Brevet FR2540549A1 — publié le 19840810

La présente invention se rapporte à un trépan carottier amovible utilisé pour des forages de prospections géologiques. Un trépan carottier amovible connu comprend un tube-extérieur dans lequel est logé le tube recevant la carotte et qui comporte, à son extrémité inférieure, un trépan de forage d'une pièce Le dispositif pour le fixer à la cloche de repêchage est situé à l'extrémité supérieure du tube recevant la carotte, tandis que les éléments coupants sont fixés au tube extérieur, au-dessus du trépan. Les inconvénients de ce trépan de forage connu sont les suivants le trépan ne peut pas être utilisé séparément puisqu'il est soli- daire du tube recevant la carotte et ce trépan doit être retiré chaque fois qu'on ramène une carotte à la surface, le diamètre de la carotte produite est relativement petit et les composants du dispositif ne sont pas protégés d'une usure par abrasion. Le but que s'est fixé l'invention est de produire un trépan carottier amovible qui peut opérer séparément, indépendamment du tube recevant la carotte et qui garantit la formation d'une carotte de grand dia-mètre. Ce but est atteint par l'invention au moyen d'un trépan de carottage amovible comprenant un corps cylindrique creux à la partie inférieure duquel est vissé un trépan carottier monolithique, et un écrou de blocage à son extré- mité supérieure, tandis que la partie centrale du corps comporte des éléments coupants montés de façon à pouvoir tourner autour d'axes Dans le corps est logé un élément d'espacement dont la partie supérieure est reliée à un embout, et un manchon de guidage exerçant une poussée sur sa surface extérieure repose sur un manchon d'arrêt qui, de son côté, est entouré par un embout extérieur et par un tube extérieur Dans le corps ont été pratiquées des fentes longi- tudinales permettant un mouvement radial des éléments coupants, ces fentes étant disposées dans des plans mutuellement perpendiculaires Les deux extré- mités de l'écrou de blocage ont la forme de collets. Les avantages du trépan de forage amovible conforme à l'invention sont les suivants: il peut opérer séparément et indépendamment du tube amovible recevant la carotte; il garantit la formation d'une carotte de grand diamètre il possède un double système de fixation qui ne permet aucun actionnement et aucune libération inopinés du trépan carottier et du trépan amovible; il permet d'utiliser une structure de repêchage standardisée; les éléments coupants ont des fixations intérieures grâce auxquelles ils sont protégés. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, en référence au dessin annexé, sur lequel: la figure 1 est une coupe longitudinale à travers un trépan carottier 234 0549 conforme à l'invention, représenté en position de transport, effectuée le long de l'un des éléments coupants et de l'un des canaux du système de lavage; et la figure 2 est une coupe longitudinale du trépan carottier amovible en position de travail ou de fonctionnement, effectuée le long de ses élé- ments coupants. Le trépan carottier amovible conforme à la présente invention comprend un corps cylindrique creux 2 ayant la forme d'un manchon dont les surfaces extérieure et intérieure présentent des gradins A l'extrémité inférieure du corps cylindrique creux 2 est vissé un outil de carottage monoli It Iique 1, tandis qu'un écrou de blocage 9 est fixé à son extrémité supérieure, les deux extré- mités de cet écrou 9 ayant la forme d'un collet 12 Des fentes 13 ont été for- mées a la partie centrale du corps cylindrique 2, le long de la génératrice de celui-ci Les éléments coupants 5, qui peuvent tourner autour d'axes 7 situés à l'intérieur du corps cylindrique 2, sont logés dans les fentes 13. Les canaux 14 du système de lavage du trépan sont formés parmi les éléments coupants 5 Un manchon de guidage 6, servant à l'orientation et dont la partie antérieure présente des fentes triangulaires 15, est enfilé sur le corps cylin- drique creux 2 Un élément d'espacement 8 est monté à l'intérieur du corps 2 et le tube recevant la carotte (non représenté) est inséré dans celui-ci L'élé- ment d'espacement 8 est un tube dont la surface-extérieure présente, à sa par- tie inférieure, deux anneaux 16 dont les diamètres sont plus grandsque celui de l'élément d'espacement 8 et qui sont disposés l'un au-dessus de l'autre, tandis qu'a sa partie supérieure, il comporte un filetage extérieur 17 sur le- quel est vissé un embout 11 Ce dernier se présente comme une douille cylindri- que dont l'extrémité inférieure est taraudée et dont l'extrémité supérieure se termine par un collet conique 18 La surface extérieure de l'embout 11 est lisse et dans son extrémité inférieure est usiné un canal profilé 19. Le corps cylindrique creux 2, conjointement avec les éléments coupants qui y sont montés est logé dans une pièce d'extrémité externe 4 qui est fixée à un manchon d'arr Ut 3 et au tube extérieur 10 qui fait partie de la tige de forage La liaison entre la pièce d'extrémité extérieure 4 et le tube extérieur est réalisée par vissage Les deux composants, c'est-a-dire, la pièce d'ex- trémité extérieure 4 et le manchon d'arrêt 3 présentent, à leur partie infé- rieure, des fentes 20 servant à loger les éléments coupants 5 L'extrémité supérieure de la pièce d'extrémité 4 est filetée, tandis que le manchon d'arrêt 3 présente des fentes 21 dont le nombre et la forme correspondent aux fentes du manchon de guidage 6. Au cours de son utilisation, le trépan carottier amovible qui fait l'objet de l'invention passe par les étapes opératoires suivantes: état de -40549 transport pendant la descente dans la tige de forage; état actif pendant la formation de la carotte; et état de transport pendant qu'on le retire du trou de forage. Quand le trépan carottier amovible est dans l'état de transport o il est prêt à être descendu dans la tige de forage, on tire vers l'extrémité supérieure l'embout 11 conjointement avec l'élément d'espacement 8 Ainsi, l'extrémité du collet inférieur 12 de l'écrou de blocage 9 tombe dans le canal formé entre les deux anneaux 16 de l'élément d'espacement 8, fixant celui-ci dans une position invariable vers le corps cylindrique creux 2 Dans cette position, la partie inférieure de l'élément d'espacement 8 est au-dessus des éléments coupants 5 Ainsi, ces derniers peuvent se rétracter librement dans le corps cylindrique creux et, de ce fait, le trépan est prêt à être descendu dans la tige de forage. Le trépan carottier amovible se place automatiquement dans sa position active ou de travail En effet, quand on descend le trépan dans la tige de forage, il vient en contact avec le manchon d'arrêt 3, lorsqu'il atteint celui ci, grâce aux fentes 21 du manchon de guidage 6 Après cela, les fentes 21 du manchon d'arrêt 3 et le manchon de guidage 6 engrènent complètement et le mouve- ment du trépan cesse lorsque les éléments coupants 5 ont été orientés vers les fentes 20 Simultanément, l'élément d'espacement 8 et l'embout 11 qui est relié à celui-ci continuent à descendre sous l'effet de leur énergie cinétique Avec sa partie inférieure, l'élément d'espacement 8 pousse les éléments coupants 5 dans la direction radiale, ce qui les amène à leur position active En même temps, l'extrémité de la partie supérieure 12 de l'écrou de blocage 9 s'engage dans le canal profilé 19 de l'embout 11 et, de cette manière, l'élément d'es- pacement 8 est bloqué dans sa position finale active Après cela, le trépan carottier amovible est prêt à fonctionner. Le couple et la pression axiale sont transmis au moyen de la pièce d'extrémité extérieure 4 et du manchon d'arrêt 3 aux éléments coupants 5 et par ces derniers, au trépan de forage 1 au moyen du corps cylindrique creux 2. Le trépan carottier amovible revient ensuite à sa position de transport àfin d'être retiré du trou de forage. La remontée de l'élément d'espacement 8 s'effectue au moyen d'une cloche de repêchage descendue dans la tige de forage et qui saisit la pièce 11. Le collet supérieur 12 de l'écrou de blocage 9 libère l'embout 11 et de cette manière, le dispositif de serrage est libéré L'élément d'espacement 8 poursuit son mouvement d'ascension jusqu'à ce que la partie inférieure 12 de l'écrou de blocage 9 ait été actionnée Cette libération des éléments coupants 5 a pour effet, avec le concours de la force de traction, de les rétracter à l'in- térieur du corps cylindrique creux 2 Après cela, le trépan carottier amovible est prêt à être retiré et remonté à la surface. REVENDICATION Trépan carottier amovible comprenant un tube extérieur et un trépan de forage monolithique fixé à son extrémité inférieure, au-dessus de laquelle des éléments coupants sont fixés au tube extérieur, caractérisé par le fait qu'un corps cylindrique creux ( 2) est logé dans le tube extérieur ( 10) à l'ex- trémité inférieure duquel est vissé un trépan de forage ( 1), avec un écrou de blocage ( 9) à son extrémité supérieure, et en ce que dans le milieu du corps cylindrique creux ( 2) sont montés sur des axes ( 7) des éléments coupants ( 5), tandis qu'a l'intérieur est prévu un élément d'espacement ( 8) dont la partie supérieure est reliée à un embout ( 11), et en ce qu'un manchon de guidage ( 6) est entraîné sur la surface extérieure de l'élément d'espacement ( 8), le manchon de guidage ( 6) reposant sur le manchon d'arr Ut ( 3) entouré par une pièce d'ex- trémité extérieure ( 4) o les éléments coupants ( 5) sont fixés dans des fentes ( 13) formées, l'une en face de l'autre, dans des plans mutuellement perpendi- culaires, cependant que les deux extrémités de l'écrou de blocage ( 9) ont la forme de collets ( 12).