Brevet FR2545530A1 — publié le 19841109

La présente invention, concernant des forages, est plus spécifiquement relative à des bouts rapportés pour trépans ou coupoirs (couteaux) dans un dispositif de fora- ge qui est utilisé pour forer un trou profond, tel qu'un puits à pétrole, dans le sol ou pour obtenir un échantil- lon géologique du sol pour l'examen des couches du sous- sol. Des trépans du type auquel se rapporte l'inven- tion sont représentés 2 à titre d'exemples sur la figure 1, IQ ces trépans ont été mis sur le marché par des sociétés telles que la Smith Tools Company 9 la Hughes Tool Company ou la Varel Xanufacturing Company O Les trépans 1 sont atta- chés avec possibilité de rotation par des paliers 4 aux extrémités inférieures de deux ou trois branches de cou- teaux ou coupoirs 3 faisant saillie d'un corps de couteaux 2, symétriquement par rapport à son axe longitudinal Le corps de couteaux 2 est adapté à être rattaché à une tige de forage Les trépans 1 sont forcés à passer par un puits pour exécuter le travail de forage Comme un impact violent et une forte friction sont appliqués aux lames du bout sur les trépans, la chaleur de frottement est accumulée dans les trépans C'est pourquoi les trépans sont alimentés en eau passant au travers la tige de forage pour en évacuer la chaleur L'évacuation des forages se fait par l'espace existant entre la surface extérieure de la tige de forage et la paroi du forage. La figure 2 montre un bout rapporté 6 fixé au fût 5 d'un trépan 1 et comportant une lame 7 qui coupe la paroi d'un forage ou son fond 8 La lame 7 comporte une nervure 9 qui éprouve une forte friction lorsqu'elle est sollicitée contre le fond 8 du forage par la pression trans- mise à partir d' une source située au niveau du sol. Les bouts rapportés classiques sont faits en mé- tal dur obtenu par frittage d'un mélange d'une poudre de particules dures en carbure de tungstène ou de titane par exemple avec une poudre d'un métal du groupe du fer tel que le nickel ou le cobalt ou un alliage analogue, dans lequel des particules de diamant sont dispersées, ou bien de particules de diamant seules Le métal dur est résistant, car il présente une structure dans laquelle les particules dures sont liées ensemble par le métal servant de liant, tel que le nickel ou le cobalt, mais il est de dureté inférieure à celle du diamant Le diamant est dur, mais sa résistance à l'impact n'est pas élevée Plus le matériau est dur, plus sa résistance à l'usure est élevée. L'usure du métal dur débute dans le métal servant de liant, qu'il contienne ou nom des particules de diamant et son écaillement s'aggrave avec la séparation des particules dures L'application d'un choc au diamant produit son écail- lement graduel. C'est un objet de l'invention que d'éliminer les inconvénients de l'art antérieur et de fournir un bout rap- porté amélioré pour trépans dans un dispositif de forage. L'objet visé est atteint par un bout rapporté qui comprend un corps fait en métalff un composé compaoti ou,comprimé" avec diamants artificiels, ce comprimeé étant enchassé dans le corps, de sorte qu'il peut affleurer à nu le long de la face d'extrémité d'une nervure et sur toute la longueur de la nervure. L'invention sera mieux expliquée et comprise par la description ci-après de modes de réalisation de l'inven- tion, donnés à titre d'exemple, avec référence aux dessins ci-annexés, parmi lesquels: - la figure 1 est une coupe longitudinale d'un trépan clas- sique pour un dispositif de forage, la figure 2 est une vue agrandie, prise dans la direction d'une flèche de la figure 1 et montrant les dispositions relatives du trépan, du bout rapporté et de la paroi du forage; les figures 3 à 5 montrent un bout rapporté avec mise en oeuvre de l'invention, respectivement vu du front, en élé- vation latérale et en plan; les figures 6 à 8 montrent un autre bout rapporté selon l'invention, respectivement vu de front, en élévation latérale et en plan; la figure 9 est une élévation latérale du comprimé avec diamants, employé dans le bout rapporté représenté sur les figures 6 à 8; la figure 10 est une vue en plan d'un autre bout rappor- té encore selon l'invention; la figure 11 est une vue latérale du comprimé avec dia- mants employé dans le bout rapporté représenté sur la fi- gure 10 et les figures 12 et 13 sont des vues en plan d'autre mo- des de réalisation de l'invention. Si l'on se réfère d'abord aux figures 3 à 5, on voit qu'un bout rapporté 6 selon l'invention comprend un corps 10, de forme générale cylindrique, qui est formé à partir d'un métal dur et qui présente une extrémité symé- trique en forme de toit qui définit une nervure 9 en son centre Le métal dur est du type qui a été décrit ci-des- sus Un composé compacte 11 ou "comprimé" avec diamants, de forme générale en T, est enchâssé dans l'extrémité, en forme de toit, du corps 10 et se présente sous forme d'une lame 7 et sur toute la longueur de la nervure 9. Si l'on se reporte aux figures 6 à 9, on voit que selon un autre mode de réalisation de l'invention un bout rapporté 6 comprend un corps 10 de forme générale cylindrique fait en métal dur et présentant une surface d'extrémité sphérique Un comprimé Il avec diamants est enchâssé diamétralement dans l'extrémité sphérique du corps 10 et est visible à nu de façon à former une barre droite sur la vue en plan de la figure 8 Le comprimé 11 avec diamants est une pièce en partie circulaire, comme repré- senté sur la figure 9, et possède une courbure qui est é- gale à celle de la surface sphérique du corps 105 de fa- çon qu'il ne puisse en faire saillie. En pratique, une multiplicité de ces bouts rap- portés est attachée au fût d'un trépan de manière telle que leurs comprimés avec diamants Il puissent être orien- tés parallèlement à la direction de rotation du trépan. Différentes formes de trépans incorporant l'in- vention sont représentées sur les figures 10 à 13 le forage qui est partiqué par le trépan ne présente pas toujours une surface de fond plate Si le forage comporte une surface de fond en gradins, il est nécessaire que cer- tains des bouts rapportés découpent une surface verticale d'une partie en gradins Dans un tel cas, le corps 10 du trépan risque de s'user par frottement si le comprimé 11 avec diamants n'est prévu que le long de la nervure 9. Cette difficulté est résolue par les bouts rapportés re- présentés sur les figures 10 à 13 Le bout rapporté 6 re- présenté sur la'figure 10 comporte des comprimés avec diamants 12 supplémentaires, enchâssés dans le métal dur, à angle droit par rapport au comprimé 11 Les comprimés 12 sont représentés en élévation latérale sur la figure 11. Les figures 12 et 13 représentent un plus grand nombre de comprimés 12 supplémentaires qui sont disposés de fa- çon radiale. Conformément à 19 invention un comprimé ou plu- sieurs comprimés avec diamants sont ench Jssés lorsque le corps est fait avec de la poudre du métal dur et l'assem- blage est fritté de la manière habituelle. Dans le bout rapporté selon l'invention, la forte friction à laquelle la lame 7 et la nervure 9 sont soumi- ses, comme suite à la pression qui y est appliquée au travers au fond du trou de forage en cours, est supportée par le comprimé 11 avec diamants ou par les comprimés 11 et 12, de sorte que le corps de métal dur 10 peut être protégé à l'encontre d'une usure appréciable quelconque. Le corps 10 en métal dur est suffisamment résistant pour absorber tout choc se produisant au cours de l'opération de forage, de façon à protéger le comprimé ou les compri- més Il et 12 avec diamants Le bout rapporté selon l'in- vention présente par conséquent une durée de vie plus grande que tout bout rapporté classique Le bout rappor- té selon l'invention est particulièrement intéressant pour pouvoir être utilisé dans une zone du trépan ayant un rayon de courbure relativement petit, o le trépan est soumis au frottement plutôt qu'à un choc. REVENIIDICATIONS 1 Bout rapporté pour un trépan dans un dispo- sitif de forage, caractérisé en ce qu'il comprend un corps ( 10) fait en métal dur et un composé compacté ou comprimé avec diamants ench&ssé dans ledit corps et pré- sentant une partie extérieure à nu partant d'une lame ( 7), sur toute la longueur d'une nervure ( 11) définie au voisinage de ladite lame à une extrémité dudit corps. 2 Bout rapporté selon la revendication 1, carac- térisé en ce que ledit comprimé avec diamants forme une ligne droite le long de ladite nervure, lorsqu'elle est vue par le dessous de ladite extrémité dudit corps. 3 Bout rapporté selon la revendication 2, ca- ractérisé en ce qu'il comprend encore une paire de com- primés avec diamants ( 12) supplémentaires disposes à an- gle droit par rapport audit comprimé ( 11) mentionné en premier. 4 Bout rapporté selon la revendication 2, ca- ractérisé en ce qu'il comprend encore une multiplicité de comprimés ( 12) avec diamants supplémentaires, disposés radialement par rapport audit comprimé ( 11) mentionné en premier. Bout rapporté selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que ledit comprimé avec diamants a une forme générale en T, vue d'en-dessous de ladite extrémité dudit corps (Fig 5). 6 Bout rapporté selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que ledit comprimé avec diamants est en- chàssé dans ledit corps lorsque ledit corps est fait avec de la poudre dudit métal, l'assemblage dudit corps et du- dit comprimé étant ensuite fritté de façon habituelle.