique 12a, lesquels coopèrent avec des cylindres de mêmes diamètres respectivement du corps 7, pour agir par l'intermédiaire d'un liquide hydraulique 13 sur des coulisseaux mobiles en translation 14, 14' également munis de joints toriques. Sur le coulisseau 14 sont articulés par exemple trois bras 15, à 1200 l'un de l'autre qui le sont d'autre part sur des sabots 16, et coopèrent avec trois autres bras 17 également articulés d'une part sur lesdits sabots, d'autre part en des points fixes du corps 1. Le second coulisseau 141 est associé de façon analogue à des sabots 16' munis de bras articulés 15', 17'.Le corps 1 et les coulisseaux 14, 14' sont de même diamètre hors tout de façon qu'en position repliée des sabots, ce soit ce diamètre qui conditionne les possibilités de passage de l'appareil dans l'espace tubulaire quel outil soit où il est admis. Entre les deux dispositifs centreurs se trouve un tube de liaison appartenant au détecteur propre- ment dit de point de coincement et porteur de jauge s de contrainte 21 encastrées,. lesquelles permettent de détecter les efforts de traction ou de torsion outil subit. La course du piston peut être définie par des limiteurs de course (non représentés) qui coupent chacun l'alimentation du moteur 2,ou simplement par des butées que représentent les extrémités de la rainure 9. A la partie haute de la gaine, un piston libre 31 muni d'un joint torique et ra-opelé par un ressort de traction 32 délimite une chambre de volume variable 33 qui communique avec le milieu ellvironnant. Cela permet la libre dilatation du liquide hydraulique ainsi que l'equilibrage des pressions de part et d'autre de la paroi que constitue la gaine. Le cylindre intérieur de grand diamètre dans lequel se meut le piston de forte section Il de l'écrou est pourvu intérieurement de deux gorges annulaires la, lb dont le rôle sera vu plus loin. Le piston de faible diamètre 12 est traversé par un canal 18 faisant communiquer la face latérale de ce piston avec une partie creuse située au-dessus du joint lita, et renfermant une soupape tarée 19. Le mode de fonctionnement de l'appareil est le suivant. En position repliée des sabots, l'écrou est immobilisé en position haute, le joint du gros piston est au niveau du dégagement supérieur la de la gaine, ce qui permet l'égalisation des pressions intérieures et l'éventuelle dilatation du liquide hydraulique. En phase d'approche seul le gros piston agit et la basse pression qu'il crée est suffisante pour vaincre les frottements des coulisseaux mobiles et-des bras des sabots; la soupape tarée limite dtailleurs la valeur maximale de cette pression. A la fin de cette phase d'approche, le joint du gros piston se trouve dans le dégagement inférieur lb de la gaine, ce qui permet à nouveau l'égalisa- tion des pressions. En phase d'ancrage proprement dit, seul le petit piston agit et la haute pression qu'il crée est celle qui assure l'effort d'appui contre le tube extérieur. On peut prendre à titre d'exemple une vis de diamètre 8 mm au pas de 1,4 mm en rapport avec un dispositif de diamètres extérieur 36 mm, intérieur 30 mm, pouvant être introduit dans des tiges de forage de diamètre intérieur 44,4 mm. En choisissant les sections hydrauliques suivantes pour le gros piston S1 =.4 cm2 2 pour le petit piston S2 = o,8 cm2 pour les coulis seaux S3 = 5 cm2 et une soupape tarée à 10 kgf/cm2, on obtiendra pendant le temps d'approche un effort sur les coulisseaux de 50 kgf et un effort d'ancrage sur les mêmes coulisseaux de 500 kgf. Pour l'ancrage du dispositif dans un tube de 152,4 mm (6 pouces) dans le cas où la vitesse de rotation de la vis à la sortie du réducteur est de 40 tours/minute, le temps nécessaire à la réalisation de l'ancrage sera de 1,5 minutes. Le système de l'invention permet donc bien de réaliser l'ancra- ge suffisamment vite et avec un effort d'application relativement important Bien entendu, comme l'introduction l'a précisé,l' invention n'est pas limitée au mode de réalisation représenté et décrit qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'ancrage d'un appareil dans un forage, du genre comportant un corps, des organes dtanerage, conçus de façon à pouvoir être écartés du corps, un dispositif moteur commandé depuis la surface du soI et une transmission hydraulique reliant le dispositif moteur aux organes d'ancrage, caractérisé en ce que ladite transmission hydraulique est conçue pour transformer une première partie du déplacement du dispositif moteur en un déplacement rela tivement rapide des organes d'ancrage et une seconde partie du déplacement du dispositif moteur en un déplacement démultiplié en vue de la production dtun effort ancrage. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite transmis sion hydraulique comprend un piston de commande comprimant un fluide hydrau lique et un piston commandé refoulé par ledit fluide, ledit piston de comman- de étant à deux sections différentes dont une grande section agissant lors de la première partie du déplacement du dispositif moteur et une petite sec tion agissant lors de la seconde partie dudit déplacement. g, Dispositif selon la revendication 1 pour détecteur de point de coincement, caractérisé en ce que lesdits organes d'ancrage sont constitués par deux ensembles de bras, qui sont porteurs de sabots et sont disposés à distance convenable l'un de l'autre. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un détecteur de déformation disposé entre lesdits organes et constitué par des jauges de contrainte.