Brevet FR2668198A1 — publié le 19920424

La présente invention se rapporte à une tête d'injection munie d'un ensemble de mesure dynamométrique et, plus particulièrement à une telle tête d'injection destinée à entraîner en rotation une tige de forage. Il existe deux types de dispositifs qui peuvent être utilisés sur un mât de forage pour entraîner en rotation un train de tiges Le premier, et le plus classique, est la table de rotation qui est montée sur le plancher du mât de forage et comporte une ouverture carrée ou hexagonale destinée à recevoir une tige d'entraînement de section complémentaire La table est mise en rotation et provoque ainsi la rotation du train de tiges. L'autre type de dispositif est la tête d'injection motorisée, o un moteur électrique ou hydraulique, monté adjacent au moufle mobile, est relié directement à l'extrémité supérieure du train de tiges Le moteur est ronté sur un chariot qui coulisse sur des rails disposés verticalement sur le mât permettant ainsi le déplacement du chariot tout en absorbant le couple généré lors du forage. D'autre part, il existe des ensembles de mesure dynamométrique qui sont destinés à être montés sur le train de tiges afin de pouvoir mesurer les efforts et capter les vibrations diverses de ce dernier qui sont générées lors du forage et qui peuvent être caractéristiques soit du comportement du train de tiges, soit de l'état d'usure de l'outil, ou encore du type de roche en cours de destruction. La demande de brevet FR 89 08649 déposée le 28 Juin 1989 au nom de la demanderesse décrit un tel ensemble de mesure dynamométrique pour tige de forage dans lequel une série de capteurs est montée sur un élément de tige de forage de longueur réduite, plus communément appelé "sub" Ce dispositif est monté sur l'extrémité supérieure du train de tiges en dessous de la clef automatique qui est disposée à la sortie du moteur.35 Malgré ces avantages, le positionnement de l'ensemble de mesure dynamométrique en dessous de la clef dynamométrique est une source de difficultés car, lors de certaines manoeuvres, par exemple le retrait de quelques éléments seulement du train de tiges tout en maintenant la circulation de la boue, il faut préalablement retirer l'ensemble de mesure Un temps supplémentaire, résultant de ce retrait et remontage de l'ensemble de mesure, s'ajoute, donc, à la manoeuvre. La présente invention a pour objet de pallier ces inconvénients en proposant une tête d'injection motorisée munie d'un ensemble de mesure dynamométrique qui est de construction simple, fiable et qui permet de réaliser tout type de manoeuvres sans démontage de l'ensemble de mesure. Pour ce faire, l'invention propose une tête d'injection motorisée, destinée à entraîner en rotation une tige de forage, comprenant un moteur muni d'un arbre principal caractérisée en ce que la tête d'injection comprend, de plus, un ensemble de mesure, comportant au moins un capteur, monté sur une prolongation de l'arbre principal adjacente à la sortie du moteur. D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après faite, à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue en perspective d'une tête d'injection motorisée munie d'un ensemble de mesure dynamométrique selon la présente invention, la figure 2 est une vue en perspective d'un ensemble de mesure destiné à être monté dans la tête d'injection de la figure 1. Sur la figure 1 est représentée une tête d'injection motorisée 10 montée fixe sur un chariot 12 muni de galets 14 qui lui permettent de coulisser sur deux rails 16 disposés30 verticalement et solidaires du mât de forage (non représenté) La tête d'injection 10 comprend un moteur 18 qui peut être électrique ou hydraulique et qui comporte un arbre principal 20 creux qui est relié par un roulement à une tête d'injection 22 également montée fixe sur le chariot 12 De35 manière classique, la tête d'injection est suspendue au crochet 24 du moufle mobile 26 qui fait partie du treuil du mât (non représenté). La tête d'injection 22 est alimentée en boue, de façon connue, par un conduit flexible 28 relié à une source de boue sous pression (non représentée) En dessous du moteur 18, et reliés à celui-ci par des bras de transmission de couple 30, se trouvent l'ensemble de clef automatique 32 et 34 de l'élévateur 36. Selon l'invention, l'ensemble de mesure dynamométrique 38 est disposé entre le moteur 18 et l'ensemble de clef automatique 32 et l'élévateur 36. Comme représenté sur la figure 2, l'ensemble de mesure dynamométrique, représenté en 38, comprend un arbre creux 40 qui peut être soit une prolongation de l'arbre principal 20, soit, dans un mode de réalisation préféré, un sous-ensemble destiné à être monté sur l'arbre principal 20 par un filetage (non représenté) et disposé adjacent à la sortie du moteur 18 L'arbre creux 40 comporte, à son extrémité inférieure, un filetage 42 mâle destiné à coopérer avec un filetage femelle correspondant à l'extrémité supérieure du train de tiges (non représentés). L'ensemble de mesure dynamométrique 38 comprend une série de capteurs montés fixes sur sa surface extérieure et formant un ensemble de mesure Dans l'exemple illustré, l'ensemble comporte deux jauges de traction 44 et 46, un couple 48, 50 de jauges de torsion, une jauge de température 52, un couple d'accéléromètres longitudinaux 54, 56, et trois accéléromètres transversaux 58, 60, 62 De plus, l'ensemble est muni d'un capteur de pression 64 Les données générées par les capteurs sont traitées par un circuit électronique de conditionnement 66 qui permet un multiplexage numérique des signaux Le circuit électronique est relié à une paire de pistes annulaires 68, 70 disposées autour de l'arbre 40 Un ensemble porte-balais 72, monté en rotation par rapport à l'arbre 40, est destiné à relever les signaux des pistes annulaires 68, 70 Cet ensemble 72 est relié à un connecteur 74 disposé sur une collerette 76 également montée libre en rotation sur l'arbre 40, le tout formant un ensemble collecteur tournant Les signaux sont envoyés à un centre de traitement éloigné du mât de forage par un câble de transmission 78 ordinaire Dans un mode de réalisation alternatif, les signaux peuvent être envoyés par radio ou par induction magnétique Un fourreau 80 est destiné à être monté sur la collerette 76 pour protéger les divers capteurs. Ainsi, grâce à la présente invention un ensemble de mesure centralisé est disposé de manière intégrale dans la tête d'injection motorisée de façon à ne pas nécessiter de manoeuvre supplémentaire de la part du foreur. REVENDICATIONS 1 Tête d'injection motorisée, destinée à entraîner en rotation une tige de forage, comprenant un moteur ( 18) muni d'un arbre principal ( 20) caractérisée en ce que la tête d'injection ( 10) comprend, de plus, un ensemble de mesure, comportant au moins un capteur ( 44 à 64), monté sur une prolongation de l'arbre principal ( 20) adjacente à la sortie du moteur ( 18). 2 Tête d'injection motorisée selon la revendication 1 caractérisée en ce que l'ensemble de mesure est disposé sur un sous- ensemble ( 40) destiné à être monté sur l'arbre principal ( 20) à la sortie du moteur ( 20). 3 Tête d'injection motorisée selon la revendication 1 ou 2 caractérisée en ce que l'ensemble de mesure est relié à un centre de traitement par un câble ( 78), le câble ( 78) étant relié aux capteurs ( 44 à 64) par un ensemble collecteur tournant. 4 Tête d'injection motorisée selon la revendication 1 ou 2 caractérisée en ce que l'ensemble de mesure est relié à un centre de traitement par radio ou par induction magnétique. Tête d'injection motorisée selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que l'ensemble de mesure comprend une jauge de torsion ( 48, 50), une jauge de traction ( 44, 46) et des accéléromètres ( 54 à 62).