Brevet FR2595749A1 — publié le 19870918

Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N" 4 429 743 décrit un système d'entretien et de réparation de puits utilisant de l'énergie sonique, transmise le long d'un train de tiges, dans diverses opérations d'entretien et de réparation de puits, telles que l'extraction d'une colonne perdue, le nettoyage de perforations, le garnissage par du gravier, le traitement à l'aide d'un liquide, etc. Dans ce système, l'énergie sonique produite par un oscillateur à masse à mouvement orbital est introduite dans le sommet d'une tige de forage afin de descendre le lono du train de tiges jusqu'à une zone de travail en fond de puits où l'énergie sonique est utilisée pour effectuer l'opération souhaitée. Il est décrit un dispositif particulier à mâchoires de serrage destiné à accoupler l'oscillateur et la structure de support à l'extrémité supérieure du train de tiges d'une manière amovible. La présente invention a trait à une forme modifiée de ce dispositif de serrage qui bloque plus fermement la tge de forage sur la structure de l'oscillateur de manière que l'énergie sonique ou acoustique soit transmise au train de tiges pendant tout le cycle vibratoire , meme en l'absence d'une grande force de rappel vers le haut. Ainsi, conformément au perfectionnement indiqué ci-dessus, il est possible d'appliquer une force vibratoire bidirectionnelle à la zone de travail, qu'une grande force de rappel vers le haut soit présente ou non, afin d'effectuer plus efficacement l'opération souhaitée. L'invention a donc pour objet un dispositif perfectionné de serrage destiné à accoupler de manière amovible un oscillateur sonique à un train de tiges L'invention a pour autre objet un dispositif de serrage destiné à accoupler un oscillateur sonique à un train de tiges de manière qu'un accouplement étroit soit réalisé pour permettre l'application d'une force vibratoire bidirectionnelle au train de tiges. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels - la figure 1 est une élévation avec arrachement partiel d'un système vibratoire d'entretien et de réparation de puits utilisant le dispositif de serrage selon l'invention ; - la figure 2 est une vue en bout du système de la figure I - la figure 3 est une illustration schématique du système de la figure 1, montrant sa caractéristique d'accouplement à basse impédance - la figure 4 est une coupe transversale illustrant l'élément de blocage à mâchoires d'une forme préférée de réalisation du dispositif de serrage selon l'invention ;; - la figure 5A est une élévation avec coupe partielle montrant un train de tiges installé dans les mâchoires de serrage de la forme préférée de réalisation - la figure 5B est une élévation avec coupe partielle montrant un train de tiges totalement mis en place dans les mâchoires de serrage - la figure 6 est une élévation de l'une des mâchoires de serrage utilisées dans la forme préférée de réalisation ; et - la figure 7 est une vue en plan de dessus d'une plaque à bride en deux parties utilisée dans la forme préférée de réalisation. Les figures 1 et 2 représentent une forme de réalisation de l'invention incorporée dans une machine d'entretien et de réparation de puits, telle que celle décrite dans le brevet N" 4 429 743 précité (cette machine étant notamment représentée sur les figures 9 à 11 du brevet précité). Etant donné que ce système (hormis le dispositif de serrage selon l'invention) est totalement décrit dans le brevet précité, il ne sera décrit ici que brièvement à titre de référence. Dans cette forme de réalisation, un accouplement b basse impédance est réalisé avec le train de tiges au moyen d'une chambre d'accumulation de gaz, allongée verticalement, de façon à former un ressort adaptable à air sous haute pression, comme décrit ci-dessous. Un oscillateur 16 à masse à mouvement orbital tel que décrit dans le brevet précité, est utilisé, le bâti 20 de cet oscillateur étant accouplé étroitement à une tige 36 au moyen de boulons 17. La tige -36 est serrée sur l'extrémité supérieure du train de tiges de forage (non représenté) au moyen de mâchoires 64 de serrage. Des moteurs hydrauliques 25 sont reliés à l'oscillateur 16 par l'intermédiaire d'une botte 28 d'engrenages et d'accouplements 40a à disques du type Schmidt. Les moteurs hydrauliques sont montés sur une embase 72 à l'aide d'éléments 70 de montage à ressorts. Une barre 76 de support est suspendue à une tour de forage ou analogue (non représentée). La barre 76 est reliée fixement à un cylindre 75 de ressort pneumatique, ce cylindre contenant un gaz comprimé (généralement de l'azote ou de l'air).Un piston 75a, qui est porté par l'extrémité supérieure d'une tige allongée 75b de piston, peut coulisser d l'intérieur du cylindre 75. L'extrémité inférieure de la tige 75b de piston est reliée fixement à la tige 36, par exemple par une liaison vissée convenable entre la tige du piston et la partie extrême supérieure de la tige 36. De cette manière, un ressort à air sous haute pression, souple et long, est formé par le volume du gaz situé au-dessous du piston 75a. Un accouplement à basse impédance est donc assuré entre l'oscillateur et la tige 36 grâce à la grande longueur de la masse de gaz à l'intérieur du cylindre, ce qui assure une faible raideur du ressort ainsi que l'accord (en variation de force par unité de déplacement), quand bien même la charge statique peut être très grande. En référence à présent à la figure 3, celleci illustre schématiquement le fonctionnement de cette forme de réalisation. Des formes d'ondes 78 illustrent la configuration des ondes stationnaires de l'énergie vibratoire le long du train de tiges de forage 58 étant donné les effets du ressort allongé 75 à air sous haute pression. Comme on peut le voir, un ventre de vibration apparat à l'extrémité supérieure du train de tiges de forage étant donné les caractéristiques de l'accouplement à basse impédance établi. La structure décrite jusqu'à présent est décrite plus complètement dans le brevet N 4 429 743 précité. L'invention a trait au dispositif 64 à mâchoires de serrage et aux organes associes qui seront à présent décrits en détail. C En référence à présent aux figures 5A à 7, on voit que les mâchoires de serrage 64 comportent des moitiés similaires qui sont jointes l'une à l'autre pour former un cylindre creux, les parties de tête 64a des mâchoires étant retenues au moyen d'un assemblage à plaque annulaire 67 à bride qui est formé de deux moitiés ajustées au-dessous des parties de tête 64a, autour d'une partie décolletée 64c. Les parties de tête 64a sont reliées au corps principal des mâchoires par une partie décolletée 64c. La plaque à bride est reliée à une bride 36a de la tige 36 au moyen de boulons et écrous 37. L'extrémité du train de tiges 58 comporte un joint de tiges classique 58a qui lui est fixé au moyen d'un bouchon d'extrémité spécial 58b monté sur l'extrémité éloignée du joint de tige.Un élément 65 de blocage des mâchoires, que l'on peut mieux voir sur la figure 4, est utilisé pour fixer les mâchoires 64 à l'extrémité supérieure du joint de tige . Dans sa position installée, l'élément 65 de blocage est appliqué contre la bride 64b à l'extrémité inférieure des mâchoires. Des is 80 de maintien, qui sont vissées dans la tige 36, sont descendues et serrées contre le dessus 64a des mâchoires de serrage, tandis que des vis 81, qui sont vissées dans les mâchoires de serrage, sont serrées contre le bouchon 58b de maintien afin de retenir fermement les mâchoires de serrage sur le train de tiges. Comme on peut le voir sur la figure 5A, les mâchoires de serrage sont serrées sur le train de tiges de forage de-la manière suivante : on fait glisser vers le haut l'élément 65 de blocage des mâchoires jusqu'à l'extrémité supérieure des mâchoires, ce qui permet à ces dernières d'être écartées. On introduit entre les mâchoires, comme représenté, l'extrémité du train de tiges de forage 58, le joint de tige 58a et le bouchon 58b de maintien. Puis on fait descendre l'élément 65 de blocage des mâchoires jusqu'au bas des mâchoires de serrage comme montré sur la figure 5B, ce qui maintient les mâchoires fermées contre le train de tiges de forage, le joint de tige et le bouchon de maintien. On serre ensuite les vis d'arrêt 80 et 81 contre les mâchoires de serrage et le bouchon de maintien, respectivement, de façon à réaliser un accouplement serré entre les mâchoires et le train de tiges de forage. il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Système d'entretien et de réparation de puits destiné à produire et faire descendre de l'éner- gie sonique le long d'un train de tiges (58) jusqu'à une zone de travail en fond de puits, le système, qui comprend un oscillateur (16) à masse à mouvement orbital pour produire l'énergie sonique, étant caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif à mâchoires de serrage destiné à accoupler de façon amovible l'oscillateur au train de tiges, ce dispositif comprenant deux mâchoires similaires (64) de serrage formant chacune une moitié longitudinale d'un cylindre creux et comportant chacune une partie de tête (64a), un corps principal, une partie décolletée (64c) en retrait par rapport à la partie de tête qu'elle relie à une extrémité du corps principal, et une bride (64b) à l'autre extrémité du corps principal, un ensemble à plaques annulaires à bride (67) ajusté au-dessous de la partie de tête et autour de la partie décolletée, une tige (36) reliée à l'oscillateur, l'ensemble à plaques à bride reliant les mâchoires à la tige, et un élément (65) de blocage des mâchoires destiné à retenir les mâchoires serrées contre l'extrémité supérieure du train de tiges lorsque celui-ci est introduit entre les mâchoires, l'élément de blocage des mâchoires comprenant un élément annulaire plat dont le diamètre intérieur est au moins aussi grand que le diamètre extérieur du corps principal et qui est monté de façon coulissante sur le corps principal et peut être réglé en position le long de ce dernier, l'élément de blocage des mâchoires portant contre la bride située à l'autre extrémité du corps principal afin de maintenir les mâchoires dans une position fermée de serrage contre le train de tiges. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble à plaques à bride comprend deux parties de plaque plane , semi-circulaires et similaires. 3. Système selon la revendication 7, caractérisé en ce que le train de tiges comporte un joint de tige relié à son extrémité, ce joint de tige comportant un bouchon d'extrémité (58b) à son extrémité éloi gnée, ledit joint étant introduit et retenu entre les mâchoires. 4. Système selon la reveddication 3, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un premier groupe de vis de maintien (80) qui sont visses dans la tige (36) et serrées contre la partie de tette (64a) et un second groupe de vis de maintien (81) qui sont vissées dans le corps principal et serrées contre le bouchon d'extrémité, afin de serrer fermement les mâchoires de serrage sur le train de tiges pour lui transmettre de l'énergie sonique durant tout le cycle vibratoire de l'oscillateur.