Brevet FR2173708A1 — publié le 19731012

La présente invention se rapporte d'une façon générale à la technique de forage du sol. L'une des opérations les plus courantes de la technique du forage est le blocage et le déblocage de l'outil de destruction (trépan, couronne, fraise, etc ...) fixé à l'extrémité de la colonne de forage. La méthode classique et à peu près universelle consiste à placer deux clés de blocage opposées, l'une sur un col de l'ou- til à visser ou dévisser ou sur un raccord solidaire de cet outil, et l'autre sur la section de la colonne adjacente à cet outil. Cette opération est délicate et mdme dangereuse, car l'en- semble est librement suspendu, et les tractions exercées correspondent à des chocs brutaux, se chiffrant par milliers de mkg, et elles agissent dans des directions et sous des angles différents. Pour remédier à cet inconvénient, on s'efforce en général de centrer l'outil dans la table de rotation, en l'introduisant dans une plaque ou un panier qui limite ses déplacements angulaires et qui permet d'utiliser la table pour le vissage et le dévissage, dans les limites du couple disponible sur celle-ci, couple qui en général est insuffisant pour le blocage et surtout pour le déblocage0 Ces méthodes exigent dans tous les cas que l'accès latéral à la base de la colonne de forage soit libre, de tous cotés. Or, le développement de la technique moderne du forage fait apparat tre des équipements dans lesquels les outils ne sont plus obligatoirement coaxiaux avec la colonne et ne sont plus accessibles que sur un segment angulaire limité.Ceci est le cas, en particulier, des têtes de forage à outils multiples juxtaposés axialement sur un ou plusieurs plans et angulairement selon des combinaisons variées, les axes de ces outils étant eux-mêmes parallèles ou non. Un développement analogue de ce type, ayant maintenant atteint le stade industriel, est celui correspondant à l'utilisation de turbines de forage juxtaposées, la destruction du front de taille s'effectuant par un balayage de celui-ci de type dit "planétaire" sous l'action d'un ensemble de deux ou plusieurs trépans dont chacun est entraSné par une turboforeuse. Pour pouvoir bloquer et débloquer ces outils au début et à la fin de chaque passe de travail, on a da créer des clés et des outillages spéciaux, ce qui exige, compte tenu du prix élevé des clés de forage par exemple, un investissement important, et ce qui impose en outre aux foreurs des changements d'outillage laborieux. Un but de l'invention est d'apporter une solution au problème ainsi posé et de créer un dispositif pour le blocage d'outils de forage permettant d'opérer dans des conditions de sécurité satisfaisantes0 Un autre but de l'invention est de créer un dispositif de ce genre utilisable pour le blocage et le déblocage d'outils de forage juxtaposés, lorsque l'accessibilité latérale à la base de la colonne de forage est limitée, Un autre but encore est d créer un dispositif d'un maniement aisé, d'une mise en place rapide pour son utilisation et d'un prix de revient relativement faibles L'invention est matérialisée dans un dispositif pour le blocage d'outils de forage, caractérisé en ce qu'il comporte, en combinaison, une embase destinée à titre adaptée dans une position réalisant un blocage angulaire dans l'ouverture de la table de rotation de l'équipement de forage, un fat guidé par cette embase dans des conditions permettant sa libre rotation par rapport à ladite embase, des moyens tels qu'une partie non circulaire, prévus dans ou sur l'outil ou le raccord solidaire de celui-ci, pour la venue en prise d'au moins un organe de manoeuvre, cet organe de manoeuvre étant relié à ce faut, et des organes pour assurer le déplacement angulaire dudit fdt ou de l'organe de manoeuvre relié à celui-ci -avec le couple requis pour le blocage ou le déblocage de l'outil. Suivant un mode de réalisation possible, utilisable dans le cas d'un outil de forage annulaire accessible axialement, il est prévu à l'intérieur de cet outil ou du raccord solidaire de celuici, une partie non circulaire par exemple un logement de section polygonale, cannelé, nervuré ou autre, le fAt portant un dard ou élément équivalent de forme complémentaire qui peut titre engagé dans ce logement pour réaliser une solidarisatioh angulaire entre le fdt et l'outil ou son raccord.Dans ce cas, le fAt présente au moins une zone accessible latéralement, étudiée en vue de l'adap tation d'une clé de sonde, pour exercer sur lui le couple de blocage ou de déblocage qui sera transmis à l'outil On voit qu'on remplace ainsi l'immobilisation ou l'entrane- ment angulaire classique de l'outil au moyen d'une clé à bras de levier horizontal attaquant latéralement cet outil par une solidarisation angulaire axiale centrée sur la table de rotation0 On part ici du fait que les outils destinés au forage planétaire sont souvent conçus sous forme de couronnes dont la zone axiale est dégagée, ce qui permet un accès à l'intérieur de cet outil pour réaliser l'immobilisation ou ltentratnement requis0 Suivant une variante de réalisation, utilisable lorsque l'intérieur de l'outil n'est pas accessible axialement, par exemple dans le cas d'un outil de plein diamètre ou dtun trépan à molettes du type Tricône, on prévoit sur le ftt un organe en forme de vilebrequin, disposé latéralement à partir du fAt dont il est solidaire, de façon à pouvoir s'étendre à c8té de l'outil centré par rapport à ce fAt, et muni vers sa partie opposée à ce dernier de moyens coopérant avec une partie de l'outil ou du raccord solidaire de celui-ci pour réaliser une solidarisation angulaire. Une réalisation paraissant avantageuse consiste à agencer la partie terminale de cet organe en forme de vilebrequin à la manière d'une pince munie par exemple d'une mâchoire fixe et d'une machoire mobile et pouvant être adaptée sur un profilage tel que des méplats de l'outil ou de son raccord, Les organes assurant le déplacement angulaire peuvent autre prévus sur le fdt, comme dans le cas du mode de réalisation précédent, ou bien sur l'organe en forme de vilebrequin. Dans ce dernier cas, ledit organe peut porter par exemple un bras de levier qui peut être manoeuvré par un cable de traction ou un dispositif destiné à exercer le couple requis. Suivant une autre particularité encore, le fAt utilisable dans le cas d'outils pleins ou dont l'intérieur n'est pas accessible axialement, peut venir coiffer le fAt destiné aux outils annulaires. Etant donné que, pour réaliser le blocage et le déblocage de l'Outil, il faut pouvoir exercer deux efforts angulaires opposés, on agit sur la section de colonne de forage immédiatement adjacente à l'outil pour assurer l'immobilisation requise0 Dans le cas d'un équipement de forage constitué par exemple par plusieurs ensembles juxtaposés, on peut réaliser avantageusement cette immobilisation par appui sur les éléments rigides jumelés de cet équipement, par exemple sur les turbines de forage surmontant les outils0 S'il s'agit d'un outil non jumelé, on peut alors prendre appui sur un ou plusieurs supports appropriés. La description qui va suivre faite en regard des dessins annexés, donnés à titre non limitatif, permettra de mieux comprendre 1' invention0 La figO 1 est une vue en élévation avec coupe partielle d'un dispositif de blocage suivant l'invention destiné à un trépan annulaire. La fig. 2 est une vue du dessous correspondant à la fig. 1 La figO 3 est une vue analogue à la fig. 1 correspondant au cas d'un trépan à mollettes. La fig. 4 est une vue du dessus montrant la pince de blocage Sur les figO 1 et 2 on a représenté en 1 la section inférieure d'une colonne de forage, sur laquelle est vissé par un filetage conique un raccord 2 portant un outil annulaire 3. Le dispositif suivant l'invention est destiné à permettre le blocage et le déblocage de ce raccord et de cet outil par rapport à la section de colonne loA cet effet, ce dispositif comprend un fAt 4 muni d'une queue cylindrique 5 engagée axialement dans une embase 6 s'encastrant elle-mEme de façon angulairement solidaire dans le carré 7 de la table de rotation de la sonde, La queue 5 est engagée dans l'embase 6 avec un jeu suffisant pour admettre les mouvements d'ajustage qu'exigeront les manoeu vires0 Elle peut tourner librement dans cette embase 6 et elle peut autre lubrifiée par des moyens représentés ici schématiquement sous la forme de canaux 8o Le mouvement axial de la queue 5 par rapport à l'embase 6 est limité par un dispositif darrêtS tel qu'une bague 9, qui peut être fixé par soudure ou d'une autre manière sur cette queue 5. Le fAt est surmonté d'un dard 10 muni en 11 de méplats, par exemple sous forme d'un six Dans, destinés à venir coopérer avec un logement de section complémentaire 12 ménagé à l'intérieur du raccord 2. Si désiré, ces méplats pourraient titre remplacés par des cannelures ou d'autres profilages réalisant une solidarisation angulaire.On a indiqué en 13 un ctne d'abutement limitant la pénétration du dard 10, Il dans l'outil0 La référence 14 désigne un orifice de manutention prévu pour soulever le dispositif, qui peut entre muni d'autres accessoires de levages La section 1 peut titre constituée par un raccord ou bien par l'arbre entrarnant de l'outil, tel qu'un arbre de moteur souterrain, par exemple d'une turbine.On a représenté ici en 15 des méplats qui sont destinés à la réception d'une clé ou d'un joug d'immobilisation, mais on peut prévoir en outre ou en remplacement de ces méplats des portées cylindriques suffisantes, ménagées sur la section 1 pour recevoir une clé0 Par ailleurs, le fdt cylindrique 4 a lui-même une hauteur et un diamètre choisis de façon appropriée en vue de l'adaptation d'une clé de sonde0 Le mode d'utilisation de ce dispositif se comprend aisément à la lecture de la description qui précède : Pour le blocage et le déblocage d'un outil, on adapte l'embase 6 dans le carré 7 de la table de la sonde, le dard 10, Il étant orienté en vue de son engagement dans l'outil jusque dans la position visible sur la fig. 1.On adapte alors sur le fAt 4 et sur la section 1 des clés permettant, d'une part d'immobiliser cette section 1 et, d'autre part d'assurer le déplacement angulaire du fAt 4 et avec lui du raccord de l'outil 2 et de l'outil 3o L'immobilisation angulaire de la section 1 peut être obtenue si désiré, dans le cas d'outils jumelés, en plaçant sur les méplats 15 des étriers ou dispositifs équivalents et en les solidarisant avec un arbre de moteur ou une autre partie de l'équipement parallèle à la section 1. Dans le cas d'un outil simple, on peut également solidariser des étriers ou dispositifs enserrant les méplats 15 avec d'autres supports0 On a représenté sur les figO 3 et 4 une variante de réalisation du dispositif de blocage et de déblocage utilisable dans le cas d'outils ne présentant pas de prise angulaire interne, par exemple dans le cas d'un trépan à molettes type Tricône ou bien d'un outil plein de nature quelconque. Sur la fig. 3, on a désigné par les mimes références que précédemment les éléments correspondant à ceux visibles sur la fige 1. On voit dans le cas présent que la queue 5 engagée dans une embase 6 encastrée elle-mame dans le carré 7 de la table de la sonde porte un fAt 16. Ce fAt peut titre solidaire de cette queue 5, ou bien il peut simplement venir coiffer un fAt 4 du type visible sur la fig. 1, en s'adaptant sur celui-ci0 Le fAt 16 porte latéralement un bras en forme de vilebrequin 17, qui est rendu solidaire par exemple par soudure ou d'une autre manière du fAt 16 par une partie 18 entourant ce fAt. Sur la figO 3, on a désigné par la référence 19 la section inférieure de la colonne de forage, qui peut être par exemple un arbre d'entrainement d'une turbine de forage, par la référence 20 un raccord d'outil vissé par un filetage conique dans cette partie 19, et par la référence 21 l'outil lui-même, qui est solidaire de ce raccord et qui est constitué dans le cas présent par un trépan à molettes0 Le dispositif a pour but, comme précédemment, de réaliser le blocage et le déblocage de la liaison axiale entre la section 19 de la colonne de forage ou l'arbre d'entrai- nement et le raccord d'outil 20. Comme cela est bien visible sur la fig. 3, le bras 17 est désaxé latéralement à un degré suffisant pour s'étendre à côté de l'outil 21, qui se trouve dans l'axe de la queue 5 et du fbt 161 c'est-à-dire dans l'axe du carré 7 de la table de la sonde. Suivant le mode de réalisation représenté ici, le bras 17 porte à sa partie supérieure une machoire 22 (Fig.4) qui en est solidaire. Cette mâchoire est conjuguée ici à une machoire mobile 232 qui peut titre solidarisée avec la mâchoire 22 par exemple à l'aide d'un boulon 24, 25o Suivant le mode de réalisation considéré, il est prévu sur le raccord 20 de l'outil une partie non circulaire, formée dans le cas présent par des méplats 26, et les machoires 22, 23 du dispositif peuvent venir enserrer ces méplats 26 du raccord 20 de la manière représentée sur la figO 4. Pour réaliser la solidarisation angulaire entre le bras 17 du dispositif et l'outil ou son raccord, on pourrait également, suivant une variante, exercer directement une prise angulaire sur l'outil, par exemple au moyen d'un dispositif du type des carcans servant à bloquer les trépans dans les tables de rotation. Dans l'exemple représenté, le bras 17 porte également un levier 27 s'étendant à l'opposé de l'outil et muni à son extrémité d'un oeil 28 l'adaptation d'un outil ou dispositif permettant d'exercer le couple de blocage ou de déblocage. Pour le blocage ou le déblocage, la section 19 de l'équipement est immobilisée comme indiqué au moyen d'un collier 29 adapté dans le cas présent sur des méplats 30 formant par exemple un six pans, ce collier prenant lui-meme appui, comme indiqué pré cédemment, sur des supports appropriés ou bien sur une partie de colonne de forage parallèle0 L'immobilisation étant réalisée par le collier 29, le blocage et le déblocage ont lieu à l'aide de l'ensemble comprenant le fAt 18, le bras 17, la pince 22, 23 et le levier 27, sur lequel on agit. Cette pince peut également autre complétée avantageusement par un ou plusieurs dispositifs de centrage situés au-dessous ou au-dessus de ladite pince et qui améliorent le guidage sans avoir à transmettre de couple. Ainsi, un dispositif peut entourer le trépan à la manière des paniers normalement plaçés à cet effet dans le carré de la table de rotation. On remarquera en outre, à l'examen de la frigo 4, que les mâ- choires de la pince sont étudiées de façon à permettre un certain déplacement angulaire de cette pince pour le blocage et le déblocage, suffisant même Si l'équipage comprend plusieurs outils juxtaposés. D'autres modifications encore peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits, dans le domaine des équivalences techniques, sans s'écarter de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Dispositif pour le blocage et le déblocage d'outils de forage, caractérisé en ce qu'il comporte, en combinaison, une embase destinée à autre adaptée dans une position réalisant un blocage angulaire dans l'ouverture de la'table de rotation de l'équipement de forage, un fût guidé par cette embase dans des conditions permettant sa libre rotation par rapport à ladite embase, des moyens tels qu'une partie non circulaire, prévus dans ou sur l'outil ou le raccord solidaire de celui-ci, -pour la venue en prise d'au moins un organe de manoeuvre, cet organe de manoeuvre étant relié à ce fdt et des organes pour assurer le déplacement angulaire dudit fût ou de l'organe de manoeuvre relié à celui-ci avec le couple requis pour le blocage ou le déblocage de l'outil. 2.- Dispositif suivant la revendication 1 utilisable dans le cas d'un outil de forage creux, notamment annulaire, accessible axialement depuis son extrémité, caractérisé en ce qu'il comprend, à l'intérieur de cet outil ou du raccord solidaire de celui-ci, une partie non circulaire en forme de logement, et en ce que le fdt porte un dard ou élément équivalent qui peut être engagé dans cette partie ou ce logement pour réaliser une solidarisation angulaire entre le fdt et l'outil ou son raccord, 30- Dispositif suivant la revendication 2 caractérisé en ce que cette partie noh circulaire formant logement a une section polygonale, cannelée ou de type équivalent, permettant la venue en prise d'un dard de section complémentaire. 4.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fdt présente au moins une zone accessible latéralement, étudiée afin de permettre l'adaptation d'une clé de sonde. 5.- Dispositif suivant la revendication 1, utilisable dans le cas d'un outil plein ou d'un outil à molettes non accessible dansle sens axial, caractérisé en ce qu'il comprend un organe en forme de vilebrequin rendu solidaire du fAt de manière à s'étendre latéralement à l'outil ou au raccord d outil eet organe étant muni, vers sa partie opposée au fbt, de moyens coopérant avec l'outil ou le raccord de l'outil en vue d'enserrer celui-ci pour pouvoir exercer le couple de blocage ou de déblocage requis. 6o- Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que ce bras porte une partie en forme de pince venant enserrer une partie non circulaire prévue sur l'outil ou le raccord d'outil. 70- Dispositif suivant la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que le bras porte un levier ou un élément équivalent au moyen duquel on peut exercer sur l'outil ou le raccord d'outil le couple requis pour le blocage ou le déblocage. 8.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que des organes tels qu'un panier sont prévus pour recevoir l'outil et assurer son guidage ou son centrage pendant l'opération de blocage ou de déblocage. 9.- Dispositif suivant ltune quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que des organes sont prévus pour immobiliser la section inférieure de la colonne de forage adjacente à l'outil ou au raccord d'outil. 10.- Dispositif suivant la revendication 92 caractérisé en ce que, dans le cas d'outils multiples juxtaposés, ces organes d'immobilisation comprennent une partie solidarisant la section inférieure d'entratnement d'un outil avec une autre partie de l'ensemble de forage multiple, afin d'assurer l'immobilisation angulaire des éléments surmontant cet outil0