Brevet FR2161804A1 — publié le 19730713

La présente invention concerne le matériel de forage de puits de pétrole et de gaz avec prélèvement de carotte, et plus particulièrement le perfectionnement des outils de carottage à molette unique. tes outils connus de carottage à molettes multiples présentent des inconvénients notables. Ils forment une carotte de faible diamètre et leurs supports et molettes ont une résistance mécanique et une capacité de travail réduites. Le premier de ces deux inconvénients a une influence nuisible slxr le pourcentage de carottes, tandis que le deuxième inconvénient a pour effet de ralentir le fonçage et entraîne des ruptures de 11 outil malgré le régime de forage modéré. Les outils de carottage à molette unique peuvent être exécutés avec des supports beaucoup plus résistants et fournir une carotte de plus grand diamètre en comparaison des outils de carottage à plusieurs molettes, mais cela pose des problèmes, que l'outil de carottage conforme à la présente invention permet de résoudre. Dans la pratique du forage on connaît bien un outil de carottage à molette unique comportant une carcasse reliée à une colonne de forage et dont la partie inférieure comporte un tourillon creux formant un angle avec l'axe de l'outil et dans lequel pénètre la carotte pendant le forage. Le tourillon porte, sur des roulements, une molette sphérique à couronne dentée pour la dislocation des roches et la formation de la carotte. Pendant le fonctionnement d'un tel outil, le traitement de la carotte sur le fond du trou est exécuté seulement par la denture de la couronne de formation de la carotte, couronne qui est située sur la face en bout inférieure de la molette. Cet outil connu comporte un support plus robuste et forme une carotte de plus grand diamètre que les outils à molettes multiples. Cependant, du fait que dans un tel outil la rotation de la molette s'effectue par rapport à deux axes (l'axe de l'outil et l'axe du tourillon), la denture de la couronne de formation de la carotte crée des facettes à la surface de celle-ci, et lorsque le bout inférieur de la molette entre en contact avec los facettes de la surface de la carotte, il s'accroche à la carotte en provoquant la destruction de cette dernière avec coincement dans le tourillon, ce qui interrompt la formation de la carotte et arrête le forage. On connaît également un outil de carottage à molette unique, dans lequel, afin de remédier à l'inconvénient mentionné une molette supplémentaire destinée à conférer à la carotte une surface cylindrique est placée à la partie inférieure du tourillon. (3revet USA NO 2.013.838). Cependant, un tel outil de forage ne peut pratiquement pas être utilisé, car le support de la molette supplémentaire est de faibles dimensions, même en comparaison de celles des supports des outils de carottage à molettes multiples de même diamètre. C'est pourquoi la résistance mécanique d'un tel outil, dépendant de la robustesse du support de la molette supplémentaire, est extrêmement faible et son utilisation n'est pas avantageuse. Le but de la présente invention est due supprimer l'inconvénient mentionné. A cette finj l'invention vise un outil de carottage à molette unique, qui, tout en étant de faibles dimensions, aurait une résistance mécanique élevée, ne détruirait pas la carotte au cours du forage et fournirait un pourcentage de carottes plus élevé. Ce problème est résolu du fait que dans un outil de carottage à molette unique pour le forage de trous, du type comportant une carcasse réunie à une colonne de forage et comportant à sa partie inférieure un tourillon creux, disposé sous un certain angle par rapport à l'axe de l'outil et dans lequel s'introduit la carotte au cours du forage, ledit tourillon portant, sur des roulements, une molette sphérique comportant des couronnes dentées pour a dislocation des roches et la formation des carottes, selon l'invention le tourillon en position de travail est armé, à sa partie inférieure, d'une couronne dentée pour le traitement de la carotte dont les dents sont disposées de telle façon que leur partie coupante soit située à un niveau plus élevé que la partie coupante de la dent inférieure de la couronne de formation de la carotte, et qu'elle entre en contact avec la surface latérale de la carotte pendant le forage. Cela permet d'améliorer la formation de la carotte, d'augmenter le pourcentage de carottes et de disposer d'un support d'outil plus robuste. Il est préférable que sur la face en bout inférieure du tourillon soit ménagé un évidement dans lequel est réalisée une surface inclinée dans le sens de rotation de l'outil. Cela permet d'empêcher la présence de petits objets métalliques et de morceaux de roche entre la carotte et les dents de la couronne de formation de la carotte, de prévenir la désintégration de la carotte et d'améliorer le pourcentage de carottes. Dans l'exposé qui suit, l'invention est expliquée par un exemple non limitatif de réalisation et par les dessins annexés, qui représentent - la figure 1, un outil de carottage à molette unique, exécuté conformément à l'invention (vue en coupe longitudinale); - la figure 2, une vue de dessous de la partie inférieure de l'outil représentée sur la figure 1; - la figure 3, une vue de côté de la partie inférieure de l'outil représentéesur la figure 1; - la figure 4, le fond du trou foré, vu en plan. L'outil de carottage à molette unique (figureel, 2, 3) comprend une carcasse 1, comportant un filetage d'accouplement 2 et, à sa partie inférieure, un tourillon creux 3 monté sous un certain angle par rapport à l'axe Ot'01 de l'outil et comportant un arrache-carotte 4 et un canal de lavage 5. Sur le tourillon 3, par l'intermédiaire de roulements 6 et 7, est montée une molette sphérique 8 dont le centre 0 se trouve au point d'intersection de l'axe 02'02 du tourillon 3 et de l'axe 01-01 de l'outil. Sur la molette 8 sont disposées des couronnes dentées 9-13 dont les dents 14 servent à disloquer la roche et former la carotte, ainsi que des encoches de lavage 15.La couronne 13 assure la formation de la carotte. te tourillon 3 est percé d'un trou recevant un doigt de verrouillage 16. Sur la face en bout intérieure du tourillon 3 se trouve une couronne 17 de dents 14 pour le traitement de la carotte, disposées de telle façon que leur partie coupante soit située à un niveau supérieur à celui de la partie coupante de la dent inférieure de la couronne 13 de formation de la carotte, et qu'elle entre en contact avec la surface latérale de la carotte 18 (figure 4) pendant le forage. Sur la face en bout inférieure du tourillon 3 de l'outil est ménagé un évidement 19 pour le piégeage des petits objets métalliques et des morceaux de roche qui sont généralement présents au fond du trou, un tel évidement prévenant leur engagement entre la carotte 18 et le tourillon 3. L'évidement 19 est disposé entre les dents de la couronne 17 et comporte une surface inclinée dans le sens de rotation de l'outil (sur la figure 2 le sens de rotation de l'outil est représenté par une flèche). Pendant la rotation en charge de l'outil de carottage, la molette 8 forme un fond de trou annulaire 20 (figure 4). Ce faisant, les dents de la couronne 13 forment une carotte 18 dont la surface latérale présente de multiples facettes. Lors de l'enfoncement subséquent (2 à 5 mm) de l'outil, les facettes 21 de la surface de la carotte sont effacées grâce à l'action des dents de la couronne 17 du tourillon 3, et la surface latérale de la carotte 18 devient cylindrique, ce qui prévient la destruction de la carotte ainsi que son coincement dans le tourillon 3. te rapprochement du tourillon 3 du fond du trou permet de recevoir la carotte 18 dans l'outil directement après sa formation, ce qui favorise l'augmentation du pourcentage de carotte. tes petits objets métalliques et les morceaux de roche disloqués se trouvant à l'ordinaire au fond du trou sont entraînés par les deuts de la couronne 13 de formation de la carotte et se déposent dans l'évidement 19 exécuté sur la face en bout inférieure du tourillon 3, ce qui prévient la destruction de la carotte et favorise l'augmentation du pourcentage de carotte. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention, et misses en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1.- Outil de carottage à molette unique pour le forage de trous, du type comportant une carcasse réunie à une colonne de forage et munie à sa partie inférieure d'un tourillon creux qui, disposé sous un certain angle par rapport à l'axe de l'outil, reçoit la carotte pendant le forage et sur lequel, par l'intermédiaire de roulements, est montée une molette sphérique munie de couronnes dentées pour la dislocation de la roche et la formation de la carotte, caractérisé en ce que le tourillon en position de travail est armé, à sa partie inférieure, d'une couronne dentée destinée au traitement de la carotte et dont les dents sont disposées de -telle façon que leur partie coupante soit située à un niveau supérieur à celle de la partie coupante de la dent inférieure de la couronne de formation de la carotte, et qu'elle entre en contact avec la surface latérale de la carotte pendant le forage. 2.- Outil de carottage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que sur la face en bout inférieure du tourillon est ménagé un évidement dans lequel est réalisée une surface inclinée dans le sens de rotation de l'outil.