Brevet FR2674462A1 — publié le 19921002

On connaît dans la technique des procédés et dispositifs de forage pour la pose de tubes, de câbles et analogues de quelques centimètres de diamètre. Ces procédés et dispositifs mettent en oeuvre des têtes de forage qui sont déplacées à l'extrémité de trains de tubes entraînés en rotation et déplacés axialement par des mécanismes appropriés. Certains dispositifs mettent en oeuvre des têtes de forage par abrasion, d'autres assurent le forage par projection de fluides, notamment par projection d'eau ou de bentonite ou d'autres boues amenées sous très haute pression à au moins une buse d'injection que comporte la tête de forage. Il est important de pouvoir suivre le cheminement de la tête de forage afin d'en modifier, le cas échéant, la trajectoire. Pour cela, on utilise immédiatement en arrière de la partie de forage de la tête une douille qui contient un émetteur, le plus souvent un générateur de fréquence appropriée dont les signaux peuvent être reçus depuis la surface du sol. Quel que soit le procédé de forage retenu, les parties externes de la tête de forage sont soumises à des contraintes de torsion, de flexion, de pression et surtout d'abrasion. De ce fait, elles sont réalisées en acier. Mais l'acier empêche la propagation ou réduit considérablement l'intensité de la transmission des fréquences émises pour le repérage. On est ainsi conduit à prévoir dans la partie de la tête qui contient au moins l'antenne d'émission une fenêtre en matière perméable aux fréquences émises. Ces fenêtres sont difficiles à réaliser et elles constituent un point faible de la tête qui est détruite en cas de rupture de la fenêtre, puisque cela conduit à endommager ou à détruire l'antenne et les composants de la fréquence émise par le générateur de fréquence. La présente invention crée un nouveau procédé pour la fabrication d'une douille d'usure pour têtes de forage qui remédie aux inconvénients existant jusqu'à présent. Conformément à l'invention, le procédé pour la fabrication de douilles d'usure pour dispositif de forage contenant un générateur de fréquence de repérage de la tête est caractérisé en ce qu'on prépare au moins un corps en matière synthétique; en ce qu'on munit au moins une extrémité du corps d'une bague en acier à haute résistance à l'abrasion faisant saillie par rapport à la périphérie du corps; en ce qu'on dépose à la périphérie du corps une matière à haute résistance à l'abrasion et perméable à la fréquence de repérage suivant une épaisseur compensant la saillie formée par la bague; et en ce qu'on munit le corps de moyens pour sa liaison avec au moins une partie d'une tête de forage. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Une forme de réalisation de l'objet de l'invention est représentée, à titre d'exemple non limitatif, au dessin annexé. La fig. 1 est une élévation schématique, en partie arrachée, d'une tête de forage faisant application d'une douille d'usure réalisée conformément à l'invention. La fig. 2 est une coupe-élévation éclatée d'une partie de la tête de forage et de douilles d'usure. La fig. 1 montre en 1 une tête de forage qui comporte un corps 2 destiné à être assemblé de façon connue en soi à un train de tubes non représenté puisque le train de tubes n'a pas un rapport direct avec l'invention. Egalement de manière connue, la tête de forage 1 est entraînée en rotation et déplacée axialement par l'intermédiaire du train de tubes. L'extrémité 3 de la tête représentée est légèrement inclinée de manière connue et comporte au moins un buse de projection 4 pour un fluide de forage à haute pression amené par un canal 5 passant à travers la tête de forage 1 à laquelle il est distribué par les trains de tubes. Ainsi que cela est connu, le fluide projeté par la buse 4 permet d'effectuer un forage en continu suivant une trajectoire rectiligne lorsque la tête 1 est simultanément entraînée en rotation et poussée axialement. Lorsque le mouvement de rotation imprimé à la tête 2 est arrêté et que le fluide de forage est projeté tout en continuant à tendre à faire avancer la tête, celle-ci fore suivant une courbure correspondant à son inclinaison. Pour permettre un repérage constant de la tête de forage 1 tant en ce qui concerne sa position axiale que sa position angulaire, elle contient un générateur de fréquence schématisé en 6 qui est alimenté par une batterie 7 et qui comporte une antenne schématisée en 8. L'antenne est, par exemple, constituée par une ferrite ou par un autre moyen connu dans la technique. Pour permettre l'émission de la fréquence générée par le générateur 6 et transmise par l'antenne 8, au moins la partie du corps 2 qui contient l'antenne 8 est disposée dans une douille 9 perméable à la fréquence émise. La douille 9 comprend au moins un segment 9a dont le corps 10 tubulaire est réalisé en matière synthétique. Il a été trouvé selon l'invention particulièrement avantageux pour la réalisation du corps 10 d'utiliser une matière synthétique prise parmi les résines composites élaborées sous haute pression. Parmi ces résines, on a utilisé la résine mise dans le commerce par la société Rhone Poulenc US, désignée sous la marque Torlon et présentant la référence 4301 qui est une résine chargée de graphite présentant les caractéristiques suivantes - densité - 1,45 - allongement - 6 % - résistance à la flexion 190 N/mm2 à 23-C 80 N/mm2 à 2600C - module d'élasticité en flexion = 6550 N/mm2 à 230C - 4070 N/mm2 à 2600C - résistance à la compression - 210 N/mm2 à 23 C - module d'élasticité en compression - 4800 N/mm2 à 230C - résistance au cisaillement - 110 N/mm2 à 23'C - résistance au choc - 6.1 cm.kgF/cm d'entaille à 230C - dureté Rockwell E - E 72 - température de déformation sous charge (1.86N/mm2) - 2740C - coefficient de dilatation thermique linéaire = 2.7 10-5 - conductibilité thermique - 0.53 W/0C.m - résistance au feu - 94 U.O - absorption d'eau - 0.22 % L'extrémité du corps 10 est usinée pour présenter un décolletage 11 destiné à être revêtu d'une bague de protection 12.Il a été trouvé avantageux pour la fabrication de la bague 12 d'utiliser un acier dit Sensi de la Société Aubert et Duval portant la référence Z 180 CT W 13 caractérisé par une résistance à la rupture en flexion de 200 kg/mm2 et présentant une dureté superficielle égale à 54 RC, les caractétiques ci-dessus étant conférées à l'acier après mise en forme de la bague, par un traitement thermique avec stabilisation. La bague 12 est mise en place par emboîtement à force et le corps 10 est ensuite usiné à ses extrémités pour présenter des tronçons d'extrémité 13 rectifiés permettant d'assurer une étanchéité au moyen de joints toriques 14 (fig. 1) avec la partie du corps 2 contenant au moins l'antenne ainsi qu'exposé dans ce qui précède. L'épaisseur de la bague 12 est choisie compte tenu du diamètre du décolletage 11 pour qu'elle fasse saillie au-delà de la périphérie 10a du corps 10, d'environ 0,5 à 1 mm, de préférence 0,8 mm. Une opération suivante de fabrication consiste à revêtir la périphérie externe 10o d'une matière 15 résistant à l'abrasion. Une matière appropriée est constituée par un revêtement céramique présentant la composition suivante - Si 02 0.09 % - Ti 02 39.82 % - Fe2 03 0.02 % - A12 03 60.07 % Une céramique de cette nature est produite par la Société Hermann C. Stark, à Berlin, sous la dénomination- Amperit 745.0 Le dépôt de la céramique est réalisé avantageusement au moyen d'une torche à plasma, ce qui permet d'obtenir un revêtement d'une dureté supérieure à 600 HU 03 et présentant une porosité inférieure à 5%. L'épaisseur de matière 15 est choisie pour que les génératrices de la paroi extérieure soient alignées avec les génératrices externes de la ou des bagues 12. Dans l'exemple représenté, le segment 91 composite décrit dans ce qui précède est muni d'une seule bague 12 à son extrémité, l'autre extrémité présentant un décolletage 16 fileté pour permettre le vissage d'un taraudage 17 que présente un second segment 9 destiné à être aligné avec le segment 9a de la même façon qu'un tube d'un train de tubes. Le segment 9b se trouvant au-delà de la zone d'émission de la fréquence de repérage de la tête de forage peut être réalisé en acier, par exemple un acier du même type que celui décrit en ce qui concerne la bague 12. Le segment 9b peut aussi être réalisé de la même manière que le segment 9a, c'est-à-dire en résine synthétique revêtue d'une matière à haute résistance à l'abrasion. On ne sortirait pas du cadre de l'invention en réalisant les deux segments 9a, 9h en une seule pièce en résine synthétique revêtue de matière à haute résistance à l'abrasion et, dans ce cas, il serait avantageux de prévoir une bague 12 à chacune des deux extrémités de la douille pour assurer sa protection et, en particulier, la protection des extrémités du revêtement en matière 15 à haute résistance à l'abrasion. Dans ce qui précède, la matière à haute résistance à l'abrasion a été indiquée être constituée par une céramique. D'autres matières peuvent être utilisées, par exemple un composé alumine-titane 60/40 déposé également à la torche à plasma ou par un autre moyen connu de la technique. Les matières synthétiques de même que les matières 15 destinées à constituer la matière à haute résistance à l'abrasion étant perméables aux fréquences de repérage normalement émises qui sont de l'ordre de 85 MGz, le repérage de la tête de forage 1 est grandement facilité par rapport aux réalisations connues mettant en oeuvre des têtes métalliques. L'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation, représenté et décrit en détail, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. En particulier, la douille 9 peut être prévue pour être libre en rotation par rapport au corps 2 comme représenté à la fig. 1. Elle peut aussi être fixée au corps 2 pour tourner avec lui au moyen d'au moins une clavette 18. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour la fabrication de douilles d'usure pour dispositif de forage contenant un générateur de fréquence de repérage de la tête, caractérisé - en ce qu'on prépare au moins un corps (10) en matière synthétique, - en ce qu'on munit au moins une extrémité du corps (10) d'une bague (12) en acier à haute résistance à l'abrasion faisant saillie par rapport à la périphérie externe (10fui) du corps (10); - en ce qu'on dépose à la périphérie du corps (10) une matière (15) à haute résistance à l'abrasion et perméable à la fréquence de repérage suivant une épaisseur compensant la saillie formée par la bague (12), et - en ce qu'on munit le corps (10) de moyens pour sa liaison avec au moins une partie d'une tête de forage (1). 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on forme un décolletage et un filetage (16) à une extrémité du corps (10) pour constituer un moyen de jonction. 3 - Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on forme au moins un tronçon d'extrémité rectifié (13) à l'intérieur du corps (10) pour constituer un moyen de jonction. 4 - Procédé selon l'une des revendications 1 a 3, caractérisé en ce qu'on réalise le corps (10) de la douille en résine synthétique du type des résines composites élaborées sous haute pression. 5 - Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la résine présente les caractéristiques suivantes - densité E 1.45 - allongement - 6 % - résistance à la flexion - 190 N/mm2 à 23ZC 80 N/mm2 à 260'C - module d'élasticité en flexion - 6550 N/mm2 à 230C 4070 N/mm2 à 260 C - résistance à la compression - 210 N/mm2 à 23-C - module d'élasticité en compression - 4800 N/mm2 à 23-C - résistance au cisaillement - 110 N/mm2 à 230C - résistance au choc - 6.1 cm.kgF/cm d'entaille à 23 C - dureté Rockwell E - E 72 - température de déformation sous charge (1.86N/mm2) - 274"C - coefficient de dilatation thermique linéaire 2.7 10-5 - conductibilité thermique - 0.53 W/0C.m - résistance au feu - 94 U.O - absorption d'eau - 0.22 % 6 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le corps (10) est revêtu d'une matière à haute résistance à l'abrasion constituée par un alliage à base d'alumine. 7 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le corps (10) est revêtu d'une matière à haute résistance à l'abrasion constituée par une composition alumine-titane à 60/40. 8 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la matière à haute résistance à l'abrasion est constituée par - Si 02 0.09 % - Ti 02 39.82 % - Fe2 03 0.02 % - A12 03 60.07 % 9 - Le produit industriel nouveau constitué par une douille d'usure pour tête de forage à émetteur de repérage obtenue conformément à l'une des revendications 1 à 8. 10. Douille selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle est fixée à la tête de forage. 11. Douille selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle est reliée par des joints toriques (14) à la tête de forage.