Brevet FR2322998A1 — publié le 19770401

l'invention se rapporte à un moyen d'actionnement de coins de retenue pour une tige de forage. Pour le forage, par exemple de puits de pétrole, les tiges creuses de forage sont prolongées â mesure que l'une d'elles descend dans le trou. Ce prolongement s'effectue par de nouvelles tiges vissées ltune après l'autre. Pendant cette opération, il est nécessaire de maintenir la tige qui est dans le trou fermement solidaire du manchon principal de la table de rotation. Cela se fait a' l'aide des éléments dits coins de retenue constitués habituellement par un coin en trois parties qui est pressé vers le bas entre le manchon principal et la tigo de forage. Âctuelleient, cette opération est habituellement exécutée à la main, c 'est-4-dire qu'un homme, ou peut-Stre deux ou trois, saisissent la poignée des coins de retenue et poussent les coins vers le bas entre la tige de forage et le manchon.Quand la tige est vissé, le train des tiges de forage est d'abord soulevé un peu pour dégager les coins et en nSme temps deux ou trois hommes soulè- vent les coins en les sienant sur la table de rotation. Lors de l'extraction du trou, les tiges de forage sont dévissées les unes des autres et, pendant cette opération, la tige de forage doit encore être bloquée sur la table de rotation. Là assit on utilise les coins. L'insertion des coins dans le manchon et leur extraction constituent des opérations qui entrassent des pertes de temps et imposent un travail pénible en demandant un personnel entraîné, car la mise en place des coins dans le manchon doit se faire avec une grande exactitude. Pendant ce qu'on appelle une manoeuvre, c'est- à-dire la descente de la tige de forage dans le trou de forage et sa remontée, on effectue le montage et l'enlèvement des coins environ 300 fois. Les coins pèsent habituellement environ 50 kg et deux hommes au moins soit nécessaires pour ce travail, qui en demande de préfé- rence trois. Tandis que la jonction de tiges pendant le forage a lieu à des intervalles suffisamment longs pour qu'une automatisation de l1actionnement des coins soit moins importante, une manoeuvre demande beaucoup de travail et de temps Â de très grandes profondeurs, et spécialement quand on approche des couches porteuses de pétrole ou de gaz, il peut titre nécessaire de remonter le train des tiges de forage plusieurs fois dans une journée. comme ces manoeuvres représentent un temps improductif, on a fait de grands efforts pour travailler aussi rapidement que possible et avec les nombreuses jonctions de tiges qui doivent être démontées et fixées dans un temps aussi court que possible pendant une manoeuvre avec un long train de tiges de forage, la manipulation manuelle des coins est extrêmement pénible pour le personnel et les pertes de temps sont grandes. On connais divers types de coins dits automatiques mais ceux-ci ont un grand encombrement, sont très lourds et leur montage demande beaucoup de temps. Ces coins automatiques sont destinés seulement & des forages terrestres et se sont montrés médiocrement adaptés à des appareils de forage flottants. Beaucoup de temps est perdu à utiliser des coins automatiques pendant une manoeuvre et en pratique ils sont peu utilisés aussi bien pour des appareils terrestres que pour des appareils flottants. L'invention a pour but de fournir un moyen d'actionnement simple et peu coûteux pour l'actionnement de coins de retenue pour une tige de forage en conatituant-un équipement qui peut être monté sur les constructions existantes. Ce moyen d'actionnement doit outre léger et de montage et démontage faciles. Il doit pouvoir Entre commandé à distance depuis la plate-forme du sondeur. Selon l'invention, on propose donc un moyen d'actionnement pour les coins de retenue d*RFe tige de forage, monté à articulation autour d'un axe horizontal sur un bras qui pivote en un point fixe A une certaine distance de la tige de forage autour dun axe horizontal et ce moyen d'actionnement est associé à un appareil d'entrainement pour faire tourner le bras Tors le hait de façon à soulever les coins on les dégageant de la tige de forage le point fixe de pivotement du bras étant installé sur une plaque de base qui comprend des moyens de fixation pour bloquer cette plaque de base sur une table de rotation d'un appareil de ferage. Avec un dispositif de ce type, on peut dégager les coins de la tige de forage chaque fois que c'est nécessaire de façon que la montée et la descente de la tige de forage puissent se poursuivre jusqu'à la jonction suivante. truand il est de nouveau nécessai- re de bloquer la tige de forage fermement solidaire de la table de rotation, les coins peuvent, à l'aide du moyen d'actionnement, être rabaissés en place pour maintenir la tige de forage0 L' appa- reil d'entrainement est commandé à distance par des moyens déjà connus. Il est avantageux que l'appareil d'entrainement soit un cylindre à pression pivotant sur un bras et muni d'une tige de piston dirigée vers un point fixe. L'inverse est naturellement possible aussi. Dans une forme d1 exécution simple et avantageuse, le bras se compose de deux plaques maintenues à distance 11une de 11 autre par des éléments dtécartesent et de maintien, tandis que le cylindre à pression est disposé entre ces plaques. Quand les coins de retenue se composent de trois coins articulés les uns aux autres, le bras peut ttre avantageusement articulé au coin médian tandis que les deux autres sont reliés au bras chacun par un ressort de traction. De cette façon, on a l'assurance que les coins couvrent et restent ouverts en position non active. Quand les coins sont remis en place, ils se trouvent guides par le manchon pour venir, contre l'action des ressorts, agir sur la tige de forage. Le point fixe de pivotement du bras peut avantageusement 8tr installé sur une plaque de base qui peut être bloquée sur la table de rotation. La table de rotation ou le manchon principal de la table de rotation est équipé habituellement d'ouvertures pour des crochets de levage et on peut utiliser ces ouvertures pour le blocage de la plaque de base. Le guidage des coins de retenue peut store avantageusement installé sur la plaque de base. Ce guidage comprend de préférence un plain incliné qui s'écarte vers le haut de la tige de forage sous un certain angle du côté du point fixe de pivotement du bran. L'invention permet d'assembler et de séparer -rapidesent les jonctions des tiges d'une façon qui épargne au personnel un travail important et économise beaucoup de temps. Le moyen d'actionnement est fixé sur la table de rotation et n'est utilisé que quand la table de rotation est immobilisée. Le moyen d'action noient doit ttre séparé quand la table de rotation est mise en mouvement mais, comme on l'a déjà mentionné, l'engagement et le dégagement peuvent se faire très rapidement au moyen de dispositifs de blocage qu'on peut utiliser. On décrira ci-aprbs l'invention plus en détails etn référence au dessin annexé, dans lequel la figure 1 montre en élévation un ceté d'un moyen d'actionnement selon l'invention la figure 2 est une vue en plan du moyen d'actionnement la figure 3 montre gn élévation les coins de retenue en position haute ; et la figure 4 montre un schéma de circuit pour 1 installation pneumatique. Le moyen d'actionnement est établi sur une plaque de base 1. Cette plaque de base est installée sur la table de rotation à laquelle elle est fixée. La table de rotation et son équipement ne sont pas représentés au dessin, mais l'invention peut être utilisée en combinaison avec la majorité des constructions connues habituelles. Un exemple de l'équipement avec lequel on peut utiliser llin- vention est celui connu sous les marques commerciales "Varcon et "3J". La plaque de base a en pian une forme fourchue (figure 2), c'est-à-dire que elle présente une ouverture 2 grossièrement en demi-cercle qui permet le passage de la tige de forage 3 et des coins de retenue 4. A l'extrémité qui est éloignée de la tige de forage, des oreilles 5 sont soudées sur la plaque de base 1 et ces oreilles forment des montures fixes pour un bras 6 par le fait que dans les trous des oreilles 5 sont logés respectivement des axes de pivotement 7, 8. Les oreilles 5 sont construites avec les barres 34, 35 sur la plaque de base.Ces barres guident le bras 6 et s'opposent au développement de forces latérales exercées sur le cylindre de pression 29. De bras 6 est composé de deux éléments en plaque 9, 10 qui sont maintenus à distance l'un de l'autre par un élément d'Ecarte- ment 11 soudé aux deux plaques 9 et 10. À une extrémité, les plaques 9 et 10 présentent chacune un trou indiqué respectivement en 12 et 13 pour recevoir respectivement les tourillons 7 et 8.Les trous 12 et 13 sont deni diamètre assez grand pour ménager un Jeu considé- rable dans ce montage de pivotement. À l'autre extrémité du bras 6, les plaques 9, 10 sont coudées l'une vers l'autre et présentent respectivement vers leur bord extérieur un trou 14, 15 destiné à recevoir un axe 16. Ici aussi les trous sont d'un diamètre assez grand. par rapport à celui de l'axe pour ménager un jeu considérable. L'axe 16 passe à travers un trou d'un coin 17 qui dans ce cas est le coin médian d'un ensemble de trois coins 17, 18, 19 articulés les uns aux autres. Dans la forme deexécution de la construction représentée, les coins peuvent par exemple outre du type "Varco SDS". Les articulations-entre les trois coins 17, 18, 19 sont indiquées en 20, 21 respectivement. Une description plus détaillée des coins eux-mSmes ne sera pas donnée ici, car 11 ensemble de ces coins constitue un élément bien connu des spécialistes, mais on peut mentionner que les coins individuels ont en haut trois barres 22, 23, 24 qui sont toutes percées d*un trou.Le trou à travers la barre médiane 23 est utilisé pour l'axe 16 corme le montre le dessin. Les deux coins latéraux 18, 19, en plus d'tore associés au bras 6 au moyen des articulations 20, 21 avec le coin central 17, sont encore reliés au bras 6 par des ressorts de traction 25, 26 respec- tivement. Le ressort de traction 25 s'étend ae la barre 22 du coin 18 à la plaque 9, comme le montre la figure 2, et un montage analogue de ressort est disposé entre la plaque 10 et le coin 19. Le rEle de ces ressorts est de maintenir les crins de retenue en position dsouverture quand les coins sont relevé: de façon quson ait ltassu- rance que les coins sont ouverts quand ils sont en position haute autour de la tige de forage.De cette façon, on évite un actionnement manuel ou une commande manuelle dans cette phase aa fonctionnement. Àpproximativement au milieu du bras 6, entre les plaques 9 et 10, est suspendu un cylindre à pression 29 au moyen d'axes d'articulation 27, 28. La tige de piston 30 du cylindre de travail est articulée par un axe 31 à la plaque de base 1, par exemple par l'intermédiaire de deux oreilles 32 qui s'élèvent de la plaque de base. Le cylindre 29, 30 peut être de toute construction convenable, mais on préfère un-cylindre pneumatique. Un tuyau d'amenée et d'évacuation est indiqué au dessin en 33.Ces tuyaux peuvent conduire & un distributeur commandé par pédale et installé près de la plate-SOrse du sondeur ou près du tableau de conarde (non représenté). Le sys- tème pneumatique qui est utilisé est d'un type complètement traditionnel et ne sera donc pas décrit plus en détails. Sur la face supérieure de la plaque de base 1 sont soudées des barres 34, 35, 36, 37. Les barres de renforcement sont solidaires daLa corps cylindrique auquel elles sont soudées et qui, dans le cas représenté, est un corps creux 39 s'étendant à travers la plaque de base et vers le bas en formant un axe de centrage 40 (figure 1). Cet axe de centrage est destiné à correspondre à un axe de centrage de la table de rotation. D'une façon analogue, sur l'autre face de la plaque de base est installé un axe de centrage 41. Tandis que les barres de renforcement 34, 35 servent à renforcer la plaque de base et à guider le bras 6 latéralement, les barres de renforcement 36, 37 servent en outre de guides pour les coins de retenue 4 en position haute (figure 3). Elles sont donc plus hautes que les barres de renforcement 34, 35. Le guidage des coins qui est effectué par les barres de renforcement 36, 37 est complété par un plan incliné central qui s'élève à partir de la tige de forage 3 dans la direction des montures fixes 5, 7, 8, 12, 13 de pivotement du bras 6.Le plan incliné 42 est formé par une-plaque 43 qui est supportée par une plaque d'appui centrale 44. Sn position haute, les coins 4 reposent sur ce plan incliné 42 et sont guidés par lui en position correcte pour la mise en place des coins autour de la tige de forage 3. Pour fixer la plaque de base 1, on a installé des crochets 45, 46. Le crochet 45 a une manivelle de commande 47 et une tige 48 qui s'étend à travers'un trou de la plaque de base et se termine par un coude à angle droit 49. De cette façon, on réalise une liaison par accrochage qui peut coopérer avec un trou à crochet existant dans la table de rotation de telle façon que la plaque de base 9 puisse titre solidement bloquée. Comme on l'a mentionné ci-dessus, la plaque de base est centrée ou placée en position correcte au moyen des axes de centrage 40, 41. La fixation par crochet 45 présente la m8me construction que la fixation par crochet 46. Le mode de fonctionnement du moyen d'actionnement sera maintenant expliqué en détails. En partant de la position de travail qui est représentée sur les figures 1 et 2. et dans laquelle les coins de retenue sont en prise avec latige de forage 3, on peut soulever légèrement la tige de forage 3 au moyen de 11 élévateur de la mOme façon que dans le cas de la commae manuelle des coins de retenue. On actionne ensuite le cylindre 29 à double effet de fagon que la tige de pi ton 30 soit poussée vers l'extérieur.Les coins 4, qui sont alors libErés-par la montée de la tige de forage, s1 élèvent quand le bras 6 pivote vers le haut sons l'action de la poussée de la tige de piston 30 et les coins sont alors amenés à la position représentée sur la figure 3. La tige de forage est alors libre. Quand les coins 4 sont remis en action autour de la tige de forage, le cylindre 29 à-double effet est encore actionné de façon à ramener vers l'intérieur sa tige de piston 30. Le bras 6 pivote alors vers le bas de sorte que les coins de retenue 4 exécutent le mflme mouvement que quand les coins sont mis en place manuellement. Un avantage consiste cependant en ce que les coins descendent vers la tige de forage et dans le manchon pendant que le bras s'abaisse. Cette action a lieu sous lssinfluence de forces considérables, par exemple avec emploi dune pression de l'ordre de 7 bars. Cela signifie que les coins sont mis en place à laide de forces considé rables ce qui par mauvais temps, c'est-à-dire quand l'appareil de forage se place sur le plan horizontal, dans le cas d'un appareil flottant, contribue à centrer la tige de forage. Le centrage a lieu à l'aide à la fois des composantes horizontale et verticale. Cela assure une mise en place plus rapide et plus sûre des coins de retenue. Le nouveau moyen d'actionnement peut Titre utilisé sur tous les types d'appareils de forage, à la fois pour les appareils à système de manutention des tiges manuel ou automatique, avec ou sans pince mécanique. La préparation du moyen d'actionnement s'effectue effectivexent en un temps de 1 à 1,5 minute et cela est un perfectionnement considérable par comparaison avec les procédés employés actuelle- ment. La figure 4 montre un schéma de circuit à utiliser avec le moyen d'actionnement. L'air comprimé est introduit à travers la conduite 50 au moyen d'un distributeur 51 commandé par pédale. À partir du-distributeur 51 partent deux conduites 33 vers le cylindre 29. Au cylindre est insérée une vanne d'arrêt 54 qui empoche les coins de tomber ai un tuyau se rompt. La disposition avec une soupape de retenue 53 est telle que la pression est demandée du côté extérieur pour l'ouverture du retour du côté du piston. R E V E g D I C À oye i o N S. 1. Moyen d'actionnement.pour'les coins de retenue d'une tige de forage, caractérisé par le fait que ces coins sont articulés autour deun axe horizontal sur un bras monté pour pivoter en un point fixe autour d'un axe horizontal à une certaine distance de la tige de forage et que ce moyen d'actionnement est équipé d'un dispositif dwentratnement pour faire tourner le bras vers le haut en relevant les coins et en les dégageant de la tige de forage, le point fixe de pivotement du bras étant installé sur une plaque de base qui a des attaches convenables pour immobiliser la plaque de base sur une table de rotation d'un appareil de forage. 2. Moyen d'actionnement selon la revendication 1, dans lequel les attaches ci-dessus compnt des axes de centrage et des crochets montés pour pivoter sur la plaque de base. 3. Moyen d'actionnement selon la revendication 1, dans le quel le dit bras se compose de deux plaques maintenues à distance l0'mê de l'autre par des éléments d'écartement et de maintien et entre lesquelles se trouve le dispositif d'entraSnement. 4. Moyen d'actionnement selon la revendication 1, dans lequel des moyens de guidage pour les coins de retenne sont installés sur la plaque de base.