Brevet FR2588914A1 — publié le 19870424

1. L'invention concerne un dispositif d'ouverture pour tiges de forage, destiné à un équipement de forage à allon- ges de tiges, comprenant une poutre d'avancement, une per- foratrice mobile le long de la poutre d'avancement, un cen- treur de retenue de tige de forage, ledit centreur étant supporté sur la poutre d'avancement et positionné suivant un axe de forage, un mécanisme de rotation pour la rotation de la tige de forage et un centreur de serrage de la tige de forage, celui-ci étant positionné entre le centreur de retenue et la perforatrice. Dans le forage mécanisé avec allonges de tige, les tiges de forage individuelles sont montées et démontées au moyen de dispositifs d'ouverture spéciaux utilisés ensemble avec les centreurs de retenue. Le centreur de retenue est positionné de façon fixe à l'extrémité opposée de la poutre d'avancement par rapport à la perforatrice et a pour but, d'une part de guider la tige de forage au démarrage du fora- ge et, d'autre part, d'accrocher la tige de forage et de la retenir quand la perforatrice ou la tige de forage est dé- montée. Le dispositif d'ouverture a pour but de bloquer la tige de forage de manière qu'elle ne puisse pas tourner lors- que la tige de forage doit se séparer de l'embout par rota- tion et de faire tourner la tige de forage lorsqu'elle est séparée par rotation d'une tige de forage retenue par le centreur de retenue. On connait déjà l'utilisation d'un mécanisme de rota- tion séparé comme dispositif d'ouverture, o ledit mécanisme est déplacé vers l'axe de forage à partir du côté de la pou- tre d'avancement, avec un centreur de serrage séparé posi- tionné entre le centreur de retenue et la perforatrice. Le mécanisme de rotation peut ainsi être déplacé dans la direc- tion de l'axe de forage, tout au moins sur une distance cor- respondant à la longueur du filetage de la tige de forage, tandis que le centreur de retenue est fixe dans le sens du forage. Toutefois, ce type de dispositif d'ouverture a un in- convénient, en ce que le mécanisme de rotation exige un espa- ce important sur le côté de la poutre d'avancement et qu'il est lourd en raison de ses galets de rotation. Le brevet US 3 851 714, le brevet GB 1 302 109 et la demande DE-OS-1 775 409 divulguent différents types de dispo- sitifs d'ouverture reliés à une perforatrice, que l'on dépla- ce avec celle-ci et grace à quoi une tige de forage peut être bloquée sur l'embout quand la tige est séparée par rotation par la perforatrice d'une tige de forage retenue par le cen- treur de serrage. Un inconvénient de ce type de dispositif d'ouverture est'qu'il augmente la masse de la perforatrice, que sa struc- ture est complexe et qu'il est sujet à détérioration en rai- son des vibrations de la machine. La présente invention a pour objet de fournir un dis- positif d'ouverture évitant lesdits inconvénients et de struc- ture plus simple et plus légère. Cet objet est atteint au moyen d'un dispositif d'ouverture conforme à l'invention, ca- ractérisé en ce que le mécanisme de rotation est relié au cen- treur de retenue fixe pour sa rotation et que le centreur de serrage est muni d'organes d'actionnement pour le déplacement dudit centreur de serrage dans le sens dudit axe de forage. L'invention est basée sur l'idée qu'à la place d'un blocage des tiges de forage positionnées dans le trou de fo- rage pour qu'elles ne tournent pas et pour faire tourner la-ti- ge de forage positionnée sur la poutre d'avancement, pour ou- vrir le raccord d'accouplement fileté situé entre les deux, ce qui est un procédé antérieur, les tiges positionnées dans le trou de forage sont mises en rotation et la tige de forage po- sitionnée sur la poutre d'avancement est bloquée sans possibi- lité de rotation. Ainsi, le centreur de retenue, grâce à quoi les tiges de forage sont serrées de toute façon, est amené en rotation, ce qui fait qu'aucun mécanisme de rotation indépen- dant n'est nécessaire et que la structure est rendue plus sim- ple et plus lécrère. Le centreur ait ainsi a la fois ccmme iryen de ser- rage et comme moyen de rotation, ce qui assure la rapidité de fonctionnement du dispositif d'ouverture. Celui-ci permet aussi l'emploi de tiges de forage standard, à manchons. La structure du dispositif d'ouverture peut être sim- plifiée en réalisant le centreur de retenue de telle sorte que le mouvement de rotation effectue automatiquement et si- multanément l'accrochage de la tige de forage et sa retenue. Une forme de réalisation préférée de l'exécution de ce type de fonctionnement est décrite dans la demande co-pendante de la demanderesse, déposée en même temps que la présente de- mande. L'invention va être décrite ci-après de façon plus dé- taillée en se référant aux dessins joints o: la Fig.1 est une vue de dessus représentant schémati- quement un équipement de forage pourvu d'un dispositif d'ou- verture conforme à l'invention, la Fig.2 est une vue de c6té plus détaillée de l'équi- pement de forage, la Fig.3 est une vue en coupe du centreur de retenue prise suivant la ligne III-III de la figure 2, la Fig.4 est une coupe axiale du centreur de retenue, la Fig.5 est une vue en coupe du centreur de retenue prise suivant la ligne V-V de la figure 4, et les Figs.6A à 6G sont des vues de dessus de différen- tes phases de l'opération de l'équipement de forage durant l'ouverture d'un train de tiges de forage. Les Fias. 1 et 2 des dessins représentent un équipement de forage à allonges de tiges comportant une poutre d'avance- ment allongée 1 et une machine de forage 2 pouvant se dépla- cer le long de celle-ci. Un centreur de retenue 3 est monté de façon fixe à une extrémité de la poutre d'avancement et un centreur d'accrochage 4 d'un côté de la poutre, de telle sor- te que le dispositif d'ouverture conforme à l'invention est constitué par ledit centreur de retenue et le centreur de ser- rage. L'axe de guidage du centreur de retenue est positionné 4 2588914 d'une manière connue en soi sur l'axe de forage A formant un prolongement de l'embout 5 de la machine de foraqe. La structure du centreur de retenue 3 est décrite d'une façon plus détaillée sur les figures 4 et 5. Un manchon de support 7 est monté en rotation sur unboútier 6 fixé à la poutre d'avancement, ledit manchon étant pourvu de glissières de guidage annulaires 8, 9 disposées excentriquement par rap- port à l'axe A du centreur de retenue, aux extrémités oppo- sées de celui-ci. Des mâchoires séparées 10, 11 en forme de plaque sont montées sur les glissières de manière à être com- primées radialement de façon coulissante l'une contre l'autre sous le guidage d'une chape 12 montée en rotation à l'inté- rieur du manchon de support. Des plaques de friction 13 sont montées entre les surfaces d'extrémité du bottier et les ex- trémités de la chape de support. La périphérie extérieure du manchon de support est pourvue d'une couronne dentée 14 et un moteur de rotation hydraulique 15 est fixé sur le boîtier, ledit moteur étant accouplé à la couronne dentée par un engrenage intermédiaire. Le montage est agencé de telle façon que lorsque le manchon de support effectue une rotation dans le boîtier, les glissières contraignent les mâchoires à se déplacer radiale- ment l'une vers l'autre ou à s'écarter l'une de l'autre, sui- vant le sens de rotation du manchon de support, étant donné que les plaques de friction tendent à s'opposer à la rotation de la chape de support et des mâchoires en même temps que le manchon. Quand le mouvement de rotation du manchon de support se poursuit, les mâchoires saisissent une tige de forage qui dépasse du manchon de support et ne peuvent plus se déplacer par rapport audit manchon, de telle sorte que les mâchoires et la tige de forage tournent en même temps que le manchon de support. La structure du centreur de serrage 4 est représentée d'une façon plus détaillée sur la figure 3. Le centreur de serrage comprend un rail de support 16 à montage pivotant sur la poutre d'avancement, parallèlement à celle-ci, au moyen de bras de pivot 17. Le rail support un chariot 18 muni de machoires 19, l'une fixe et l'autre mobile en direc- tion de la mâchoire fixe au moyen d'un vérin hydraulique 20. Des vérins hydrauliques 21 sont prévus pour le pivotement du rail de support, de façon que les mâchoires puissent être mobiles en direction de l'axe de forage A et vers le côté de la poutre d'avancement, respectivement, à l'aide desdits vérins 21. Un vérinde déplacement hydraulique 22 est monté entre le chariot et le rail de support pour assurer le déplacement du chariot le long du rail sur une certaine-distance. Le rail de support est pourvu en outre d'un centreur intermédiaire fixe 23 à distance du chariot 18, pour suppor- ter la tige de forage. Le dispositif d'ouverture fonctionne de la façon sui- vante: Un trou 24 est percé dans la roche par la perforatri- ce 2 au moyen des tiges de forage 25 et 26, fig. 6A. Le train de tiges de forage est retiré (B) du trou en écartant la perforatrice de la roche, de façon qu'un rac- cord d'accouplement 26a de la première tige 26 soit position- né au niveau des mâchoires 10, 11 du centreur de retenue 3, Fig.6B. Le centreur de serrage 4 est tourné (C) vers la posi- tion de serrage au moyen des vérins de pivotement 21, de tel- le sorte que les mâchoires 19 du centreur de serrage et le centreur intermédiaire 23 soient positionnés autour de la se- conde tige de forage 25. Les mâchoires sont bloquées (D) en prise avec la tige de forage à l'aide du vérin 20. La perfora- trice est tournée (E) vers l'arrière de manière que l'embout 5 soit séparé par rotation d'un raccord d'accouplement 25a de la seconde tige de forage 25, Fig.6C, et la perforatrice est déplacée (F) en position rétractée, Fig.6D. Les mâchoires 10, 11 du centreur de retenue 3 sont bloquées (G) en prise sur un raccord d'accouplement 26a de la première tige de forage 26 en faisant pivoter (H) le centreur 3 de façon que la tige commence à tourner avec le centreur. La seconde tige 25, bloquée sans possibilité de rotation au moyen du centreur de serrage 4 et supportée par le centreur intermédiaire 23, est déplacée axialement (J) en même temps que le centreur de serrage au moyen du vérin de déplacement 22, en s'éloignant de la première tige. La première tige est ainsi séparée par rotation de la seconde tige qui reste soutenue par le centreur de serrage et le centreur intermédiaire Fig. 6E. Le centreur de serrage 4 est tourné (K) vers le cô- té de la poutre d'avancement à l'aide du vérin de pivotement 21, à la suite de quoi-la seconde tige de forage est écartée de l'axe de forage A. La perforatrice suit un déplacement (L) adjadent au centreur de retenue et l'embout (M) est tourné (M) pour venir en prise avec le raccord d'accouplement 26a de la première tige, Fig.6F. Le centeur de retenue est ensuite tourné en sens op- posé de manière que la première tige soit libérée du centreur de retenue. Enfin, la perforatrice est déplacée (N) vers sa position initiale, de manière que la première tige soit extrai- te du trou de forage, Fig.6G. L'équipement est alors prêt à être déplacé vers un autre point o le trou suivant doit être foré. Afin d'accélérer le processus de démontage du train de tiges, il est possible de séparer par rotation (E) l'em- bout 5 du raccord d'accouplement 25a de la seconde tige, en même temps que le raccord d'accouplement 26a de la première tige (H) est séparé par rotation de la seconde par rotation du centreur de retenue. La perforatrice est ainsi entraînée vers l'arrière plus rapidement, en synchronisation avec le mouvement du vérin de déplacement 22. Les dessins et la description correspondante ont uniquement 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 de disposer le centreur de serrage de manière à coopérer avec une cassette à tiges dans laquelle le centreur de serrage envoie une tige de forage libérée du train de ti- ges et de laquelle le centreur de serrage reçoit une tige de forage à fixer à un train de tiges. Si la tige de forage est longue, un centreur intermédiaire supplémentaire peut être prévu entre le centreur de retenue et la perforatrice pour supporter la tige au cours du forage. Le centreur intermé- diaire peut avoir toute structure adéquate connue. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'ouverture pour tiges de forage d'équipement de forage à allonges de tiges comprenant: - une poutre d'avancement (1), - une perforatrice (2) mobile le long de la poutre d'avancement, - un centreur de retenue (3) pour tige de forage, ledit centreur étant supporté sur la poutre d'avancement et positionné sur un axe de forage (A), - un mécanisme de rotation (15) pour la rotation de la tige de forage, et - un centreur de serrage (4) pour la tige de forage, ledit centreur étant positionné entre le centreur de retenue et la perforatrice, caractérisé en ce que le mécanisme de rotation (15) est relié au centreur de retenue fixe (3) pour assurer la rotation de celui-ci et, - que le centreur de serrage (4) est pourvu d'un moyen d'actionnement (22) pour le déplacement dudit centreur de serrage dans le sens dudit axe de forage (A). 2. Dispositif d'ouverture selonla revendication 1, caractérisé en ce que le mécanisme de rotation (15) est relié de manière à déplacer les moyens de serrage (10, 11) du cen- treur de retenue (3) entre une position de retenue pour ser- rer la tige de forage et une position de desserrage. 3. Dispositif d'ouverture selon la revendication 2, caractérisé en ce que le centreur de retenue (3) est pourvu d'un manchon de support (7) mis en rotation par le mécanis- me de rotation (15), en ce que les moyens de serrage (10,11) sont montés dans le centreur de retenue de façon à pouvoir être déplacés radialement par rapport au manchon de support et en ce que ledit manchon de support est muni de aglissières de guidage (8) pour as- surer le déplacement des moyens de serrage, lesdites glissiè- res étant excentriques par rapport à l'axe de rotation (A) du manchon de support. 4. Dispositif d'ouverture selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le centreur de serrage (4) est monté de façon mobile sur un rail de support (16) et relié audit mécanisme d'actionnement (22) pour assurer le déplacement de celui-ci le long du rail de support. 5. Dispositif d'ouverture selon la revendication 4, caractérisé en ce que le rail de support (16) est monté en rotation sur la poutre d'avancement (1) et relié au moyen d'actionnement (21) pour assurer le déplacement du centreur de serrage pour le rapprocher dudit axe de forage (A) et l'en écarter.