Brevet FR2588913A1 — publié le 19870424

L'invention concerne un dispositif d'ouverture pour équipement de forage à allonges de tige dont le centreur comprend: un boîtier un manchon de support à trou débouchant,pour une ti- ge de forage,monté en rotation dans ledit boîtier, des moyens de serrage montés de façon mobile dans le manchon de support,pour serrer la tige de forage et, des moyens pour déplacer lesdits moyens de serrage afin de les rapprocher ou de les écarter l'un de l'autre. Dans le forage mécanisé au moyen d'allonges de tige, on utilise un centreur de retenue pour guider la tige de forage au début de l'opération de forage et pour retenir la tige de forage à l'ouverture de la perforatrice ou de la tige de forage.Le centreur de retenue est positionné à l'extrémité opposée de la poutre d'avancement par rapport à la perforatrice. En plus du centreur de retenue, il faut prévoir un mécanisme de rotation des tiges individuelles, relié à la poutre d'avancement, extérieurement à celle-ci. Une tige mise en place sur la poutre d'avancement peut être amenée en rotation pour être démontée de la tige maintenue sans possibilité de rotation par le centreur de retenue, en déplaçant le mécanisme de rotation vers le centre du forage et en serrant ainsi la tige de forage. Un centreur de retenue et un mécanisme de rotation séparés occupent un volume important et sont lourds. Le grand nombre d'organes de manoeuvre rend le fonctionnement et la structure compliqué et lent. Le brevet finnois 66 052 décrit un dispositif d'ouverture pour allonges de tiges,prévu pour être accouplé en rotation à la perforatrice,tout en restant axiàlement fixe. Le dispositif d'ouverture est pourvu de moyens de serrage susceptibles de se déplacer entre une position de serrage et une position de desserrage lorsqu'un manchon de support est déplacé axialement par rapport à un boîtier,au moyen d'un vérin hydraulique.Un inconvénient de ce disposi- tif d'ouverture est qu'il doit être raccordé à la perfora- trice et qu'il nécessite l'emploi d'un centreur de retenue classique à l'extrémité de la poutre d'avancement. La présente invention a pour objet de réaliser un dispositif d'ouverture qui évite les inconvénients mention- nés plus haut et qui est susceptible de fonctionner comme un ensemble indépendant,pour retenir et ouvrir les tiges de forage. Cet objet est réalisé au moyen d'un centreur de retenue conforme à l'invention, caractérisé en ce que: -le manchon de support est relié à un mécanisme de rotation pour assurer la rotation du manchon autour de l'axe du trou débouchant,et que -le manchon de support est pourvu de glissières pour les moyens de serrage,lesdites glissières étant disposées de manière qu'un mouvement de rotation du manchon de sup- port par rapport aux moyens de serrage effectue un déplace- ment des ouvertures des moyens de serrage les écartant d'une position de desserrage de la tige alignée et, de façon correspondante,vers la position alignée,selon la di- rection de rotation du manchon de support. L'invention est basée sur l'idée que le centreur de retenue et le mécanisme de rotation sont combinés pour créer un dispositif d'ouverture dans lequel il est possible d'utiliser le mouvement de rotation,non seulement pour la rotation des moyens de serrage du dispositif en vue de l'ouverture des tiges de forage,mais aussi pour le déplace- ment desdits moyens de serrage entre la position de serrage de la tige et la position de desserrage de celle-ci.Le dis- positif d'ouverture peut être monté à l'extrémité de la poutre d'avancement de la perforatrice,à la place d'un cen- treur de retenue non rotatif antérieur. La structure est simple,légère et commode d'utilisation étant donné qu'elle comprend plusieurs opérations simultanées. L'invention va être décrite d'une façon plus détail- lée ci-après,en se référant aux dessins joints dans les- quels: 3 2588913 la Fig.l est une vue axiale en coupe d'une forme de réalisation préférée d'un dispositif d'ouverture conforme à l'invention, les Figs.2 et 3 sont des coupes prises suivant les lignes II-II et III-III, respectivement, de la Fig.l, les Figs. 4 et 5 sont, respectivement, une coupe axiale partielle et une vue de dessus du manchon de support du dispositif, les Figs.6 et 7 sont, respectivement, une vue latérale et une vue en coupe de la chape de support du dispositif, les Figs.8 et 9, ainsi que les figures 10 et 11il cor- respondantes, sont une vue intérieure et une vue de dessus, respectivement, des deux moyens de serrage du dispositif, et les Figs.12 et 13 représentent schématiquement l'idée du fonctionnement du dispositif d'ouverture conforme à l'in- vention, en position de desserrage et en position de serrage, respectivement. Le dispositif d'ouverture représenté sur la Fig.l des dessins est prévu pour être monté sur une poutre d'avancement d'un équipement de forage à allonges de tige, sur l'extrémité côté roche de la poutre d'avancement. Le dispositif d'ouverture comprend un boîtier 1, muni d'un trou débouchant 2, prévu pour être fixé sur la poutre d'avancement de manière que l'axe A du trou se raccorde à l'axe de forage de la poutre. Un manchon de support 3 est monté en rotation sur le boîtier, de manière que le trou du manchon soit coaxial au trou 2 du bottier. Le manchon de sup- port forme deux glissières cylindriques 4, 5 dont les axes sont parallèles à l'axe A du manchon de support et qui, néan- moins, sont disposées excentriquement sur les côtés opposés de l'axe, comme on peut le voir sur les Figs.4 et 5 en parti- culier. Le dispositif d'ouverture comprend en outre deux moyens de serrage constitués par des mâchoires en forme de plaque, 6 et 7. Les surfaces extérieures des mâchoires sont pourvues de surfaces cylindriques correspondant aux glissiè- 4 2 5 2588913 res 4,5 du manchon de support, de telle sorte que la mâ- choire 6 comporte une surface de guidage 8 correspondant à la glissière 4 et que l'autre mâchoire est munie de surfa- ces de guidage 9 correspondant à la glissière 5,comme il en ressort des figures 8 et ll,en particulier.Une surface pla- naire des mâchoires est munie d'une ouverture de serrage semi-cylindrique 10,disposée excentriquement par rapport à la surface de guidage de la mâchoire afin que lorsque les surfaces planaires des mâchoires sont disposées l'une contre l'autre,les ouvertures sont disposées,soit en ali- gnement, soit écartées mutuellement,suivant que les surfa- ces de guidage 8,9 des mâchoires sont déplacées l'une par rapport à l'autre ou en alignement mutuel. Une chape de support 11 est montée en rotation dans le manchon de support et dotée de plaques d'extrémité cy- lindriques 12 et de bras 13 disposés entre les deux.La dis- tance entre les bras 13 de la chape correspond à l'épais- seur de la paire de mâchoires,ce qui fait que les mâchoires peuvent coulisser entre les bras. Les bras ont pour but de maintenir les mâchoires comprimées l'une contre l'autre. Le dispositif comprend en outre un mécanisme de ro- tation 14 composé d'un moteur hydraulique 15 fixé au bol- tier du dispositif.Un engrenage 16,fixé au moteur hydraulique, engrène avec un engrenage intermédiaire 17,monté sur le bottier et qui,de son côté,engrène avec une couronne dentée extérieure 18 formée sur le manchon de sup- port. Le bottier est fermé par un couvercle 19 et des pla- ques de friction 20 sont disposées entre ledit couvercle et l'extrémité de la chape de support ainsi qu'entre l'extrémité intérieure du bottier et l'extrémité opposée de la chape de support. Le dispositif d'ouverture fonctionne de la façon suivante: Lors du forage de la roche,la tige de forage passe par le trou 2 du boitier.Lorsque le manchon de support est amené en rotation dans une position telle par rapport aux 2 5 82588913 mâchoires que les ouvertures des mâchoires sont en alignement,comme repré- senté sur la Fig.12, les mâchoires sont dégagées de la tige de forage. La tige de forage est ainsi susceptible de tourner librement dans le dispositif d'ouverture. Lorsque la couronne dentée du manchon de support est entraînée en rotation par le moteur hydraulique, les plaques de friction ont tendance à empêcher la chape de support et, par suite, les mâchoires, de tourner avec le manchon de sup- port. Par suite, les glissières excentriques du manchon de support compriment les mâchoires l'une vers l'autre en direc- tion de leur plan de division commun, ce qui fait que les ouvertures des mâchoires sont écartées l'une de l'autre, com- me représenté sur la Fig.13. La tige de forage est ainsi-cen- trée sur l'axe de forage, c'est-à-dire sur l'axe A du boú- tier, puis est enfin bloquée pour tourner avec le manchon de support. La chape de support commande le coulissement mutuel des mâchoires. Lorsque la couronne dentée du manchon de support est soumise à une rotation en sens opposé, les glissières excen- 26 triques du manchon de support exercent une pression pour écarter les mâchoires l'une de l'autre afin que les ouvertu- res se rapprochent mutuellement et que la tige de forage soit soulagée de la pression des mâchoires. Le dispositif d'ouver- ture agit ici simplement comme un centreur de retenue pendant l'opération normale de forage. Lorsque la couronne dentée poursuit sa rotation, les mâchoires sont à nouveau déplacées l'une vers l'autre, de sorte que la tige est bloquée en rota- tion avec le manchon de support. Il faut noter que le dispositif d'ouverture est sus- ceptible de fonctionner, à la fois comme centreur de retenue classique et comme mécanisme de rotation pour l'ouverture de la tige ou de l'embout fileté. Le couple requis, grâce auquel les mâchoires sont dé- placées en position de serrage et la tige de forage commence à tourner avec le dispositif d'ouverture, est obtenu par le serrage désiré des plaques de friction. Les dessins et la description s'y référant ont unique- ment pour but d'illustrer l'idée de l'invention. Dans ses détails, le dispositif d'ouverture conforme à l'invention peut varier en restant dans le cadre des revendications. Il est possible d'utiliser d'autres types de moyens de serrage à la place de mâchoires en forme de plaques, par exemple des roues à excentrique ou des pistons radiaux se déplaçant entre une position de serrage et une position de desserrage de la tige de forage. 7 2588913 REVENDICATIONS -1. Dispositif d'ouverture pour équipement de forage à allonges de tiges, dont le centreur comprend: - un bottier (1), - un manchon de support (3) pourvu d'un trou débou- chant pour une tige de forage, monté en rotation sur ledit boîtier, - des moyens de serrage (6, 7) montés de façon mobile dans le manchon de support, pour serrer la tige de forage et, - des moyens pour déplacer les moyens de serrage l'un vers l'autre et les écarter l'un de l'autre, caractérisé en ce que le manchon de support (3) est relié à un mécanisme de rotation (14) pour assurer la rotation du manchon autour d'un axe (A) du trou débouchant, et que le manchon de support est pourvu de glissières de guidage (4, 5) pour les moyens de serrage (6, 7), lesdites glissières étant disposées de maniè- re qu'un mouvement de rotation du manchon de support par rap- port aux moyens de serrage effectue un déplacement des ouver- tures (10) desdits moyens de serrage à l'écart d'une position de desserrage de tige alignée et, d'une façon correspondante, vers la position d'alignement, suivant le sens de rotation du manchon de support. 2. Dispositif d'ouverture selon revendication 1, caractérisé en ce que le manchon de support (3) est muni d'une couronne dentée (18) coopérant avec le mécanisme de rotation (14). 3. Dispositif d'ouverture selon revendication 1, caractérisé en ce que le manchon de support (3) est muni de glissières de guidage cylindriques (4, 5) pour les moyens de serrage (6, 7), de telle sorte que lesdites glissières s'étendent parallèlement à l'axe (A) du trou débouchant du manchon de support et sont disposées excentriquement sur les côtés opposés dudit axe. 4. Dispositif d'ouverture selon revendication 3, 8 2588913 caractérisé en ce que les moyens de serrage (6, 7) sont constitués par des mâchoires essentiellement en forme de plaques, pourvues toutes deux de surfaces de guidage (8, 9), pressées contre les glissières correspondantes (4, 5) du manchon de support, en des points diamétralement opposés des glissières, et que les mâchoires sont pourvues de surfaces planes pressées de façon coulissante l'une contre l'autre, de telle sorte que des ouvertures (10) soient formées dans lesdites surfaces planes pour serrer la tige de forage. 5. Dispositif d'ouverture selon revendication 4, caractérisé en ce qu'une chape de support (11) est montée en rotation dans le manchon de support (3) et que les moyens de serrage (6, 7) sont disposés sans possibilité de rotation mais de façon à coulisser radialement dans ladite chape pour maintenir les dits moyens de serrage pressées l'un contre l'autre. 6. Dispositif d'ouverture selon revendication 5, caractérisé en ce que des plaques de friction (20) sont mon- tées dans le bc tier afin de s'appliquer sur la chape de support (11) de manière que lesdites plaques de friction ten- dent à empêcher la chape de support et les moyens de serrage (6, 7) de tourner avec le manchon de support (3).