Brevet FR2416337A1 — publié le 19790831

L'invention se rapporte aux coulisses de battage utilisées dans les sondages plus particulièrement pour les opérations de travail au câble. Dans les colonnes de production des sondages il est fréquent de descendre, à l'extrémité d'un câble d'acier (corde à piano ou câble toronné), un train d'outils comprenant principalement des barres de lest, une coulisse de battage et un outil spécifique par exemple de pose ou de repêchage. Ces coulisses de battage sont utilisées de façon classique pour la mise en place ou le retrait de certains appareils comme des vannes de sécurité dans une colonne de production, pour le repêchage d'un objet dans un puits ou, plus généralement, pour toute opération qui nécessite l'application de coups vers le haut ou vers le bas. Le résultat des coups appliqués peut être de décoincer un appareil ou de cisailler une goupille prévue à cet effet dans l'outil spécifique connecté en dessous de la coulisse. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique No. 2 671 640 (R.C. Baker) décrit une coulisse de type connu qui comprend un mandrin interne monté télescopiquement dans un corps extérieur. Un ressort disposé entre le corps et des doigts de verrouillage qui s'enclenchent dans le mandrin su oppose au déplacement vers le haut du mandrin. Lorsqu'on applique au mandrin une traction déterminée vers le haut, les doigts de verrouillage s'écartent dans des lumières du corps et libèrent le mandrin qui se déplace rapidement vers le haut jusqu a venir frapper le corps extérieur. Pendant le déplacement ascendant, le ressort reste comprimé. Comme la face inférieure des lumières du corps est inclinée, le ressort applique les doigts. De plus, l'appareil comprend des moyens pour immobiliser en rotation le mandrin par rapport au corps de façon que les doigts de verrouillage viennent se placer en face des lumières. Ces moyens d'immobilisation en rotation compliquent l'appareil et augmentent inutilement sa longueur. L'objet de l'invention se rapporte à une coulisse de battage de réalisation simple et dont le fonctionnement est fiable et efficace. Selon l'invention, une coulisse de battage comprend deux organes montés télescopiquement pour venir frapper l'un contre l'autre après un déplacement longitudinal relatif dans une direction, des moyens de verrouillage mobiles latéralement pour être enclenchés avec un premier desdits organes et un ressort de battage monté entre les moyens de verrouillage et le deuxième organe pour résister au déplacement longitudinal relatif des organes dans ladite direction lorsque les moyens de verrouillage sont enclenchés avec le premier organe. Le deuxième organe comporte une surface d'appui pour maintenir les moyens de verrouillage enclenchés avec le premier organe et des premiers moyens de dégagement pour libérer du premier organe les moyens de verrouillage lorsque le ressort de battage atteint une force de compression prédéterminée.Dans l'appareil un espace est prévu pour autoriser la détente du ressort de battage pendant le déplacement relatif des organes dans ladite direction et des deuxie'- mes moyens de dégagement sur ledit deuxième organe permettent de réenclencher les moyens de verrouillage avec le premier organe après un déplacement relatif des organes dans la direction opposée. Des moyens élastiques, comme par exemple un ressort d'armement monté entre le deuxième organe et les moyens de verrouillage sollicitent ces derniers vers la surface d'appui afin de pouvoir réenclencher les moyens de verrouillage avec le premier organe. Les premiers et deuxièmes moyens de dégagement sont des parties en retrait réalisées sur le deuxième organe de part et d'autre de la surface d'appui. Le premier organe comprend une partie annulaire en saillie comprise entre une première face contre laquelle viennent s'enclencher les moyens de verrouillage et une deuxième face qui délimite l'espace autorisant la détente du ressort de battage. De préférence le battage est effectué vers le haut en tirant sur un mandrin interne qui constitue le deuxième organe monté coulissant dans un corps externe qui forme le premier organe. Le corps a alors une partie intermédiaire de diamètre interne plus faible formant restriction et le mandrin porte les moyens de verrouillage. Ces derniers sont constitués par des billes montées mobiles latéralement et libres en rotation dans un support coulissant sur le mandrin. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs mieux de la description qui va suivre donnée à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure l est une vue en coupe partielle d'une coulisse de battage selon l'invention; et - les figures 2 et 3 sont des coupes de la coulisse de la figure 1 représentée dans diverses positions pour en explicuer le fonctionnement. En référence à la figure 1, une coulisse de battage 10, représentée ici isolément, est utilisée dans les sondages après avoir été connectée à un train d'outils pour le travail au câble. Un tel train d'outils comprend de façon typique, à l'extrémité d'un câble d'acier, des barres de lest, une ou plusieurs coulisses et un outil spécifique pour effectuer une opération particulière. L'outil spécifique est par exemple un outil de repêchage destiné à extraire de la colonne de production une vanne de sécurité. La coulisse de battage 10 a pour but, à un certain moment de l'opération, d'appliquer des coups vers le haut à l'outil spécifique. Si l'on repêche une vanne, ces coups permettent de décoincer la vanne ou de cisailler une goupille qui libère des ancrages.La coulisse 10 comprend un déclenchement grâce auquel on peut mettre progressivement le câble sous tension Jusqu'à atteindre une force déterminée pour laquelle le coup vers le haut se produit. La coulisse 10 comprend un organe externe 11, ou corps, dans lequel est monté coulissant un organe interne 12, ou mandrin. Le corps 11 est formé de plusieurs parties comprenant un tube 13 aux extrémités duquel sont vissés, vers le haut, une enclume 14 et, vers le bas, un raccord taraudé 15 adapté à être connecté par exemple à différents outils spécifiques. Le mandrin 12 comporte, à son extrémité supérieure, un filetage sur lequel est vissée une tête 16 bloquée en rotation par une goupille 17 qui traverse diamétralement la tête et le mandrin. La tête 16 est réalisée avec un épaulement 20 adapté à être agrippé par un outil de repêchage classique. La tette 16 comporte un filetage standardisé 21 complémentaire du taraudage du raccord 15 pour pouvoir être raccord aux outils supérieurs du train. Le mandrin 12 qui coulisse dans l'enclume 14 se prolonge vers le bas par une partie de diamètre plus élevé ou marteau 22 monté coulissant dans le tube 13. Fn position d'extension de l'appareil, c > est-à-dire en position haute du mandrin 12, représentée sur la figure 3, le marteau 22 vient frapper l'en- clame 14. Des méplats 23, 24 sont découpés sur un ou plusieurs côtés du mandrin 12 et du marteau 22 de façon que les fluides du sondage puissent circuler entre l'intérieur et l'extérieur de la coulisse et entre le dessus et le dessous du marteau 22 lors des mouvements longitudinaux relatifs des organes interne et externe. En outre, des ouvertures 28 traversent le tube 13 pour améliorer encore cette circulation. En dessous du marteau 22, le corps 11 comporte une restriction formée par une partie 25 en saillie vers l'intérieur. Cette partie en saillie 25, formée partiellement par une couronne 26 en métal dur maintenue en place par des goupilles 27, est limitée en haut et en bas par des faces inclinées 30 et 31. Au-dessus de la face inclinée 30 l'espace interne 29, de diamètre plus élevé, se prolonge Jusqu'à l'enclume 14. En dessous du marteau 22, le mandrin 12 comporte un prolongement 32 ayant un alésage taraudé dans lequel est vissée une tige 34 bloquée en rotation par une goupille transversale 35. Autour de la tige 34, un manchon 36 en métal dur ayant une surface d'appui externe cylindrique 37 comprise entre deux surfaces coniques 40 et 41 est bloqué entre le bas du prolongement 32 et un épaulement de la tige 34. Imnédiatement au-dessus du manchon 36, le prolongement 32 a une partie 42 en retrait par rapport à la surface d'appui. De même, au-dessous du manchon 36, la tige 34 comporte une autre partie en retrait 43. A l'extrémité inférieure de la tige 34 est réalisée une tête 44 avec des méplats permettant le vissage. Les éléments 32, 34 et 36 pourraient aussi être réalisés en une seule pièce vissée dans le marteau 22. Un support annulaire 45 monté coulissant sur la tige 34 et le prolongement 32 est maintenu vers le haut par un ressort de battage 46 disposé entre ce support et la tête 44. Un ressort d'armement 47 monté entre le support 45 et le marteau 22 sollicite vers le bas ce support. En position d'équilibre les deux ressorts 46 et 47 s'opposent l'un à l'autre avec une force faible pour maintenir le support 45 au niveau de la surface d'appui 37. Des logements régu fièrement répartis sur la périphérie du support 45 sont adaptés à recevoir des billes de verrouillage 50 mobiles latéralement et libres en rotation pour s'enclencher contre le corps 11. Lorsque les billes 50 sont repoussées vers 1 'exté- rieur par la surface d'appui 37 du manchon 36 elles ne peuvent pas passer au travers de la restriction 25 du corps.Par contre les parties en retrait 42 et 43 et les surfaces coniques 40, 41 constituent des dégagements dans lesquels les billes peuvent s'escamoter et passer alors au travers de la restriction du corps 11, comme représenté par exemple sur la figure 2. Le ressort 46 est adapté à exercer une force beaucoup plus importante que le ressort 47 pour une même course de compression. Des trous 52 qui traversent le corps permettent la circulation des fluides du sondage vers l'intérieur de l'appareil et inversement. En fonctionnement, avant d'effectuer un battage, la coulisse est en position rétractée représentée sur la figure 1. Les billes 50 sont en contact avec la face inclinée 31 car elles sont maintenues écartées par la surface d'appui 37 du manchon 36. Les billes sont donc enclenchées avec le corps 11. Si l'on applique une traction au mandrin 12 par l'intermédiaire du câble, le mandrin se déplace vers le haut et le ressort 46 qui résiste à ce déplacement est comprimé par la tête 44 jusqu'à ce que des premiers moyens de dégagement formés par la surface conique 41 et la partie en retrait 43 arrivent en face des billes. Dans cette position qui se produit pour une force de compression prédéterminée du ressort 46 (figure 2), les moyens de dégagement libèrent du corps 11 les billes car ces dernières peuvent se rétracter suffisamment pour passer au travers de la restriction 25. Sous l'effet de la traction appliquée au câble, le mandrin 12 se déplace rapidement vers le haut et le marteau 22 vient frapper l'enclume 14 du corps (figure 3).Dès l'instant où les billes 50 franchissent la face supérieure 30 de la restriction 25, l'espace interne 29 du corps de diamètre plus élevé, permet l'écartement des billes hors de la partie en retrait 43 et autorise ainsi la détente du ressort de battage 46. A partir de cet instant le mandrin est libre de se déplacer longitudinalement sans aucune contrainte. Pour donner un nouveau coup vers le haut il faut armer l'appareil en donnant au câble un mouvement descendant. Le mandrin 12 se déplace vers le bas Jusqu'à ce que les billes 50 viennent en contact contre la face inclinée 30 du corps 11. Si l'on continue à relâcher la tension du câble le poids des-barres de lest appuie sur le mandrin et comprime le ressort d'armement 47 jusqu'à ce que les billes 50 se rétractent dans des deuxièmes moyens de dégagement formés par la surface conique 40 et la partie en retrait 42. Les billes traversent alors vers le bas la restriction 25 de façon à pouvoir être ré enclenchées avec le corps 11 lors d'une traction ascendante appliquée au câble.Immédiatement après avoir franchi la restriction 25 les billes viennent se replacer, en position écartée, sur la surface d'appui cylindrique 37 sous l'action du ressort d'armement 47. Théoriquement le ressort 47 n'est pas indispensable car les billes d'ancrage pourraient être armées, c'est-à-dire ramenées vers le bas sous l'action de leur propre poids même en l'absence de ce ressort. Tbutefois il est plus sûr de prévoir ce dernier pour vaincre des frottements éventuels à l'intérieur de l'appareil. On remarquera que la force de traction pour laquelle le mandrin est libéré vers le haut dépend du ressort 46 tandis que la force de compression nécessaire pour le réarmement dépend uniquement du ressort 47. Les ressorts sont donc choisis en fonction des forces qu'on désire obtenir. On peut ainsi construire différentes coulisses avec des forces de traction différentes par exemple dans une gamme de 100 à 500 daN ou plus. La force de réarmement pourra être choisie inférieure à 10 daN. Pour une même coulisse on pourra faire varier la force de traction en changeant simplement le ressort 46. L'appareil qui vient d'être décrit peut faire l'objet de nombreuses variantes sans sortir du cadre de l'invention. Le montage des moyens de verrouillage pourrait être inversé entre le corps et le mandrin. Les ressorts de part et d'autre des billes de verrouillage pourraient être montés entre deux épaulements du corps et les billes adaptées à venir s'enclencher sur une partie du mandrin. Mis à part les dimensions différentes des deux ressorts, les moyens d'ancrage sont montés de façon symétrique sur le mandrin et ont un fonctionnement similaire lors d'un déplacement vers le haut ou vers le bas de ce mandrin. I1 est donc possible d'utiliser un même système pour réaliser une coulisse à battage vers le bas qui se déclenche lorsqu'on appuie avec un poids suffisant sur l'organe télescopique supérieur. De plus, bien qu'on ait choisi des billes comme moyens de verrouillage pour leur simplicité, il est possible de réaliser d'autres organes de verrouillage spécifiquement adaptés à l'appareil. REVENDICATIONS 1. Coulisse de battage utilisée dans les sondages comprenant - deux organes montés télescopiquement pour venir frapper l'un contre l'autre après un déplacement longitudinal relatif dans une direction; - des moyens de verrouillage mobiles latéralement pour être enclenchés avec un premier desdits organes et susceptibles d'être déplacés longitudina lement par rapport au deuxième desdits organes; - un ressort de battage monté entre les moyens de verrouillage et le deuxième organe pour résister au déplacement longitudinal relatif desdits organes dans ladite direction lorsque lesdits moyens de verrouillage sont enclenchés avec ledit premier organe; - une surface d'appui sur ledit deuxième organe pour maintenir les moyens de verrouillage enclenchés avec le premier organe; et - des premiers moyens de dégagement sur ledit deuxième organe pour libérer du premier organe lesdits moyens de verrouillage lorsque ledit res sort de battage atteint une force de compression prédéterminée; caractérisée en ce qu'elle comprend un espace pour autoriser la détente dudit ressort de battage pendant ledit déplacement relatif des organes dans ladite direction et des deuxièmes moyens de dégagement sur ledit deuxième organe pour permettre de réenclencher lesdits moyens de verrouillage avec ledit premier organe après un déplacement longitudinal relatif desdits organes dans la diréction opposée. 2. Coulisse de battage selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens élastiques disposés entre ledit deuxième organe et lesdits moyens de verrouillage pour solliciter longitudinalement lesdits moyens de verrouillage vers ladite surface d'appui afin de réenclencher lesdits moyens de verrouillage avec ledit premier organe. 3. ooulisse de battage selon la revendication 2, caractérisée en ce que lesdits moyens élastiques comprennent un ressort d'armement monté entre les moyens de verrouillage et le deuxième organe en opposition avec ledit ressort de battage. 4. Coulisse de battage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que lesdits premiers et deuxièmes moyens de dégagement comprennent respecti vement une première et une deuxième partie en retrait réalisées sur ledit deuxième organe de part et d'autre de ladite surface d'appui. 5. Coulisse de battage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que ledit premier organe comprend une partie annulaire en saillie comprise entre une première face contre laquelle viennent s'enclencher lesdits moyens de verrouillage et une deuxième face qui délimite ledit espace autorisant la détente dudit ressort de battage. 6. Coulisse de battage selon la revendication 5, caractérisée en ce que ladite première face est inclinée dans un sens pour repousser lesdits moyens de verrouillage vers lesdits premiers moyens de dégagement lors du déplacement longitudinal relatif desdits organes dans ladite direction, et ladite deu xième face est inclinée dans un autre sens pour repousser lesdits moyens de verrouillage vers lesdits deuxièmes moyens de dégagement lors du déplace ment longitudinal relatif desdits organes dans la direction opposée. 7. Coulisse de battage selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que lesdits organes télescopiques sont montés pour pouvoir tourner librement l'un dans l'autre. 8. Coulisse de battage selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que lesdits moyens de verrouillage comprennent des billes mobiles latéralement et libres en rotation dans des logements d' un support monté coulissant par rapport audit deuxième organe. 9. Coulisse de battage selon l'une des revendications 1 à 6 dans laquelle ledit premier organe est un corps externe et ledit deuxième organe un mandrin interne, caractérisée en ce que ledit corps externe comprend une restriction ayant une face inférieure contre laquelle sont enclenchés lesdits moyens de verrouillage, et une face supérieure délimitant ledit espace interne pour autoriser la détente du ressort de battage. 10. Coulisse de battage selon l'une des revendications 1 à 9 dans laquelle ledit déplacement relatif est provoqué par une traction appliquée vers le haut sur 1'organe télescopique supérieur, caractérisée en ce que ledit organe interne porte un marteau pour venir frapper une enclume réalisée sur l'organe externe lors de l'extension desdits organes télescopiques.