Brevet FR2590196A1 — publié le 19870522

L'invention se rapporte à un dispositif de manipulation et, plus spécialement mais non exclusivement, en vue du transport et du positionnement dans et/ou autour d'un conduit tubulaire de tout appareillage d'investigation, d'exploration, de forage, de traitement. Dans de nombreuses applications, l'accès à 1 1intérieur d'un conduit peut être dicté par des impératifs divers, par exemple, d'entretien notamment en vue d'en contrôler l'état de surface interne, la structure de la paroi, la presence d'obstacles ... Pour effectuer des opérations à l'intérieur des conduits sensiblement horizontaux, on connaît déjà des dispositifs à roues ou à chenilles qui permettent par exemple d'y tirer un cabale. Malheureusement, ces dispositifs ne conviennent plus dans le cas de conduits très inclinés voire verticaux. Pour remédier à cet inconvénient, on connait (US-A-3.224.734) un dispositif principalement constitue d'un corps longiligne dont les parties extrêmes portent chacune un moyen alternativement de blocage et de déblocage dans le conduit, tandis que la partie médiane comprend un moyen moteur permettant de faire varier la longueur du dit dispositif pendant le blocage dans le conduit de l'une de ses extrémités. Généralement tant les moyens de blocage et de déblocage que le moyen moteur sont constitués par des verins pneumatiques. Associe à un moyen de commande cyclique adéquate, ce dispositif peut être utilisé dans des conduits fortement inclinés voire verticaux. Malheureusement, ce dispositif est globalement rigide et s'il donne de bons resultats dans un conduit sensiblement rectiligne, il ne peut en revanche aborder aucune courbure vive, ni franchir aucun coude. Pour remedier à cet inconvénient, il est connu (FR-2.557.055, US-A-4.372.16) d'interposer entre les deux parties extrêmes du dispositif au moins un moyen autorisant une relative articulation de l'ensemble, de manière que, lors de son cheminement, le dispositif puisse, dans certaines mesures, négocier les courbes inherentes au conduit. Ces dispositifs donnent de bons résultats mais leurs mouvements d'articulation sont limités à ceux dictés par la configuration du conduit, dans lequel ils sont engagés. Aussi, on ne peut leur commander à distance d'emprunter une voie plutôt qu'une autre lorsque le conduit présente un embranchement ou une dérivation. En outre, les possibilites d'alimentation en énergie et/ou de commande de l'éventuel appareillage placé en tête de ce type de dispositif sont relativement restreintes. Par ailleurs,il est quasiment impossible d'associer bout à bout entre eux plusieurs de ces dispositifs pour en constituant un train de dispositifs, augmenter la force de tirage. De plus, ces dispositifs sont prevus pour évoluer dans des conduits d'une gamme relativement restreinte de diamètre. Un résultat que l'invention vise à obtenir est un dispositif de manipulation, notamment mais non exclusivement, pour le transport et le positionnement, dans et/ou autour d'un conduit, d'un matériel de tout type, qu'on peut diriger à distancie sélectivement vers une portion de conduit plutôt que vers un autre lorsqu'un embranchement se présente. Un autre résultat que l'invention vise à obtenir est un dispositif du type precité, qui peut être utilisé dans et/ou autour de conduits dont les dimensions varient dans de grandes proportions que cela soit au sein ou non d'un même reseau de conduits. Est encore un resultat que l'invention vise à obtenir un dispositif du type précite qui offre une pluralité de voies de commande et/ou d'alimentation en énergie pour un appareillage situé en tête du dit dispositif. D'autres résultats apparaîtront clairement dans la description ci-après faite. L'invention a pour objet un dispositif du type precité notamment caractérisé en ce qu'il est constitue d'un assemblage de cellules comportant chacune - d'une part, interposés entre deux platines extrêmes sensiblement parallèles, chacune équipée de moyens d'association intercellules, au moins deux moyens moteurs globalement identiques disposés approximativement parallèlement et répartis sensiblement uniformément autour de l'axe longitudinal de la dite cellule de manière à permettre, selon l'état de ces dits moyens moteurs non seulement l'extension et la traction de la cellule selon sa dimension longitudinale mais encore l'induction d'un decalage angulaire entre les plans des platines extrêmes et, - d'autre part, dans un plan sensiblement orthogonal à l'axe longitudinal, situe entre les deux platines extrêmes de la cellule, au moins un moyen de blocage développant son action sensiblement radialement à la dite cellule. Elle sera bien comprise à l'aide de la description ci-après faite, à titre d'exemple non limitatif, en regard du dessin ci-annexe qui représente schematiquement - figure 1 : vue en coupe selon un plan longitudinal une cellule du type de l'invention, - figures 2 à 4 : différentes formes de construction et d'utilisation du dispositif de l'invention. En se reportant au dessin, on voit qu'un dispositif 1 de manipulation et par exemple de transport et de positionnement dans un conduit 2 de tout appareillage 3 d'investigation, d'exploration, de traitement voire de forage comprend un corps 4 sensiblement longiligne qui, au moins à ses extrémites 5, 6, est pourvu de moyens alternativement de blocage et de déblocage 8 dans le conduit et dans sa partie médiane d'au moins un moyen moteur 9 permettant de faire varier unilatéralement la longueur du dispositif pendant le blocage d'une de ses extrémités dans le conduit. Classiquement, les moyens sont commandés à distance par un dispositif adéquat 10. Cependant, au lieu de ne comprendre que deux moyens extrêmes alternativement de blocage et de déblocage 8 et un moyen moteur médian 9, selon l'invention, il est constitué d'un assemblage de cellules 11 comportant chacune - d'une part, interposes entre deux platines extrêmes 12, 13 sensiblement parallèle, chacune équipee de moyens d'associations intercellules 14, au moins deux moyens moteurs 9 9bs 9c globalement identiques disposés approximativement parallèlement et répartis sensiblement uniformément autour de l'axe longitudinal de la dite cellule de manière à permettre, selon l'état de ces dits moyens moteurs 9 non seulement l'extension et la traction de la cellule Il selon sa dimension longitudinale mais encore l'induction d'un décalage angulaire entre les plans des platines extrêmes 12, 13 et, - d'autre part, dans un plan sensiblement orthogonal a l'axe longitudinal, situe entre les deux platines extrêmes 12, 13 de la cellule 11, au moins un moyen de blocage et de déblocage 8 développant son action sensiblement radialement à la dite cellule. Classiquement, tant le moyen alternativement de blocage et de blocage 8 que les moyens moteurs 9 peuvent être constitués par des vérins pneumatiques. Bien que cela ne soit pas représenté, dans une forme avantageuse de realisation, chaque cellule comprend des moyens elastiques de rappel des platines 12, 13 en position rétractée de la cellule. Dans un mode préférentiel de realisation, chaque cellule comprend trois moyens moteurs 9 disposés à cent vingts degrés. De préférence, le moyen de blocage et de blocage 8 est constitue d'un vérin annulaire qui, lorsqu'il est mis en pression, adopte une forme sensiblement torique. De préférence, les moyens moteurs 9 sont constitués par des vérins pneumatiques souples, à simples ou à double effet, qui développent leur poussée entre les platines 12, 13 mais aussi autorisent une articulation relative entre ces deux platines. Dans une forme préférée de realisation, chaque cellule 11 a une forme globalement cylindrique de révolution. Dans la suite de la description, sans pour autant que cela soit limitatif, l'extrémité 5 du dispositif porte l'éventuel appareillage 3 et constitue son extrémité distale. A l'extrémité 6 opposée du dispositif qui en constitue donc l'extrémité proximale, aboutissent une pluralité de canalisations 14 et/ou de cables 15 de transport d'energie et/ou d'informations de commande tant pour les cellules du dispositif que pour l'éventuel appareillage 3 qu'il porte. En se reportant au dessin, on note que le dispositif peut être constitué d'un nombre variable et non limitatif de cellules 11 sans qu'il faille pour autant, au sein du dispositif, lors de l'assemblage des dites cellules, agencer specialement un réseau d'alimentation et d'energie et/ou de transport d'informations de commande pour les cellules situées au delà de celles à laquelle aboutissent les cables et les conduites 14, 15. En effet, selon l'invention, chaque cellule 11 comprend - d'une part, interposé entre ses platines 12, 13 au moins un réseau 16 interne de voies de commande et/ou de transport d'énergie, sur lequel reseau sont véhiculées selectivement tant les informations contrôlees et/ou les énergies nécessaires au fonctionnement de la dite cellule que celles nécessaires au fonctionnement des -cellules suivantes et/ou de l'appareillage placé en tête du dispositif et, - d'autre part, sur chaque platine 12, 13 au moins un moyen de connexion 17 du tronçon de réseau interne à la dite cellule avec celui d'éventuelles cellules contigües et/ou l'éventuel appareillage 3 place en tête du dispositif. Pour, lors du montage des cellules entre elles, faciliter leur orientation, le moyen de connexion ou la platine est indexe. Bien entendu, le réseau 16 interne à chaque cellule 11 est de nature à permettre les mouvements relatifs des platines entre elles. En outre, conformément à l'invention, chaque cellule comprend, isolé du réseau 16 interne et des moyens moteurs 9, un canal 18 sensiblement cylindrique, centré sur l'axe longitudinal de la dite cellule, et qui debouche au niveau des platines 12, 13 par une ouverture 19. En se reportant au dessin, on voit que le dispositif de l'invention comprend un canal longitudinal forme par l'ensemble des canaux 18 de chaque cellule 11 le composant. Cette disposition permet par exemple soit ne pas avoir à interrompre la circulation du fluide déplace dans le conduit visite par le dispositif, soit encore d'evacuer les boues de forage lorsque le dispositif est utilisé dans une telle application au forage. En outre, cette disposition permet lorsque le dispositif tire une charge dans le conduit, le passage des cables de traction pour reporter les efforts de traction en tête du dispositif. On a précédemment défini le moyen de . blocage et de déblocage 8 du dispositif dans une conduite. Selon l'invention, le moyen de blocage et de déblocage 8 développe son action autour d'une couronne rigide 20 reliée aux platines 12, 13 par des moyens de liaison 21 autorisant les mouvements relatifs des platines 12, 13 entre elles. Dans un mode preféré de réalisation, chaque cellule 11 comporte reliee aux platines 12, 13 au moins une enveloppe 22 etanche, mais elastiquement déformable sous l'action des mouvements relatifs des platines 12, 13, laquelle enveloppe soustrait tant le réseau 16 que les moyens moteurs 9 à l'action d'agents environnants la cellule. Suivant une forme préférée de réalisation, l'enveloppe 22 est composee de deux parois 23, 24, chacune agencée sensiblement en soufflet cylindrique de révolution, l'une 23 interne délimitant le canal 18 entre les platines 12, 13, l'autre externe 24 délimitant globalement l'enveloppe externe de la cellule. De préférence, le moyen de liaison 21 reliant la couronne 20 aux platines 12, 13 est forme par la paroi externe 24 de l'enveloppe 22. Dans une autre forme de réalisation, le moyen de liaison 21 est formé d'une platine (non représentée) qui est reliée aux moyens moteurs 9 par tout moyen préservant le fonctionnement de la cellule. Quant au moyen de connexion 17 entre des réseaux 16 de cellules voisines, il est compose d'une pluralite d'organes de connexion 25, chacun associé à une voie du réseau et agencé selon une disposition semblable sur les deux platines extrêmes 12, 13 de c-haque cellule, laquelle disposition est reproduite identiquement sur chaque cellule. De préférence, les organes de connexion 25 sont disposes sur au moins un cercle sensiblement concentrique à l'axe de la cellule et selon une répartition angulaire globalement régulière. L'homme de l'art est à même de déterminer les moyens les plus appropriés en vue de constituer ces organes de connexion 25. L'homme de l'art est également à meme de déterminer les moyens d'association 14 intercellules de telle façon. qu'ils soient compatibles avec les organes de connexion 25, ou vice versa. De préférence, le réseau 16 est agencé sensiblement périphériquement à l'ensemble des moyens moteurs 9 de manière à dégager un volume cylindrique central suffisant pour constituer le canal 18. Selon l'invention, chaque voie de commande et/ou de transport d'énergie du réseau 16, interne à chaque cellule s'étend au moins entre deux organes de connexion 25 disposés chacun sur l'une des platines extrêmes 12, 13. Conformément à l'invention, au sein de chaque cellule 11 au moins celles des voies du reseau 16 sur lesquelles sont prélevées les informations de commande et/ou l'énergie destinee aux moyens de blocage 8 et/ou moteurs 9 propres à la cellule, sont equipees de moyens de selection 26 qui permettent de diriger sélectivement vers les moyens moteurs 9 ou de blocage ou de blocage 8 destinataires de l'énergie et/ou de l'information prélevée sur la voie concernée. L'homme de l'art est à même de determiner les moyens les plus appropriés en vue de constituer les moyens de sélection 26. De préférence, les moyens 26 seront manoeuvrables manuellement par l'opérateur qui assemble les cellules 11 en vue de constituer le dispositif. Dans une forme préférée de réalisation, les moyens 26 de selection sont de type approprie pour être commandés à distance. Dans une forme avantageuse de réalisation, chaque reseau 16 d'une cellule est conçu pour être aisement modifiable par l'homme de l'art. On peut ainsi concevoir une pluralite de dis-positifs établis sur la base de cellules de l'invention. Par exemple, tel que cela est représenté dans le dessin, on peut assembler des cellules de manière à constituer un dispositif au sein duquel les moyens moteurs 9 sont globalement alignés lorsque l'axe longitudinal du dispositif est rectiligne. A titre d'exemple, le dispositif précite est constitue de quatre cellules 11a à lid. Lors de la progression du dispositif les deux cellules extrêmes 11 a et lid assurent avantageusement principalement les fonctions de blocage dans le conduit tandis que les cellules médianes llb, llc assurent l'extension et la traction du dispositif, mais ce mode de progression est bien connu. On précise seulement que, pour obtenir l'extension et/ou la traction des cellules 11b, llc, les moyens moteurs 9 internes à chaque cellule sont commandés simultanement au moins au niveau de chaque cellule. En revanche, lorsqu'on veut imprimer une déformation courbe au dispositif par exemple en vue au niveau d'une intersection du conduit de lui faire suivre un conduit plutôt qu'un autre, il suffit au moment approprié de commander la déformation d'au moins un des moyens moteurs 9 immédiatement situés sur l'extérieur de la courbe. Contrairement au dispositif de l'art antérieur, la dimension diamétrale des conduits dans lesquels peut progresser le dispositif de l'invention, n'est pas limitée à la déformation maximale du moyen de blocage 8 dans le conduit. En effet, par la courbure d'au moins certaines des cellules dans des plans différents , on peut bien entendu avec un certain nombre de cellules, commander la formation non plus d'une courbe plane mais d'une courbe par exemple spiralée. A cet effet, on peut par exemple provoquer un déphasage angulaire entre des moyens moteurs 9 au moment de l'assemblage des cellules 11. Ainsi conformé le dispositif de l'invention peut ne prendre appui que par une generatrice contre la face intérieure des conduits de grand diamètre interieur. Pour progresser dans le conduit, le dispositif devra bien entendu comporter à chaque extrémité, au moins une spire alternativement de blocage et de blocage et ces spires extrêmes devront être reliées par une partie mediane déformable selon la direction de progression. La partie médiane pourra être un agencement sensiblement linéaire de cellules ou présenter une prédéformation spiralée extensible sensiblement dans l'axe du conduit par action sur les moyens moteurs 9 en conservant un rayon de courbure de la spirale légèrement inferieur à celui du conduit. Le blocage et le déblocage des spires dans le conduit s'effectuera par contact entre le conduit et les moyens 8 de blocage, et ce, sous l'action de ces moyens de blocage 8 et/ou des moyens moteurs 9. Bien que cela ne soit pas représente, on peut à l'aide d'un tel dispositif envisager la progression autour d'un conduit ou même totalement indépendamment d'un conduit. Compte tenu des nombreuses possibilités du dispositif, lorsque celui-ci est constitue de plus de deux cellules, il est prevu d'utiliser un-dispositif de commande à distance 10 mettant en oeuvre des moyens informatiques, de préférence, situés à l'entrée 7 du conduit. Grace à l'utilisation de tels moyens de commande à distance, il est tout à fait envisageable de commander le dispositif pour obtenir une progression tres prôche de la progression peristaltique que ce soit en configuration spirale ou linéaire ou encore en forme d'onde plane. Un tel dispositif peut également être rendu autonome et pour cela tracter sa source d'énergie. REVENDICATIONS 1. Dispositif de manipulation plus particulièrement mais non exclusivement, en vue du transport et du positionnement dans ou autour d'un conduit (2) de tout appareillage (3) d'investigation, d'exploration, de traitement voire de forage comprenant un corps (4) sensiblement longiligne qui, au moins à l'une de ses extrémités (5, 6), est pourvu de moyens alternativement de blocage et de déblocage (8) et dans sa partie médiane d'au moins un moyen moteur (9) permettant de faire varier unilatéralement la longueur du dispositif pendant le blocage de l'une de ses extremites CARACTERISE en ce qu'il est constitué d'un assemblage de cellules (11) comportant chacune - d'une part, interposés entre deux platines extrêmes (12, 13) sensiblement parallèles, chacune équipée de moyens d'association intercellules 14, au moins deux moyens moteurs (9a 9bs 9c) globalement identiques disposés approximativement parallèlement et répartis sensiblement uniformément autour de l'axe longitudinal de la dite cellule de manière à permettre, selon l'état de ces dits moyens moteurs (9) non seulement l'extension et la rétraction de la cellule 11 selon sa dimension longitudinale mais encore l'induction d'un décalage angulaire entre les plans des platines extrêmes (12, 13) et, - d'autre part, dans un plan sensiblement orthogonal à l'axe longitudinal, situé entre les deux platines extrêmes (12, 13) de la cellule (11), au moins un moyen de blocage et de blocage (8) développant son action sensiblement radialement à la dite cellule. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérise en ce que chaque cellule (11) comprend - d'une part, interpose entre ses platines (12, 13) au moins un réseau (16) interne de voies de commande et/ou de transport d'énergie, sur lequel réseau sont véhiculees sélectivement tant les informations contrôlées et/ou les énergies necessaires au fonctionnement de la dite cellule que celles nécessaires au fonctionnement des cellules suivantes et/ou de l'appareillage place en tête du dispositif et, - d'autre part, sur chaque platine (12, 13) au moins un moyen de connexion (17) indexé du tronçon de reseau interne à la dite cellule avec celui d'éventuelles cellules contigües et/ou l'éventuel appareillage (3) place en tête du dispositif. 3. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le moyen de blocage (8) developpe son action autour d'une couronne rigide (20) reliee aux platines (12, 13) par des moyens de liaison (21) autorisant les mouvements relatifs des platines (12, 13) entre elles. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que le moyen de connexion (17) est composé d'une pluralité d'organes de connexion (25) chacun associe à une voie du reseau et agence selon une disposition semblable sur les deux platines extrêmes de chaque cellule, laquelle disposition est reproduite identiquement sur chaque cellule. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérise en ce que chaque voie de commande et/ou de transport d'énergie du reseau -(16), interne à chaque cellule s'étend au moins entre deux organes de connexion (25) disposés chacun à l'une des platines extrêmes (12, 13). 6. Dispositif selon la revendication 5 caracterise en ce qu'au sein de chaque cellule (11) au moins celles des voies du réseau (16) sur lesquelles sont prélevees les informations de commande et/ou l'énergie destinée aux moyens de blocage ou de déblocage (8) et moteurs (9) propres à la cellule sont équipees de moyens de sélection (26) qui permettent de diriger sélectivement vers le moyen de blocage ou de déblocage ou moteur (8, 9) destinataire de l'énergie et/ou de l'information prélevée sur la voie concerne. 7. Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce que chaque cellule comprend, isole du réseau (16) interne et des moyens moteurs (9), un canal (18) sensiblement cylindrique, centré sur l'axe longitudinal de la dite cellule, et qui debouche au niveau des platines (12, 13) par une ouverture (19). 8. Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce que chaque cellule (11) comporte reliée aux platines (12, 13) au moins une enveloppe (22) étanche, mais élastiquement déformable slows l'action des mouvements relatifs des platines (12, 13), laquelle enveloppe soustrait tant le reseau (16 )que les moyens moteurs (9) à l'action d'agents environnants la cellule. 9 Dispositif selon la revendication 8 caracterise en ce que l'enveloppe (22) est composée de deux parois (23, 24), chacune agencée sensiblement en soufflet cylindrique de révolutiow, l'une (23) interne délimitant le canal (18) entre les platines (12, 13), l'autre (24) externe délimitant globalement l'enveloppe externe de la cellule. 10. Dispositif selon la revendication 9 caractérise en ce que le moyen de liaison (21) reliant la couronne (20) aux platines (12, 13} est formé par la paroi externe (24) de l'enveloppe (22).