Brevet FR2461089A1 — publié le 19810130

La présente invention a pour objet un dispositif permettant le repêchage de tiges coincées au fond d'un puits en cours de forage Pour effectuer des forages de prospection. pétrolière ou autres, on utilise des tiges de forage vissées ensemble au moyen de filetage â droite ; or, il arrive qu'une portion du train de tiges restée au fond soit coincée, et ne puisse être retirée ou mise en rotation Pour remédier à cet inconvénient, on a déjà proposé différents types de dispositifs permettant la mise en oeuvre d'opérations dites de repêchage, consistant en particulier en un dévissage mécanique de la portion du train de tiges coincée. Pour effectuer cette opération, on a déjà proposé un appareil mécanique, connu sous le nom de ':Reversing tool" suscep- tible de transformer la rotation à droite donnée aux tiges à partir de la surface en une rotation à gauche transmise par l'outil aux tiges de forage coincées, appelées 2'poisson:' par les spécialistes du forage. Cet appareil donne approximativement pour la rotation à gauche, un couple de dévissage environ égal à 1,8 fois la valeur transmise sur l'outil par la rotation à droite des tiges de forage. DDune façon schématique, le dispositif susceptible de permettre le repêchage du poisson B coincé au fond du trou A dont une partie C a déja été cimentée se compose d'une série d'outils de repêchage à gauche D se libérant par une rotation à droite du reversing tOOl::: proprement dit E comportant des tiges d'ancrage F susceptibles de s'agripper sur les parois du tube de cuvelage en acier C et du train de tiges normal à droite G Une fois la connexion réalisée, on soumet le train de sonde à une force de traction et la rotation a droite se fait de la surface, selon la flèche H, entraînant la mise en fonction du système de blocage en rotation du corps de l'outil par l'applica- tion en force des griffes F sur la paroi du cuvelage C Le nombre de tours que l'on doit donner en surface est fonction de la limite de appareil et du couple de torsion maximum des tiges de forage Si l'on a réussi à dévisser le poisson B, par une rotation à gauche de valeur variable selon la flèche I opposée à la flèche H, de valeur variable, on commande la rétraction des griffes d'ancrage F et ensemble libéré peut être retiré du trou En cas d'échec on lance une bille dans les tiges de forage et on pompe le fluide de forage, poussant alors la bille sur un siège situé dans l'outil et mettant en action un piston de blocage. Le train de tige est alors tourné à gauche de la surface, selon la flèche I, afin de bloquer la tige en rotation droite gauche, permettant ainsi la rotation à droite des outils de repêchage, et entraînant du fait de leur conception (connexion à gauche, libération à droite) la libération du poisson B. Ce dispositif, malgré des avantages certains, n'est pas sans présenter de nombreux inconvénients, étant donné que D-autre part, comme l'ancrage se fait au moyen de pointes F sur le tube C, la surface d'ancrage est très faible et l'on risque ainsi d'endommager les parois du cuvelage C. D'autre part, dans le cas de forages profonds ou déviés le couple mis en surface est du fait du frottement des tiges contre la paroi du trou, considérablement diminué lors de sa transmission sur l'outil de dévissage. Par ailleurs, le système de sécurité, constitué par la bille, entratne une rotation à gauche importante du train de tiges pouvant risquer de dévisser ce dernier. La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénients, tout en conservant les avantages du dispositif qui a été décrit ci-dessus. A cet. effet, elle propose un dispositif permettant le repêchage de tiges de forage coincées au fond d'un puits se composant d'un train de tiges formé par des tiges de forage vissées ensemble au moyen de filetages à droite, d'un organe d'ancrage à commande hydraulique susceptible de s'agripper sur les parois du tube de cuvelage en acier, déjà cimenté dans le trou foré et portant un filetage à droite lui permettant d'être vissé sur le train de tiges, et d'un organe de repêchage susceptible de dévisser les tiges de forage coincées au fond du puits. Ce dispositif est caractérisé en ce que l'organe de repêchage se compose d'un cylindre comportant un filetage interne faisant office d'organe de guidage pour la surface externe portant un filetage correspondant d'un piston creux se déplaçant dans le cylindre et dont la surface interne cannelée coopère avec des cannelures correspondantes prévues sur la surface externe d'un arbre de transmission coulissant dans le piston, et auquel il transmet son mouvement de rotation, cet arbre de transmission étant vissé par un filetage à gauche à un outil de repchage susceptible d'être connecté aux tiges à repécher, le fluide de commande du dispositif d'ancrage étant susceptible d'immobiliser le cylindre et de commander le déplacement du piston. La liaison entre l'arbre de transmission et le poisson (tiges à repécher) s'effectue au moyen d'outils divers, fonction- nant toujours à gauche et se libérant à droite. Ce dispositif présente, vis-à-vis du dispositif décrit ci-dessus, des avantages certains, étant donné que, en fonctionne- ment, il n'y a pas de rotation du train de tiges, et que la limite de couple de dévissage est uniquement fonction de la limite de fonctionnement de l'appareil. Par ailleurs, en cas d'échec, il suffit de purger la pression, ce qui libère les patins d'ancrage, et de tourner le train de tiges à droite, libérant ainsi les outils de repechage à gauche Selon une autre caractéristique de l'invention, l'ancrage hydraulique est effectué au moyen de patins striés appliqués hydrauliquement. Ces patins ont une surface de contact nettement plus grande que celle des griffes du dispositif utilisé selon l'art antérieur, ce qui permet de diminuer les risques d'endommagement du tube de cuvelage. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'organe de repêchage comporte un organe de blocage constitué par une vis creuse de pas à gauche portant un épaulement, entratnée en rotation par l'arbre et susceptible de coulisser sur ce dernier et de venir en contact avec des épaulements prévus à cet effet sur l'arbre et sur le cylindre pour empêcher la rotation libre de l'arbre dans le cylindre, lors d'une rupture de l'arbre au droit de sa partie cannelée0 Selon une autre caractéristique de l'invention, la vis comporte une clavette coopérant avec une rainure prévue à cet effet dans l'arbre pour permettre le coulissement de la vis. Selon une autre caractéristique de l'invention, la vis est vissée sur le cylindre. En conséquence, en cas de rupture de l'arbre au droit de la partie cannelée, entraenant la mise en rotation libre du train de sonde, l'organe de blocage, par plusieurs trois à droite du train de tiges, rend les outils de repêchage solidaires du corps de l'appareil et donc du train de tiges. Le dispositif qui fait l'objet de l'invention sera décrit plus en détail à l'aide des dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 représente un dispositif similaire à ceux utilisés selon l'art antérieur, et - la figure 2 représente de manière schématique, l'organe de repêchage qui fait l'objet de l'invention. Selon la figure 2, cet organe de repêchage se compose d'un cylindre 1 comportant un filetage interne 2, faisant office d'organe de guidage, pour la surface externe portant un filetage correspondant, d'un piston creux 3 qui se déplace dans le cylindre 1, et dont la surface interne2 cannelée, coopère avec des cannelures correspondantes 4 prévues sur une partie de la surface externe diun arbre de transmission 5 qui coulisse dans le piston 3 auquel il transmet son mouvement de rotation. L'arbre de transmission 5 est vissé par un filetage à gauche 6, sur un outil de repêchage non représenté, susceptible d'être vissé aux tiges à repêcher B par un organe de connexion. Le cylindre 1 vient en butée sur la partie inférieure de l'organe d'ancrage 7, représenté schématiquement sur cette figure, et portant des patins striés 70 susceptibles de s'agripper sur les parois du tube de cuvelage. Cet organe d'ancrage 7 est muni d'un dispositif de décharge de pression, et porte un filetage à droite afin d'être vissé sur le train de tiges. Le cylindre 1 vient en butée sur la partie inférieure de l'organe 7, permettant ainsi de bloquer l'ensemble en rotation droite ou gauche. Par ailleurs, le fluide de commande du dispositif d'ancrage 7 est susceptible de commander le déplacement vers le bas du piston 3, tout en étant guidé par le filetage 2 de la partie interne du cylindre 1. En outre, le dispositif comporte un organe de blocage dont le fonctionnement sera décrit plus en détail dans la suite de cet exposé. Cet organe de blocage est constitué par une vis creuse 8 de pas à gauche, portant un épaulement 9 entratné en rotation par l'arbre 5 et susceptible de coulisser sur ce denier sur les flèches X et Y pour venir en contact avec des épaulements 10 et 11, respectivement prévus à cet effet sur le cylindre 1 et sur l'arbre 5, pour empêcher la rotation libre de l'arbre dans le cylindre. Pour permettre son coulissement sur l'arbre 5, la vis 8 comporte une clavette 12, qui coopère avec une rainure 13 de 'arbre 5. Par ailleurs, la vis 5 est vissée sur la partie inférieure du cylindre 1, au moyen daun filetage taillé dans ce cylindre Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant L'appareil est tout d'abord descendu avec le train de tiges G à droite, et connecté au poisson B. Une traction est alors exercée sur le train de tiges G et le fluide de forage se trouve pompé à l'intérieur des tiges. La pression hydraulique agit alors sur les patins 70 pour ancrer le dispositif d'ancrage 7, sur le cuvelage C, immobilisant ainsi en rotation le cylindre 1 Dans le même temps, et comme indiqué précédemment, la pression hydraulique va aussi s' exercer sur le piston 3, qui descend et tourne à gauche, du fait de lSaction vis-écrou, et transmet le couple de dévissage à l'arbre 5 au moyen des cannelures 4 prévues à cet effet sur une partie de cet arbre L'appareil peut être prévu pour faire cinq rotations à gauche, mais cette valeur n'est absolument pas limitative de 1 'invention Par ailleurs, le couple à gauche peut être limité et contrôlé par un réglage de pression hydraulique, de mme que l'observation du manomètre de pression peut donner une idée de la course du pison 2. Toute diminution correspond à un déplacement vers le bas de ce piston, et donc à une ou plusieurs rotations de l'arbre, et donc du poisson B En bout de course descendante, après cinq révolutions à gauche, si le dévissage est incomplet ou en cas d'échec, la pression hydraulique est purgée, libérant ainsi l'ancrage, et l'ensemble est tourné à gauche afin de remonter le piston 3 en position haute selon la flèche X et la procédure de dévissage peut être répétée autant de fois que nécessaire. Dans le cas où le dévissage est impossible, du fait de la résistance limitée de l'appareil, l'ensemble, unefois purgé de toute pression est tourné à droite, ce qui amène le piston 2 en fin de course basse rendant ainsi solidaire en rotation, tiges de forage, appareil et outils de repêchage qui dans ce cas se libèrent à droite. Si le dévissage est incomplet en tournant le train de tiges à gauche, le meme effet de blocage se produit avec le piston en position haute et le dévissage peut ainsi se produire mécaniquement. Pour toute rotation de l'arbre 5, la vis creuse 8 de l'organe de blocage1 entratnée par l'arbre de transmission 5, effectue un mouvement de translation similaire à celui du piston 3 mais de valeur bien moindre du fait d'un pas plus faible. Les positions et dimensions de cette vis, sont calculées de façon que son épaulement ne rentre pas en contact avec le corps ou la partie basse de l'arbre en fonctionnement normal. Le dispositif selon l'invention permet aussi de remédier à une rupture de l'arbre 5 au droit de la partie cannelée 4. En effet1 cet incidents une fois la pression hydraulique purgée entratne la rotation libre de l'arbre 5t dans le cylindre 1. Dans ce cas, les outils de repchage à gauche peuvent être libérés gracie au dispositif de blocage ; lorsque l'on tourne l'ensemble à droite, la vis creuse 8 remonte selon la flèche X et son épaulement 9 vient en contact avec l'épaulement 10 du cylindre 1, grace au système clavette 12 - rainure 13. Le même effet se produit avec une rotation à gauche, et dans ce cas, la vis creuse 8 rentre en contact avec l'épaulement ll prévu sur l'arbre 5. Par ailleurs, et d'une-façon accessoire, la mesure des distances A et B, avant et après l'utilisation de l'appareil donne la position du piston 3 dans l'appareil une fois celui-ci en surface. R E V E N D I C A T I 0 N S 10) Dispositif permettant le repêchage de tiges de forage coincées au fond d'un puits se composant d'un train de tiges formé par des tiges de forage vissées ensemble au moyen de filetage à droite, d'un organe d'ancrage à commande hydraulique susceptible de s'agripper sur les parois du tube de cuvelage en acier déjà cimenté dans le trou foré et portant un filetage à droite lui permettant d'etre vissé sur le train de tiges, et d'un organe de repêchage susceptible de dévisser les tiges de forage coincees, dispositif caractérisé en ce que l'organe de repêchage se compose d'un cylindre comportant un filetage interne faisant office d'organe de guidage-pour la surface externe portant un filetage correspondant d'un piston creux se déplaçant dans le cylindre et dont la surface interne cannelée coopère avec des cannelures correspondantes prévues sur la surface externe d'un arbre de transmission coulissant dans le piston, et auquel il transmet son mouvement de rotation, cet arbre de transmission étant vissé par un filetage à gauche à un outil de repêchage susceptible d'trie vissé aux tiges à repcher par un filetage à droite, le fluide de commande du dispositif d'ancrage étant susceptible d'immobiliser le cylindre et de commander le déplacement du piston. 20) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ancrage hydraulique est effectué au moyen de patins striés appliqués hydrauliquement. 30) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte un organe de blocage constitué par une vis creuse de pas à gauche portant un épaulement entratné en rotation par l'arbre et susceptible de coulisser sur ce dernier et de venir en contact avec des épaule- ments prévus à cet effet sur l'arbre et sur le cylindre pour empêcher la rotation libre de l'arbre dans le cylindre, lors d'une rupture de l'arbre au droit de sa partie cannelée. 40) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la vis comporte une clavette coopérant avec une rainure prévue à cet effet dans l'arbre pour permettre le coulissement de la vis. 50) Dispositif selon-l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que la vis est vissée sur le cylin- dre