FR 2474093 A1 19810724 FR 8026566 A 19801215 -1- Dans le brevet des EUA n0 4 184 545, délivré le 22 janvier 1980, on a décrit un appareil qui est actionné par le courant de boue et qui utilise de l'huile hydraulique, des pompes et autres appareils, plus complètement décrits et représentés dans ce brevet, pou- forzer des signaux de sortie qui représentent, sous une forme codée, les variables présentant de l'intérêt. La présente invention a pour objet un appareil utilisé à des fins similaires mais nui comporte un circuit hy- 1C Crauliqo qui utilise un dinpositiú générateur de si- gnanu de sortie à robinet & solénoides actionnés élec- t2iu-uement. A cette fin, l'appareil est déclenché par 1'arrgt des activités de forage de sorte que certaines variablea peuvent être codées et transmises à la sur- face. A titre d'exemple, trois variables qui présentent de l'intérêt pour déterminer la situation au fond d'un trou de sonde sont, notamment, la direction, l'incli- naison et l'orientation. L'inclinaison est la déviation de l'outil à l'emplacement qu'il occupe au fond du trou 2C par rapport à une direction verticale déterminée par un fil à plomb. La direction est la direction azimutale du trou mesurée en utilisant le nord comme référence. L'o- rientation se rapporte à la position de rotation de l'outil par rapport à un côté choisi de l'outil. L'in- clinaison est typiquement comprise à l'intérieur d'un intervalle de 0 à 90 degrés au maximum tandis que la direction et l'orientation peuvent toutes deux être comprises à l'intérieur d'un intervalle maximal de 360,0 degrés. Ces variables sont mesurées et codées. Le procédé de codage utilise un étranglement réglable -2 - dans l'outil pour étrangler ou renforcer la contre- pression dans le trajet d'écoulement de la boue à tra- vers l'outil. On peut détecter cette variation de pres- sion à la surface en détectant les variations de pres- sion dans la conduite d'écoulement de la boue lorsque de la boue est envoyée dans le train de tiges. Compte tenu de ce qui précède, le présent ap- pareil peut 8tre résumé brièvement comme étant un outil de mesure pendant le forage qui est monté dans le train de tiges. Il est compatible avec un train de masses- tiges et est, de préférence, disposé dans le train de masses-tiges au voisinage du trépan de forage. A cette fin, il comporte des raccords mâle et femelle classiques et est traversé par un passage axial pour la distribu- tion de la boue de forage. L'appareil utilise un bou- chon de tête qui est monté dans le trajet d'écoulement de la boue et qui répond à la pression de la boue de forage. Ce bouchon est refoulé vers le bas en réponse à la pression de pompage de la boue et son déplacement vers le bas met en charge un circuit hyrdraulique. Le circuit hydraulique utilise un robinet à quatre voies à trois positions qui est actionné par des solénoides pour commander un étranglement formé dans le trajet d'écou- lement de la boue. L'étranglement est rendu important c5 ou est ouvert à sa capacité maximale pour former, ain- si, des impulsions de pression. Les impulsions de pres- sion ont une durée variable pour coder le signal qui présente de l'intérêt. La variable qui présente de l'intérêt est ainsi engendrée sous forme d'un signal électrique pour actionner un solénoïide. Pour que l'on puisse comprendre de façon dé- taillée la manière suivant laquelle les caractéristi- ques, avantages et buts de la présente invention ci- dessus mentionnés ainsi que d'autres qui appara tront ultérieurement, sont atteints, une description -lus -) - complète de l'invention sommairement résumée ci-dessus sera donnée ci-apr&s en se référant à ses modes de réa- lisation représentés sur les dessins annexés qui font partie de la présente description. On doit noter, ce- pendant, que les dessins annexés ne représentent que des modes de réalisation caractéristiques de l'invention et ne doivent pas être considérés comme en limr.itant la portée étant donné que la présente invention peut com- porter d'autres modes de réalisation tout aussi effi- 1C caces. Dans les dessins: la Fig. 1 est une vue qui omporte les parties 1A à 1G, ces diverses vues représentent collectivement de manière détaillée l'outil de mesure pendant le fo- rage de l'appareil de la présente invention, de haut en bas; la Fig. 2 est un graphique de la variation de pression par rapport au temps qui représente un procédé de codage des variables du fond du trou de sonde au moyen de variations de pression, cette figure contenant également les définitions de certaines variables; et la Fig. 3 est un schéma hydraulique simplifié de l'appareil représenté dans la présente demande de brevet. On se référera tout d'abord à la Fig. 1A étant donné que l'on décrira l'outil de haut en bas. La description se rapportera essentiellement à la Fig. lA puis ensuite on passera " la description de la Fig. 1B et des autres éléments. Etant donné que la descrip- 3C tion sera effectuée en décrivant l'outil de haut en bas, il sera utile, dans certains cas, de se référer au fonctionnement de pièces de l'outil situées à un emplacement plus bas de l'outil qui n'aura pas encore été décrit à ce stade. Dans tous les cas, la descrip- tion sera effectuée en admettant cue l'outil est monté -4- dans un train de tiges qui comporte typiquement des centaines ou des milliers de mètres de tiges de forage. Le train de tiges est raccordé à une conduite d'écoule- ment de boue qui fournit la boue au train de tiges à partir de la tgte du puits pendant que le fore.age s'ef- fectue. L'outil de mesure pendant leorage est disposé immédiatement au-dessus du trépan de 'oraSe. Le trépan de forage est guidé et son mouvement ou trajet est di- rigé par un certain nombre de masses-tiges rigides disposées imudiatement au-dessus du trépan de forage. L'outil de la présente invention est monnté entre les masses-tiges ou au-dessous de celles-ci. La Fig. 1A représente l'appareil de l'inven- tion dans une vue essentiellement en coupe, l'outil de la présente invention étant désigné par la réference générale 400. L'outil 400 est un outil de mesure pen- dant le forage qui comporte des raccords mâle et fe- melle (qui n'ont pas été représentés pour plus de clar- té) lui permettant d'être monté dans un train de tiges. La Fi. 1A montre cue l'outil a un épais corps ou enve- loppe tubulaire extérieure 401 qui a une épaisseur de paroi importante afin de lui donner une résistance cou- venable et ajouter du poids au trépan de forage de sorte que l'outil peut fonctionner à peu près à la ma- 2-> nire d'une masse-tige. Les masses-tiges sont générale- ment considérées comme étant des tiges de forage ayant des parois extrêmement épaisses pour donner du poids et de la rigidité au trépan de forage afin que-le trou reste vertical ou rectiligne. Lalgré l'incorporation 3C des nas;es-tiîes, de nombreux puits dérive-t ou dé- vient par rapport à une direction verticale exacte. L'outil de la présente invention sura décrit conmme un appareil qui mlesure l'importance de cette dérive. On code la dérive ou déviation en mesurant trois variables. :5 Ces variables sont l'inclinaison sur la verticale, la -5- direction, c'est-à-dire la direction azimutale du trou dévié, et l'orientation de l'outil par rapport à un côté choisi de l'outil. Comme on le comprendra, chacune de ces trois variables doit être mesurée par rapport à un point de référence. La boue est refoulée dans le train de tiges et s'écoule dans l'outil 400 à paroi épaisse. Le trajet d'écoulement est interrompu par un bouchon de tête 402 qui est un bouchon en forme d'ogive relativement large et légèrement fuselé positionné dans le trajet d'écou- lement de la boue de façon à être poussé vers le bas, en considérant la Fig. 1A, par le courant de boue. Le bouchon de tête 402 est accouplé par un accouplement vissé a un raccord creux vertical intérieurement file- té 40C3. Le raccord 403 est intérieurement fileté à son ea:tremité supérieure pour recevoir le bouchon de tête 402 et est intérieurement filé à son extrémité infé- rie na:-04 pour recevoir un manchon tubulaire interne 4C5 de petit diamètre. Le manchon 405 est un élément à paroi mince concentrique avec la paroi extérieure épaisse 401. Le raccord 403 comporte trois filetages. Il2omporte en effet, en outre, un filetage inférieur externe 406 qui permet au raccord 403 d'être vissé dans un élément tubulaire 407 qui est disposé concen- triquement autour du manchon tubulaire 405. L'élément tubulaire 407 et le manchon tubulaire 405 sont tous deux vissés sur le raccord 403, le raccord maintenant les extrémités supérieures dans une relation fixe entre elles et assurant ainsi le positionnement concentrique de ces deux éléments. L'épaisseur de paroi du raccord délimite un espace annulaire 408 qui est situé au- dessous du raccord 403 et entre les deux manchons tubu- laires 405 et 407. Cet espace constitue une cavité annulaire dont l'extrémité supérieure a son étanchéité assurée par plusieurs joints d'étanchéité disposés au -6- niveau des filetages 404 et 406 pour empêcher les fuites hors de l'espace annulaire 408. L'espace annu- laire 408 est destiné à recevoir de l'huile à une pres- sion accrue. La référence 409 désigne un troisième manchon ou manchon extérieur fixé au manchon tubulaire 407 et ces deux manchons se déplacent solidairement. Le man- chon 409 remplit une partie importante de surface de section transversale intérieure de l'outil pour délimi- ter ainsi un espace annulaire 410 d'écoulement de la boue. L'espace annulaire 410 communique avec le train de tiges situé au-dessus et finalement également avec le trépan de forage situé au-dessous pour distribuer la boue de forage. L'espace annulaire 410 s'étend sur toute la longueur de l'outil 400 représenté dans les diverses parties de la Fig. 1. La boue s'écoule dans l'espace annulaire 410 sauf dans les parties inférieures de l'outil que l'on décrira ultérieurement. Une bague d'étranglement 412 est positionnée dans une rainure interne taillée dans l'épaisse paroi extérieure 401. La bague d'Gtrannlement 412 est immobi- lisée en place et ancrée d'une manière appropriée quel- conque. La bague d'étranglement 412 porte une seconde bague d'étranglement 413 qui s'étend radialenent vers l'intérieur de façon ainsi à limiter l'écoulement à travers la bague d'étranglemento L'emploi D'une bague formée de plusieurs segments permet un assemblage re- lativement facile étant donné que la bague 412 peut être fabriquée en pièces séparées ou segments, puis adaptée dans la rainure et nue la bague 413 peut être ensuite repoussée vers le bas à partir du sommet de l'outil jusqu'à l'emplacement représenté. L'ensemble de bague d'étranglement représenté sur la Fig. 1A - coopère avec le manchon 409 de plus grande section transversale. Comme on l'observera, le bouchon de tête -r- _ 402 a été représenté dans la position haute. Lorsque le bouchon est repoussé 1égrement vers le bas, l'é- coulement est fortement limité. Ceci accroft la chute de pression entre les deux côtés de l'étranglement. Inévitablement, il en résulte qu'une force plus impor- tante est appliquée au bouchon de tête 402 et le re- pousse vers le bas. Le bouchon se déplace vers le bas jusqu'à ce qu'il ait franchi l'ensemble de bague d'é- tranglement représente sur la Fig. 1A. Ce déplacement IC vers le bas est utile pour des raisons qui seront dé- crites ci-dessous. Le déplacement vers le bas du bou- chon de tête 402 est accompagné d'un déplacement des manchons tubulaires 405, 407 et 4C9. Lorsque cette ac- tion se produit, l'espace annulaire 408 a sa capacité volumique réduite. Un épaulement 414 est prévu pour recevoir l'extrémité de queue inférieure du manchon 409. Le manchon 409 constitue ainsi un élargissement extérieur qui entoure complètement l'extrémité supérieure de l'en- semble télescopique représenté sur la Fig. I pour modi- fier d'une manière commandée l'étranglement du courant de boue au niveau de la bague d'étranglement, modifiant, de ce fait, la force appliquée au bouchon de tête 402. Une bague de blocage 415 est fixée autour du raccord 403 au niveau de l'extrémité supérieure du manchon 4C09. La bague de blocage 415, en combinaison avec l'épaule- ment 414, immobilise le manchon 409 autour de l'extremi- té supérieure de l'ensemble télescopique. La bague 415 est une bague en carbure pour réduire l'usre provoquée par le courant de boue. L'élément tubulaire 405 est intérieurement creux et il délimite une cavité centrale fermée ou obturée 416 qui constitue une chambre de stockage que l'on décrira ultérieurement. La cavité 416 n'est pas en communication avec l'espace annulaire 408. r., On examinera maintenant la Fig. 18 et on no- tera que l'épaisse ou forte paroi extérieure 401 se prolonge sur toute la longueur de l'outil. Le trajet 410 d'écoulement de la boue se prolonge de la même manière. Le manchon tubulaire interne plus petit 405 se prolonge egalement. Ceci prolonge également la ca- vité annulaire 408 dont la fLoncuion sera comprise ci- après. la référence 417 désigne un raccord creux qui constitue un artifice de fabrication du fait qu'il in- terrompt certains des éléments tubulaires. Il est plus facile de fabriquer des éléments tubulaires courts que des éléments tubulaires longs. En outre, le raccord 417 supporte et aligne un second élément tubulaire ex- térieur 418. Pour ainsi dire, l'élément tubulaire exté- rieur 407 représenté sur la Fig. 1A se termine et est monté télescopiquement par rapport au second élément tubulaire 418 au niveau du raccord creux 417. Grace à l'emploi d'un ensemble de joints d'étanchéité 419 et de -Liletages appropriés, l'élément tubulaire exté- rieur 407 est assemblé au raccord creux 417. L'ensemble de joints d'étanchéité empêche les fuites hors de l'es- pace annulaire 408. L'espace annulaire 408 reçoit de l'huile quiest de temps à autre placée sous une haute pression et l'espace 408 se prolonge sur la Fig. lB. Cet espace est appelé chambresu cavité à huile à haute pression. La référence 420 désigne une cavit6 annulaire représentée sur la Fig. lB comme formée au niveau du 3C raccord creux 417. La cavité 420 reçoit de la gr isse ou de l'huile de grassage d'une consistance relativement importante. Du fait qu'il se produit un mouvement de coulissement, il est preferable d'utiliser une graisse obturante et lubrifiante. La graisse est emmasasinée dans la cavitz annulaire 420 après avoir ét_ admise par - 9un orifice 421 formé dans le raccord creux 417. Une ba-ue de graissage 422 ferme la partie inférieure de la cavité annulaire 420. La bague de graissage 420 est repoussée vers le haut pour comprimer le lubrifiant, cette action étant produite par un ressort 423 reçu dans une ouverture annulaire évidée dans le raccord creux- 417. Cette ouverture annulaire vidée reçoit la barue de graissage 422 et, au-dessous d'elle, le res- sort 423. Le ressort est, à son tour, maintenu en place par un jonc d'arrêt 424 monté dans une rainure de ré- ception de jonc d'arrut taillée dans la paroi inté- rieure du raccord. Le lubrifiant contenu dans le raccord creux 4z17 est appliqué contre la face extérieure du second éliment tubulaire extérieur 418. Il emp8che la péné- tration de la boue de forage au-delà du raccord creux 41?7. On se référera maintenant à la Fig. 1C sur laquelle on voit que les éléments tubulaires 405 et 418 se prolongent également dans cette vue et que l'espace 408 se prolonge de mCme entre eux. Pour que la transition entre les vues soient plus complète, on notera que l'espace 410 d'écoulement de la boue se prolonge également. La cavité centrale 416 se pro- longe également. On rappellera que l'espace annulaire 408 contient de l'huile qui est quelquefois maintenue à une pression relativement élevée et cet espace est, de ce fait, appelé le côté haute pression du circuit hydraulique. Un raccord central 425 a été représenté sur la Fig. 1C aligné par une série d'ailettes 426 qui s'é- tendent vers l'extérieur pour positionner le raccord 425 par rapport à l'épaisse paroi extérieure qui en- toure l'espace 410 d'écoulement de la boue. Les ai- lettes 426 n'entravent pas l'écoulement de la boue et -10- elles sont disposées dans au moins trois emplacements de façon à centrer l'équipement concentriquement à l'in- térieur de l'espace 410 d'écoulement de la boue. La référence 427 désigne un élément tubulaire extérieur qui est vissé sur le raccord central 425. Le raccord 425 sert d'élément prolongateur ou de liai- son, et, ainsi, il assemble le second élément tubulaire extérieur 418 au troisième él1ment tubulaire extérieur 427. Ces deux 61é6ments prolongent conjointement la ca- vité annulaire 408 à huile à haute pression. La Fig. 1' montre également que l'élément tubulaire intérieur 4C05 est concentrique avec le raccord central 4^5. La cavi- té annulaire 400 s'étend au-dessous juscu'à un bouchon obturateur plein 428 qui est vissé dans l'intérieur du manchon tubulaire interne 405. Le bouchon 428 obture complètement la cavité centrale 416 et, ainsi, la ter- mine. Le bouchon 428 est vissé en appui contre l'épau- lement inférieur ou épaulement d'extrémité du manchon. En outre, une prise électrique désignée par la réfé- rence 429, est vissée dans le bouchon 42E. La cavité centrale située audessus du bouchon 42& constitue un espace pour recevoir une batterie d'accumulateurs tubu- laire, non représentée. De préférence, la batterie est montée avec un certain jeu aans l'espace et elle est raccordée à travers le bouchon au moyen de la prise électrique 429. Le bouchon 428 est assemblé au manchon tubu- laire interne ou plus petit 405 et est disposé concen- triquement à l'intérieur du troisième élément tubulaire extérieur 427. Le trajet d'écoulement formé par l'espace 408 se prolonge au-delà du bouchon 428. Le bouchon 428 comporte une bague inférieure 430 qui comporte:n épau- lement orienté vers le bas. La bague 4-0 est centrée par des ailettes 431 cui s'étendent dans l'espace annu- laire 408. Ceci prolonge le trajet d'écoulement à haute pression. _11 - La référence 439 désigne un second manchon tubulaire intdrieur qui est en butée contre la bague 430. La bague 430 est un mécanisme d'alignement et elle comporte un épaulement interne orienté vers le bas qui reçoit le second élément tubulaire intérieur 433. Le second élément tubulaire intirieur 433 forme ainsi un prolongement du premier élément tubulaire intérieur 405 représenté dans la partie supérieure de la Fig. IC. Les deux él1ments tubulaires forment et prolongent ainsi l'espace annulaire 4C8. La bague 430 comporte un épauleuent orienté vers le bas contre lequel est en appui un ressort héli- coïdal 435. Le ressort hélicoidal 435 repousse les éléments tubulaires vers le haut étant donné qu'il est en appui contre la bague 43C. Le second élément tubu- laire 433 délimite une cavité interne 436, représentée en partie sur la Fig. 1C et en partie sur la Fig. ID. La cavité 436 a un espace suffisant pour recevoir une prise de courant électrique 437 qui permet la transmis- sion du courant électrique par des fils électriques, qui n'ont été représentés qu'en partie, à partir de la batterie positionnée au-dessus du bouchon 42e. La prise de courant 437 est raccordée à un bottier scellé 4S38 d'équipement électronique qui a été représenté sur la Fig. 1D. Ce bottier contient l'équipement électronique approprié pour le fonctionnement de l'appareil. Poursuivant la description, on se référera maintenant à la Fig. 1D qui montre une bague de transi- tion 439 disposée autour du bottier de l'équipement C Llectronicue. la bague 453 comporte mn peaule-.ent orienté vers le haut qui est en appui contre le second manchon tubulaire intérieur 433. Une bague d'arrêt 44C0 est positionnée autour du boúti'r de l'équipement électronique 438, à un niveau inf rieur à l'intérieur du corps. La bague d'arrêt 44G comporte un 5pauleLent -q - oriante vers 13 au- pour recevoir le ressort hélicoi- dal 435 cui est ainsi en appui contre la bague d'arrêt 44C. La bague d'arrgt 44CG est naintenue en place par une vis de blocace 441 et maintenue alignée par un jeu d'ailettes 442. Les ailettes 442 coopèrent avec le troisieme élément tubulaire exterieur 427 pour aligner les pièces de façon qu'elles-puissent effectuer un mouvement télescopique concentrique et ces ailettes prolongent le trajet d'écoulement de l'huile sous pres- IC sion. Com::-e on l'observera en considérant la 2ig. 1D, le ressort hélicoïdal 435 s'étend sur une partie importante de la lonCueur de l'outil. En outre, il ap- plique une force engendrée par la d6for2mation élastiúue qui agit audessous du bouchon de tête 4C2 représenté sur la Fi. IA: pour repousser le bouchon vers le haut lorsque cette action est permise. La partie de l'outil représentée sur la Fig. 1D cor-rorteAn racvord central 444 fixé au boftier 43C. C de l'éequipemerInt electronique et centré a l'intriur du troisigma l.ment tubulaire extérisur 4-27. Le rac- cord 444 est maintenu en position centrée par une série d'ailettes 447. Le raccord 444 comporte un filetage ex- térieur 445 disposé autour de sa partie inférieure qui l'assemble à un 'groiièTMe elmueIlt tub-ulaire rin -rieur 445. '. nt tubulaire intérieur 446 constitue un prolongement des autres léments tubulaires intérieurs, tels que le second l1ment tubulaire intérieur 433. Comme on le comprendra, cet élément se prolonge sur la C 2i'. 1S, dont 'a partie supérieure re-résente l'os.ace a boue annulaire-o 410, le troisième élément tubulaire extérieur 427, le troisième él1ment tubulaire i.tn rieur A44 et l'espace annulaire 4C qui se prolone entre les l'rLGents tubulaires. Le troisième élément tubulaire in- "5 t-rieur 446 délimite ainsi un espace fornrant une cav-té -1 9 - intcrieure supplémentaire utilisée pour recevoir le câblage électrique et le bottier de l'équipement élec- tronique. Sur la Fig. lE, la réf rence 448 désigne un raccord scellé qui porte un jeu de bornes 4'9 d'alimen- tation électr-que disposées intérieurement et qui sont raccordées par des fils conducteurs enroulés en serpen- tin au bo tier 438 de l'équipement électronique. Des joints d'étanchéité sont prévus de sorte que les fuites IC le long des bornes lectri-ues 449 sont empêch6es. Les bornes 449 d'alimentaion lectricue permettent l'éta- blisseaent d'une connex:ion,électrique avec un bottier 4'.1 de solnodes. Dans ce cas également, les fils lecri ues entre le bctier 451 et les bornes d'ali- len-a,é.on électrique 4-49 n'ont pas été représentés. e r:accord scellé 448C est assemblé par vissage à un * ratcord 452 au moyen de filetages 453. Les deux élé- muts 44& et 452 sont V''isss ensemble de la manière représentso et des joints d'étanchéité sont, naturelle- ment, utilisés. L'accouplement par vissage que l'on vient de d.crire interrompt la cavité annulaire ou es- pace d'écoulement 408. Cet espace est prolongé par des fentes 454 qui sont -.aillées dans les filetages 453. Ces fentes prolongent le trajet d'écoulement annulaire. A ce point, les fentes permettent au trajet d'écoule- ment de passer d'un er-placeesnt annulaire représenté au sommet de la Fig. lE jusqu'à l'intérieur du raccord r52. Le trajet _''cuule-ent se poursuit ainsi a l'inté- rieur du raccord 452. En outre, le raccord 448 est vis- sé au troisième -émen' tubulaire extérieur 427 par nl'inerm.diaire du raccord 452. A ce point, un croise- mernt a été achevé par lequel un espace annulaire repré- senté dans la partie supérieure de la Fig. IE est trans- fora en un trajet d'écoulement d'huile à haute pres- sion centralise à l'int'_rieur d'un unique liment tubu- _-14- laire 452. Le raccord 452 a une paroi relativement épaisse à son extrémité supérieure pour permettre la formation du filetage, des rainures de réception de joints d'étanchéité et analogues. Une jupe 456 est formée en une seule pièce avec le raccord 452 au- dessous duquel elle s'étend. La jupe entoure le bottier 451 de solénoïdes en laissant un espace libre suffisant pour prolonger le trajet d'écoule-. ent d'huile à haute f0 pression au-dessous du bottier. La Fig. IF montre coLnment la jupe s'étend vers le bas tout en continuant d'entourer le bottier 451 de solénoïdes et en emprisonnant le corps 457 de robinet représenté sur la Fig. 1F. Le corps de robine- est une partie d'un ensemble de robinet contenu d l'intérieur du corps int6rieur et qui est actionné par les solé- noides contenus dans le bottier 451 des soléno des. Le corps 457 de robinet est vissé au moyen d'un filetage 458 dans la jupe 456 qui l'entoure. La 2C partie supérieure de la Fig. IF montre le prolongement 459 du passage qui, à ce point, est chaux2 d'un 1assage d'écoulement annulaire, tout au sommet de la Fi-. IF, en un passage percé. Ce passage communique par l'inter- médiaire d'un orifice latéral 460 avec le robinet que -5 l'on décrira ci-après. Les bornes ou connecteurs électriques 44,9 qui sont, de préférence, des connecteurs de traversée sont raccordés par des fils (non représentés) au bo - tier 451 de solénoïdes. Le bottier 451 est réçu à l'in- G t6rieur de la jupe 456 qui entcure le bottier 4,51 de solénoïdes à l'extérieur duquel est laissé un petit intervalle pour permettre au fluide de s'écouler au- delà du bottier de solénoïdes. La dupe 456 est vissée sur le corpns 457 de robinet qui est constitué par un bloc plein dans lequel -1,; - sont ú'ormns un robinet et des passages appropriûs. Le corps 457 de robinet' est visse dans le manchon tubulaire extérieur au moyen d'un ensemble de filetage 45C. L'huile s'écoule autour du boatier 451 de solénoïdes, dans le passage 459 et dans l'orifice 460. L'orifice 460 débouche dans un robinet â quatre voies à trois positions désigné par la référence générale 461. Le robinet 461 reçoit le fluide sous une pression élevée par l'orifice 460 pour fonctionner. Dans la position 1C centrale, le robinet 461 interrompt l'écoulement par l'orifice 460. Le robinet est muni d'un tiroir 462 qui a une position centrale, ou position neutre, dans la- quelle aucun écoulement ne se produit. Ce tiroir a une position haut et une position basse cui permettent de raccorder directement ou d'une manière croisée les deux conduits d'entrée aux deux conduites de sortie. Don fonctionnerent sera décri-t ci-après. Deux sol6noïdes électriques actionnés par le signal fourni au boútier 451 de solénoïdes déplacent le tiroir. Le tiroir a trois positions, la position repré- sentée interrompant l'écoulement à travers le robinet. La position haute permet l'écoulement dans une condi- tion de fonctionnezment et la position basse du tiroir 462 dirige l'écoulemeut pour obtenir un autre résultat. Un tel robinet est fourni par la sociét' Fluid Power Systems, Wheeling, Illinois, SUA. De l'huile hydraulique est introduite par l'orifice 460 dans le robinet à tiroir. L'appareil com- porte un second orifice hydraulique 463 qui s'étend vers le bas jus-u'a un réservoir 464 que l'on d'crira en détail ultrieurement. L'huile est fournie au ru'ser- voir 464 et retourne au r6servoir par le passage 465 et une soupape 465 mont$e dans le passage 463. La sou- - pape 465 est une soupape de retenue qui limite l'écou- j5 lement vetrs le bas at pemet l'écoulement vers le haut. -165- Cette dis-position a été plus clairenent représentée sur la Fig. 5. Le fluide hydraulique haute pression est introduit par l'orifice 460 pour permettre le fonc- tionnement du robinet. L'huile & basse pression est évacu'e du réservoir par le passage 463. Ce passage et cet orifice -ont raccord-s au robinet 461 de la manière repres-ntée sur la Fig. 3. Dans la position représentée sur laFig. 1, l'huile hydraulique ne s'écoule pas à travers le robinet 461. 1C le robinet à quatre voies à trois positions comporte deux: orifices de sortie. Un orifice de sortie est désigné par la référence 467. Cet orifice 467 est l'orifice de sortie haute pression qui provoque l'é- tranglement par un bouchon du courant de boue pour trans- mettre un signal en amont. Le bouchon sera décrit ulté- rieurerent. L'orifice 467 sera appelé l'orifice de sor- tie haute pression du fait que c'est l'orifice et le passage de sortie raccordés pour déployer le bouchon. Lorsque le bouchon est déployé, l'huile est refoulée par le passage 468 en retour jusqu'au robinet 461. Ce passage et orifice de sortie seront appelas l'orifice de sortie basse pression et ils doivent être mis en opposition avec l'orifice de sortie haute pression 467. Les deux orifices de sortie sont donc ainsi convenable- ment identifiés en fonction de la direction dans la- quelle le bouchon se déplace. L'extension correspond à la fourniture d'huile à haute pression par l'orifice 457 à haute pression tandis que l'huile du c8té basse pression est retournée par l'orifice 468. La rétraction 3C du bouchon se produit lorsque l'huile s'écoule dans le sens opposé sous lacommande du robinet 461. On décrira maintenant le réservoir 464 deli- mité par un élément tubulaire 469 vissé sur l'extérieur du corps 457 de robine. I'clément tubulaire 469 est vissé sur le corps 457 de robinet et a le L.e dianmtre -17- extérieur que l'élément tubulaire 456 qui est disposé juste au-dessus de lui. Ces deux 61ééments sont vissés sur le corps de robinet de sorte que le corps de robi- net permet le prolongement de l'6éé16ment cylindrique du côté intérieur de l'espace annulaire 410 d'écoulement de la boue. L'espace annulaire 410 entoure ainsi les deux éléments tubulaires et le corps 457 de robinet. Le corps 457 de robinet est muni de filetages sur sa surface extérieure pour pouvoir 8tre assemblé par vis- 1C sare avec les éléments tubulaires, comme représenté sur le dessin. Le réservoir 464 est situé immédiatement au- dessous du corps 457 de robinet. L'él1ment tubulaire 469 fLorme ainsi la paroi extérieure du réservoir et le corps 457 de robinet forme le sommet du réservoir. La limite inférieure du réservoir est formée par un bou- chon circulaire lubrifie 470 qui délimite le réservoir et est espacé du corps 457 de robinet pour recevoir une 4-.. l _'' e equi est déterminée en gCrandc partie par les dimensions du réservoir et par celles de l'appareil. Ceci est un facteur de proportion- nalité oui pent être pratiquement adapté à des dimen- sions quelconques.Le bouchon circulaire 470 a des faces intérieure et ext'rieure qui sont protégées par des bagues d'étanchéité toriques et il a approximativement la forme d'un tore. Il est intérieurement rempli de lubrifiant. Il couporte un réceptacle 471 pour recevoir ce lubrifiant. Ce réceptacle est rempli par l'intermé- diaire d'une soupape de retenue 472 chargée par un res- sort. La soupape admet le lubrifiant sous une pression 3G suffisante pour com.primer un ressort 473 de sollici- tation. Le ressort 473 est un très fort ressort, suffi- samment puissant pour que la boue ne soit pas capable de l'écraser, umme aux pressions de fonctionnement ma- ximales de la boue. La cavité 471 est remplie de lubri- fiant pour permettre à celui-ci de s'écculer par un -18- orifice 4731 qui débouche dans un espace extérieur. Cet espace extérieur est immédiatement adjacent au corps du bouchon qu'il entoure. L'orifice 473' distri- bue ainsi un mince film de lubrifiant & un évidement circonférentiel 474 formé sur la face extérieure du corps du bouchon et un orifice similaire distribue du lubrifiant à un évidement circonférentiel formé sous la face intérieure du bouchon 470 en forme de tore. Le bouchon 470 est ainsi lubrifié par un lubrifiant épais qui lui permet d'assurer l'étanchéité à l'en- contre des fuites de la boue vers le haut d'o des fuites d'huile hydraulique vers le bas. Le bouchon est exposé à la boue de forage par une série d'orifices 475 formés autour de l'espace annulaire 410 d'écoule- ment de la boue et qui introduisent de la boue sur le côté inférieur du bouchon 470. La boue qui est intro- duite au-dessous du bouchon met le bouchon sous pres- sion et met ainsi sous pression le circuit hydraulique à un niveau minimal. Lorsque le bouchon 470 se-déplace, il se déplace en étant lubrifié sur ses deux: faces, ce qui évite le mélange de la boue avec l'huile hydrau- lique. En outre, les variations de la quantité d'huile contenue dans le réservoir sont compensées. Etant donné que la pression du circuit de boue varie, la pression minimale à laquelle le circuit hydraulique est souris est la pression du circuit de boue et, naturellement, des pressions plus élevées sont rencontrées du côté haute pression du circuit hydraulique. On notera en considérant IaFig. 1F, que les passages 467 et 468 s'étendent vers le bas sous la forme de passages individuels. A cet emplacement, ils sont parallèles et adjacents l'un à l'autre. Dans le mode de réalisation préféré, deux, trois ou quatre pas- sages parallèles sont formés. Ces passages sont dispo- sés à des emplacements répartis autour de la p6riphérie -19- du corps 457 de robinet. Les divers passages sont rac- cordés à un agencement de jonction a l'extrémité inf- rieure du.corps 457 de robinet. Un agencement de jonc- tion est désirable de façon que certains mouvements té- lescopiques puissent être permis. Le robinet 461 et ses divers orifices et passages ont été plus claire-ment re- présentés sur le schéma de circuit de la Fig. 3. Sur la Fig. IF, les divers passages aboutissant au robinet 461, au réservoir 464 et au passage 408 sont rendus moins clairs du fait de la présentation en deux dimensions de la vue en coupe. La référence 477 désigne un orifice de jonc- tion qui débouche dans l'extrémité supérieure d'un élé- ment tubulaire 478. L'élément 478 pénètre à travers un groupe de joints d'étanchéité dans un trou percé cen- tralement dans le corps 457 de robinet. L'élément tubu- laire 478 est ouvert à son extrémité supérieure ce qui permet à l'huile hydraulique de s'écouler à partir de l'orifice de jonction 477 vers le bas dans l'intérieur de l'élément tubulaire 478. Cet élIment constitue un passage à haute pression à des fins qui seront décrites ci-apres. Un orifice de jonction 479 s'étend à partir du passage basse pression 468 et débouche dans une ou- verture percée 480. L'ouverture percée 480 se trouve dans le trajet basse pression. On rappellera encore une Lois que le trajet basse pression qui part du robinet 461 est un trajet alternatif avec le trajet haute pres- sion entre le robinet et le bouchon mobile que l'on 3C décrira ultérieurement. L'ouverture percée 480 débouche dans un tube intérieur mobile ou télescopique 481. Le tube 481 est disposé concentriquement à l'intérieur de l'élément tubulaire 478 de plus grand diamtre. 'tan- chéité du passage du tube intérieur 4S1 dans le corps P5 457 de robinet est assurée par un jeu de bagues d'é- -20- - tanchéité toriaues 482. Le tube intéri.eur 481 se dé- place télescopiquement vers le haut et vers le bas à l'intérieur d'un intervalle protégé par les bagues d'étanchéité. Il constitue un trajet à basse pression par rapport au trajet de fluide à haute pression dé- crit jusqu'ici. - Dans la partie de l'outil représentée dans la partie inférieure de la Fig. IF, un épaulement 483 limite le déplacement vers le bas du manchon 470. Le déplacement vers le haut du bouchon 470 est limité- par le col's de robinet fixe 457 et son déplacement vers le bas est limité par l'épaulement 485. Ceci lui permet de déplacer à l'intérieur de certaines limites tandis qu'il est empeche de se déplacer au-delà des orifices à boue 475. Sur la Fig. IG, on. voit que l'élément tubu- laire 469 se termine au niveau d'un raccord inférieur 484. Le raccord inférieur 484 est vissé dans l'élémlent tubulaire 469 qui est celui des trois éléments t bu- laires qui a le plus grand diameètre. Ces éléments sont fixés dans l'outil de la manière qui sera décrite cl- après. Le raccord inférieur 484 est construit de façon à comporter une jupe s'étendant vers le haut filetée intérieurement et extérieurement. Le raccord inférieur 484 comporte des joints d'étanchéité adjacents aux filetages pour améliorer l'étanchéité. Le raccord infé- rieur 484 comporte une partie inférieure plus épaisse qui comporte un autre filetage 485. Le filetage 485 est fissé sur l'élément tubulaire 481. L'élément tubu- laire 478 est fixé au raccord inférieur au moyen d'un filetage 486. L'élément tubulaire extérieur de plus grand diamètre est assemblé au moyen du filelage 4&7. Les trois _éments tu1sbulaires representés au sonnet de la Fig. IG sont concentriques entre eux. Le plus peti des trois _l-ments délimite un trajet d'é- -21 - coulement axial qui est le trajet d'écoulement basse pression pour l'actionnement du bouchon que l'on décri- ra ci-après. L'extérieur de l'élément tubulaire 481 qui est à l'intérieur de l'élément tubulaire 478 déli- mite le trajet d'écoulement à haute pression. La cavité annulaire de plus grand diamètre suivante est exposée à la boue qui pénètre par les orifices 475 qui sont dis- posés immédiatement au-dessus du raccord inférieur 484. Le raccord inférieur 4U4 est fixé en place IC d'une manière que l'on décrira ci-après. Il comporte une jupe 48& de plus grand diamètre qui est positionnée autour d'un piston mobile 4c0. Le piston 49C est reçu à l'intérieur de la jupe 48&. Le piston 490 a une face supérieure qui est exposée à une huile à haute pression pour être repoussée vers le bas. L'huile à haute pres- sion s'écoule dans l'espace annulaire formé à l'inté- rieur de l'élément tubulaire 478 puis dans une cavité circulaire 491 formée dans le raccord inférieur 484. La cavité 491 est ensuite raccordée à un passage 492 qui traverse le raccord inférieur et se termine en un emplacement immédiatement adjacent à la face supérieure ou somet du piston 490. Une bague d'étanchéité 493 em- pecihe les fuites à partir de la face supérieure du pis- ton. La face supérieure du piston est ainsi exposée au fluide hydraulique à 1haute pression de façon a entrai- ner le piston vers le bas. Le piston est mont6' coulis- sant dans le raccord inf6rieur 484. Le piston porte un prolonge..ent tubulaire vertical disposé au centre de sa face supérieure et s'étendant vers le haut, ce prolon- C geLment tubulaire étant désigné par la rèférence 494. De prolongement tubulaire est prévu pour établir un trajet d'écoulement du fluide à basse pression. Le prolonge:ment 494 est reçu dans un passage central sur- alésé correspondant 495 dont le r0le exact est d'éta- blir un trajet de circulation du fluide. Le passage a -22 _ une longueur qui permet au prolongement tubulaire 494 de se déplacer en va-et-vient sans se dégager du passa- ge. Un joint d'étanchéité est utilisé de sorte que le trajet d'écoulement du fluide à basse pression est iso- lé du trajet d'écoulement du fluide à haute pression. Le trajet basse pression s'étend ainsi dans l'élément tubulaire 481, du milieu de-la Fig. IF, vers le bas, jusqu'à l'extrémité terminale de-cet élément tubulaire, au niveau de l'accouplement fileté 485. I1 continue dans le passage de communication suralésé 495. Le pro- longement tubulaire 4 94 étant muni d'un joint d'étan- chéité qui l'entoure extérieurement, l'huile hydraulique peut s'écouler dans le prolongement tubulaire 494 puis dans un passage 496. Le passage 496 se termine -ar un orifice 497 s'étendant transversalement. TL'orifice 497 débouche à l'extérieur du piston 490 au-dessous du joint d'étanchéité 495. Le joint 494 isole l'un de l'autre les cOtés haute pression et basse pression qui agissent sur le piston. -On comprendra Cu'une pression élevée est né- cessaire pour repousser le piston vers le bas - l'en- contre d'une charge de travail spécifiée agissant-sur le piston. Lorsque ceci se produit, le piston se déplace vers le bas et le passage 496 sert de trajet de retour de sorte que l'huile hydraulique est retournee a une zone de plus basse pression. Lorsque le piston doit être soulevé, de l'huile à haute pression est envoyé dans le passage 496. Le soulèvement du piston néces- site une plus faible difference de pression étant donné que le piston et l'appareil qui y est racc:rdé ont moins de travail à effectuer, comme on le décrira. Le piston est ainsi rendu - double effet grâce cet agencement. En pratique, cet agencement ' double effet ne nécessite pas des niveaux de travail égaux du fait que la rétraction du piston & la position haute s'effec- tue à l'encontre d'une résistance réduite. Le joint d'étanchéité 493 du piston établit la différence entre les zones haute pression et basse pression. Le piston est repoussé vers sa position haute par un ressort hélicoïdal élastique 498 qui est un res- sort de rappel qui pousse le piston et assiste le cir- cuit hydraulique à ramener le piston dans sa position haute. Le ressort 498 est en appui contre un épaulement 499 du piston, épaulement qui est formé sur la face inférieure du piston et qui fait face à un épaulement 500 disposé au-dessous, cet épaulement 500 étant forme sur un bouchon inférieur 501. Le bouchon inférieur 501 est vissé dans la jupe 488, la jupe 488 faisant partie du raccord inférieur 484 ou constituant un prolongement de ce raccord. La jupe entoure le ressort hélicoidal 498. Le bouchon inférieur étant vissé dans la jupe 488, il sert de support pour le ressort hélicoïdal 498. Le ressort hélicoïdal 498 entoure une tige-502 du prolon- gement du piston qui s'étend sur une distance relative- ment importante au-dessous du piston 498. La tige de prolongement 502 a un diamètre réduit pour former un - espace annulaire dans lequel le ressort hélicoïdal peut être logé. Elle comporte, en outre, une autre réduction de diamètre de façon que sa partie inférieure s'engage télescopiquement dans un passage axial formé dans le bouchon inférieur 501. Un passage 503 est, en effet, formé dans le bouchon inférieur. Ce passage est disposé au centre du bouchon inférieur et se termine au niveau d'un épaulement 504 orienté vers le haut. L'épaulement 504 est disposé face à un épaulement coopérant 505 qui est orienté vers le bas. Les épaule- ments ont été représentés espacés l'un de l'autre sur le dessin pour montrer un intervalle approximatif de déplacement. Lorsqu'ils sont en butée l'un contre l'autre, la course vers le bas est arrgtée. Cette - 24F- course est produite sous l'action du circuit hydrau- lique agissant sur le côté haute pression. La rétrac- tion du piston écarte les épaulements l'un de l'autre et les ramène à la position représentée dans laquelle le piston est dans la position haute. Le bouchon inférieur fixe 501 porte un:joint d'étanchéité intérieur 506 pour empêcher les fuites le long du prolongement 502 de la tige de piston. En outre, le passage axial 503 formé dans le bouchon inférieur 501 s'étend vers le bas à travers le corps du bouchon. Ce passage comporte un léger élargissement 507, le passage élargi servant de réceptacle à lubrifiant. Le lubrifiant est introduit dans le passage 503 par un orifice 508. L'orifice 508 communique avec une cavité - -- 509 de stockage de luvrifiant formée intérieurement - dans la tige 502 de prolongement du piston. La cavité 509 de stockage de lubrifiant est mise sous pression au moyen d'un piston 510 monté dans cette cavité. Le- piston 510 est repoussé vers le haut contre le l bri-- fiant emmagasiné par un ressort hélicoïdal 511. Le ' ressort hélicoidal511 repose, à son exttrémité infé- rieure, sur un bouchon fileté 512, ce bouchon-fileté 512 étant vissé dans un suralésage axial formd dans la tige 502 de prolongement du piston. le suralésage ta- raudé est utilisé pour percer la cavité 50c, lors de la formation de la cavité 5095 et, après formation d'un filetage, le bouchon fileté peut être reçu au-dessous du ressort 511 et ancré en place.le ressort hélicoïdal - 511 est en appui contre la face inférieure du piston-- 510 et repousse ce dernier vers le haut. La pression du circuit agissant sur le lubri- fiant est egalement supérieure a la pression de la boue qui existe dans l'outil. A cette fin, un orifice 513 expose la face inférieure du piston 51C à la pression de la boue. Le piston 510 est ainsi repoussé vers le 25- haut par la pression de la boue et par la force du ressort 511. La tige 502 de prolongement du piston peut se déplacer librement vers le bas à partir de la posi- tion représentée sur le dessin (et en retour) et, en se déplaçant vers le bas, elle fait sortir le bouchon fileté 512. La référence 514 désigne une chemise de protection qui est fixée au bouchon fileté 512 et en- toure sa face extérieure. Cette chemise est immobilisée 1G sur le bouchon par l'assemblage par vissage du bouchon sur la tige 502 de prolongement du piston. Elle est en effet arrêtée et bloquée par un épaulement en gradin formé à l'extrémité inférieure du bouchon 512. Le bou- chon fileté 512 comporte une paire d'ouvertures pour recevoir une clé à fourche en vue de permettre son mon- tage et son démontage. La chemise 514 est fabriquée en une matière extrêmement dure qui résiste à la nature abrasive de la boue qui circule dans l'appareil. * On attirera maintenant l'attention du lec- 2& teur sur l'espace annulaire 410 d'écoulement de la boue qui est Situé à l'extérieur du bouchon inférieur 501. L'espace d'écoulement 410 s'étend vers le bas au-delà du bouchon inférieur et est situé annulairement à l'ex- térieur de ce bouchon, formant un trajet d'écoulement capable de permettre l'écoulement d'un volume spécifié de boue. A ce point, on observera que le bouchon infé- rieur 501 est supporté dans une position latérale au moyen d'ailettes supports 515 s'étendant radialement. Il y a trois ou quatre ailettes supports qui s'étendent à partir du bouchon inférieur fixe 501 et sont raccor- dées à un anneau 516. L'anneau 516 fonctionne en anneau d'étranglement qui modifie la forme du trajet d'écoule- ment de la boue à ce point. Le trajet d'écoulement de la boue est transformé d'un trajet d'écoulement annu- laire, au niveau des ailettes 515 ou il est dirigé vers -2G- lintérieur de l'appareil, en un trajet qui s'étend axialement dans un passage formé dans l'anneau d'é- tranglement 516. Un siège 517 formé en une matière durcie et résistante est placé dans l'anneau d'étran- glement 516. 'Le siège 517 est façonné et profilé de façon à guider et canaliser la boue à travers le siège. Le siège est porté par l'anneau 5160 L'anneau comporte un épaulement 518 en forme d'entonnoir qui guide la boue au-delà des ailettes 515 et en direction du siège. On observera que les ailettes 515 sont portées dans des fentes taillées dans l'anneau d'étranglement 516. L'anneau d'étranglement maintient le siège en place, un épaulement en surplomb 519 étant prévu pour immobiliser le siège en place, le siège étant maintenu an place grâce à l'emploi d'un jonc d'arrgt élastique 520. Le jonc d'arrgt élastique fixe ainsi le siège amovible en place. On rappellera que la chemise 514 est fabriquée en une matière plus dure. Ceci est également le cas du siège 517. Lorsque le piston 490 est déplacé vers le bas, la tige de prolongement du piston pousse la pointé inférieure chemisée 514 dans l'anneau d'étranglement dans une disposition immédiatement adjacente au siège durci amovible de façon à étrangler le courant de boue. L'importance de l'étranglement est un facteur de pro- portionnalité. L'importance de l'étranglement est suffi- sante pour qu'un blocage de l'écoulement soit créé, formant ainsi une onde de pression aui est détectée à la surface dans la colonne de boue de forage. La course du piston porte la pointe inférieure chemis6e 514 dans l'anneau d'étranglement de sorte que l'écoulement de la boue est presqu'interrompu. Il n'est pas nécessaire d'obturer complètement le trajet. Il est avantageux de le réduire d'une manière importante et, à cette fin, la pointe chemisée est dimensionnée de sorte qu'il -27subsiste un certain intervàlle autour d'elle de sorte que la boue peut s'%couler au-delà de la pointe; néan- moins, le trajet d'écoulement de la boue est fortement étranglé pour former une impulsion de pression détectée à la surface. L'anneau d'étranglement 516 est maintenu en place par un raccord fileté 521 qui l'immobilise en place. Le raccord filet6 521 est utilisé pour position- ner l'anneau et l'ancrer en place. Le déplacement vers le bas ou extension du piston 490 est effectué en réponse à l'action d'huile hydraulique à haute pression qui est fournie par le robinet disposé en un emplacement plus haut dans l'ou- til. Lorsque cette extension se produit, la tige 502 de prolongement du piston est guidée le long du trajet désiré pour étrangler le courant de boue de forage. Lorsque le piston est rétracté, le mouvement crée un changement dans l'onde de pression qui est renvoyée vers le haut dans la colonne de boue. Les deux mouve- ments (extension et rétraction) forment, par consé- quent, des signaux qui peuvent être détectés à la sur- face. On examinera maintenant le fonctionnement de l'appareil de la présente invention. Au départ, l'outil 400 de mesure pendant le forage est placé dans un train de tiges au voisinage du trépan de forage, parmi les autres masses-tiges. Il est équipé d'un groupe de dé- tecteurs qui produisent des signaux de sortie électri- que. Pour les besoins de la description, on supposera que les détecteurs de sortie fournissent une mesure de 3G l'angle d'inclinaison par rapport à lae verticale vraie. On supposera également que le signal en cause nécessite la fermeture du bouchon pendant 4,0 secondes. Un signal approprié d'actionnement des solénoïdes et produit pour faire fonctionner le robinet à solénoïdes pendant 4,0 secondes. -2- En partant du sonnmet de l'outil, on notera que la pression de la boue contenue dans le train de ti-es repousse le bouchon de tête 402 lentement vers le bas à une vitesse qui dépend de la vitesse d'écoule- ment de l'huile dans le circuit hydraulique. L'huile- hydraulique contenue dans la cavité-annulaire 408 est mise sous pression. Elle suit un trajet d'écoulement long et quelque peu sinueux dans l'outil mais le trajet fourni finalement de l'huile à haute pression au robi- net 461. L'huile à haute pression est introduite dans la partie centrale du robinet 461. Le robinet est rac- cordé à deu: passages de sortie. L'un est désigné côté ou passage de sortie haute pression '467 tandis que le passage de la sortie basse pression est désigné par la référence 468. Lorsque le robinet est actionné, les deux trajets d'écoulement sont branchés de sorte que l'huile à haute pression provenant de l'extrémité supé- rieure de l'outil s'écoule à travers le-robinet 461 - et vers le-bas jusqu'à l'extrémité inf&rieure de l' ou- til pour l'actionner. De la même manière, l'actionne- ment du-robinet établit un trajet d'écoulement pour l'huile à basse pression à partir du passage 468 à travers le robinet pour aboutir finalement au réser- voir 464. Pour l'actionnement du robinet, les so6léno- des contenus dans-le bottier 451 déplacent le tiroir de l'intervalle requis. Le dénlace-r:ent du tiroir trans- met l'huile à haute pression au trajet prévu et l'é- coulement de l'huile s'effectue ensuite dans la partie inférieure de l'outil. 3C Lorsque l'huile est envoyée sous une ptession élevée dans l'espace située au-dessus du piston 490, le piston est repoussé vers le bas, empchlant de ce fait l'écoulem-ent de la boue à travers l'anneau d'e- tranglement 516. 'anneau d'étranglement, en combinai- son avec la pointe chemisée fixée au piston 490, étrangle le courant de boue et forme une impulsion de signalisation qui commence lors de l'insertion de la pointe chemisée et se termine lors de sa rétraction. Ces deux signaux sont transmis vers le haut le long du train de tiges jusqu'à la surface. La rétraction est obtenue après que le robi- net 461 commandé par solénoïdes a été mis dans la posi- tion de rétraction. Lorsque le robinet est actionné, il se déplace & une position telle cue l'huile située au- dessus de la face supérieure du piston peut s'écouler en retour par lepassage 467 et à travers le robinet 461. Cette huile est envoyée dans le réservoir 464. Le côte haute pression de l'appareil est chargé en huile de la manière requise. Il faut en effet, garder à l'es- prit le fait que le bouchon de tête 402 est exposé aux variations de pression du courant de boue et se déplace vers le bas pour mettre l'huile sous pression afin de - ermettre la production du signal.Le déplacement sur une course complète est assuré par la construction de l'extrémité supérieure de l'outil qui est telle que les bagues d'étranglement 412 et 413 coopèrent avec l'épais manchon extérieur 409 pour assurer que l'extrémité su- périeure de l'outil se déplace sur une distance spéci- fiée pour pomper une quantité requise d'huile. Lorsque les pompes à boue sont arrêtées, l'extrémité supérieure de l'outil est repoussée vers le haut par le ressort hélicoïdal 435. Le ressort 435 est comprimé lorsque le bouchon de tête est repoussé vers le bas. Le bouchon mobile 402 met l'huile sous pression lors de sa course descendante et remplit la partie haute-pression du circuit hydraulique lors de sa course ascendante pour récupérer l'huile du réservoir. Le déplacement vers le haut est lie à l'op3ration de charge et la longueur de la course assure qu'une quan- tité convenable d'huile -t charqée dans le côté.aue pression. -30- On se rúf rra iaintenant à la Fig. 2 qui re- présente un diagramme ou graphique du signal de varia- tion de pression, désigné dans son ensemble par la ré- férence 600. Le diagramme ou graphique montre un groupe- ment de signaux. Cette courbe représente le signal de variation de pression (en ordonnée). Par exemple, ce signal peut être le signal de commande appliqué au robi- net commandé par solénoides. En pratique, le zial est un signal relativement précis ayant de-s temrps de montre IC et de descente très brefs. Le diagrammre ou grapbique de la Fig. 2 représente un signal dont les temps de montée et de descente sont dégradés. Ainsi, la Éceme d'onde est légèrement arrondie aux angle's 6C1, conmme ceci se produira au niveau de la tete de puits lors de la lecture du signal d'impulsion de pression transmis. Le robinet 461 commandé par solà!nodes est actionné pour produire des signaux qui sont caractéri - sés par un changement de l'étranglement du courant de boue. La Fig. 2 représente ainsi un signal de variation de pression. Par exemple, le courant de boue est fotte- ment étranglé pour produire un signal ad'-aIonnae SC2, Le signal 602 a une durée finie en conformité avec les conditions d'éta-lonnement prédéterminées requises. La première variable transmise est la direc- tion azimutale. La direction est déterminée par rapport au nord qui correspond à zéro degré et la direction do l'outil est définie par un certain angle compris entre zéro et 560,0 degrés. La mesure est décomposée en une partie grossière et une partie précise. La direction grossière est transmise sous forme de la variation de pression 603 représentée dans la forme d'onde 6CC comme étant un signal de bas niveau. Par contraste, la compo- sante de précision de la direction est d-signée par la référence 604 et représente la valeur précise de la direction. Si l'on se réfère pour le moment à la rose -31 - des vents représentée slur la Fig. 2, on voit que la direction azil.utale peut avoir une valeur quelconque comprise entre zéro et J60,G degrés. L'intervalle de direction est, de preference, divisé en grands segments égaux, par exemple en 16 segments de 22,5 chacun. Les segments sont codés dans le signal do direction gros- sière 603. Si, par exemple, la direction effective com- porte onze segments grossiers, ce signal est codé par l'actionnement du robinet à solénoides pendant la durée nécessaire pour représenter le signal d'unité de direc- tion grossière arbitraire multipli6 par onze. Si chaque segment est représenté par la fermeture du robinet pen- dant 4,0 s, le signal do direction grossière a une du- rée de 44,0 s dans cet exemple. Habituellement, il n'est pas nécessaire d'utiliser un facteur de proportionnali- té de cette importance. Chaque segment peut être repré- senté par un signal d'une durée d'environ 1,0 s. Ainsi, la direction grossière peut, dans ce cas, être codée par une forme d'onde 603 de signalisation d'une durée de 11,0 s. La direction précise représente la compo- sante fractionnaire de la direction. Si, par exemple, la direction effective est de 30 , cette valeur est codée sous la forme d'un incrément de direction gros- sière, 7,50 restant à être codés en tant que direction 25. précise. Si la valeur d'échelle choisie est de 2 par seconde, le signal 604 de direction précise a une durée légèrement inférieure à 4,0 s. Les valeurs grossière et précise de la direc- tion peuvent être changées en modifiant le facteur de proportionnalité. Un facteur de proportionnalité est un nombre spécifie de secondes pour la variable grossière et un nombre spécifi6 de secondes pour la variable précise. Il va sans dire que ie d&codage utilise la connaissance du facteur de proportionnalité pour re- constituer ladirection azimutale. Les formes d'onde 602 et 604 représentent une excursion dans un sens tandis que la forme d'onde 605 représente une excursion dans l'autre sens, à des fins de contraste. Une autre variable, telle que l'inclinaison, est également codée. A titre d'exemple, l'inclinaison peut avoir une valeur maximale de 90 0 cette valeur étant divisée en incréments grossiers de 10,0 et en incréments précis de 1,0o A cette fin, les formes d'onde 605 et 606 représentent l'inclinaison divisée en deux composantes. De la même manière, l'orientation de l'outil est codée en deux composantes, à savoir une composante grossière et une composante précise. Les formes d'onde 607 et 608 sont codées pour représenter l'orientation. On comprendra à la lecture des explications qui précèdent, la manière suivant laquelle trois varia- bles qui présentent de l'intérêt sont codées. D'autres variables peuvent être également codées. Plus particu- lièrement, le signal de variation de pression détecté à la surface peut avoir une forme d'onde qui ressemble à celle représentée sur la Fig. 2. Cette variation'de pression est décodée en spécifiant qu'une excursion de pression est représentée par la variation entre des valeurs minimale et maximale, telles.ue par exem- ple les valeurs de dix pour cent (10 5J) et de quatre vingt dix pour cent (90 %). Ceci permet un certain dé- passement supérieur et inférieur. Une fois que le signal d'étalonnage a été reçu et que sa durée a été mesurée 3C pour lAvaleur de 9C -, il peut être utilisé en tant que facteur de proportionnalité pour convertir toutes les autres variables sous une f-orme décodée. Pour produire les signaux représentés sur la Fig. 2, on utilise des transducteurs appropriés 50 représentés sur la Fig. 3. Un seul de ces transducteurs a été représenté bien que l'on comprendra que, natu- rellement, plusieurs transducteurs puissent être uti- lisés. Le transducteur de variable mesurecertains para- mètres qui présentent de l'intérêt, tels que la direc- tion azimutale, l'inclinaison, l'orientation, la tempé- rature et autres paramètres similaires. Cette variable est convertie en un signal de sortie ayant un facteur de proportionnalité approprié quelconque. Le transduc- teur de variable 650 produit un signal de sortie lors- qu'il est rendu actif. Il est rendu actif lorsqu'il reçoit du courant pour provoquer son fonctionnement. A cette fin, un interrupteur 652, appelé interrupteur de course, est disposé dans l'extrémité supérieure de l'outil à l'emplacement o le bouchon de tête 402 se déplace en va-et-vient. Le bouchon de tête se déplace à la plus haute extrémité de sa course et déclenche ainsi l'interrupteur de course 652. L'interrupteur de course met en fonction une alimentation en courant 653 à minuterie qui alimente le transducteur de variable pendant une période de temps spécifiée. Le bouchon de tête doit se déplacer vers le bas en passant devant un interrupteur de transmission 654. L'interrupteur de transmission répond au déplace- ment de bouchon de tête 402 en produisant un signal qui met en fonction une seconde alimentation en courant 655. Cette alimentation est raccordée au reste du circuit représenté sur la Fig. 3. L'alimentation en courant 655 permet le fonc- tionnement de l'équipement connecté de façon qu'il traite le signal de sortie de transducteur 650. Le transducteur 650 n'est ainsi mis en fonction qu'après élévation du bouchon de tête 402 jusqu'à la limite de sa course vers le haut. Ceci se produit le plus souvent lors de l'interruption du forage. Pendant le forage, l'équipement est dans un état passif ou "hors fonction". -34- Lorsque le forage est interrompu, le bouchon de tête 402 est repoussé vers le haut par le ressort hélicoïdal 435. Le ressort hélicoïdal 435 a été représenté sur la Fig. 3 sur laquelle la vue a été quelque peu simplifiée, le ressort 435 étant sur cette vue représenté situé immé- diatement au-dessous du bouchon 402. Cette simplifica- tion a été effectuée dans l'intérgt de la clarté pour montrer comment le ressort hélicoidal repousse le bou- chon de tête vers le haut pour armer l'outil. Le bou- chon se déplace vers le haut lorsque la pression de la boue diminue. Il commence à se déplacer vers le bas lorsque la pompe est remise en marche et que les opéra- tions de forage sont recommencées. Après remise en marche de la pompe à boue pour accroître la pression de la boue, le bouchon de tête 402 est repoussée vers le bas et il déclenche l'interrupteur de transmission 654. Cet interrupteur fournit du courant-à un autre équipement que l'on décrira ci-après. Le transducteur de variable 650 forme un si- gnal de sortie appliqué à un convertisseur 656 de signal grossier qui produit un signal de sortie appliqué à un circuit 657 de commande de solénoïdes. Ce circuit est, à son tour, connecté aux solénoïdes contenus dans le bottier 451 de solénoïdes afin d'actionner le robinet 461. Le robinet est, de préférence, un robinet à trois positions. La position représentée, ou position cen- trale, est la position hors fonction. Il est déplacé à l'une ou l'autre de ses deux positions extrêmes par l'actionnement momentané d'un solénoïde. Il est ramené à la position centrale sous l'action d'un ressort cen- treur. Idéalement, deux solénoides sont utilisés, cha- cun connecté de façon à répondre à un signal de com- mande. Le convertisseur de signal grossier convertit les signaux en une mesure grossière, telle que par P5 exemple une mesure du nombre d'incréments grossiers ou c relativement -rands que contient la variable. Le cir- cuit de commande de solénoïdes est excité pendant cet intervalle de temps requis. Si le Lacteur de propor- tionnalité est de 2,0 s par incrément et si la mesure grossière détermine que trois incréments sont présents, le circuit de commande des solénoides déplace momenta- nément le tiroir du robinet de façon qu'il déplace le bouchon pendant 6,0 s et, après écoulement de cette période de temps, le bouchon est tiré vers le haut par inversion momentanée du robinet. Le convertisseur de signaux grossiers produit deux signaux de sortie. >'un de ces signaux est appliqué à un soustracteur 658. Le soustracteur reçoit la variable du transduc- teur 650 et produit un signal de sortie qui représente la partie de la variable mesurée qui n'a pas été repré- sentée par le signal grossier. Supposons, par exemple, que l'inclinaison est de 20,0 et qu'en outre l'incré- ment de la composante grossière est de 15,0 . Pour une inclinaison de 20, 0 , un incrément grossier laisse 5,0 de composante précise et cette composante précise est codée sous forme d'un signal de 5,0 avec un facteur de proportionnalité approprié. Ce signal constitue également un signal de sortie qui est appliqué par le convertisseur de valeur précise au circuit 657 de com- -5 mande de solénoïdes. Le fonctionnement est synchronise par une horloge. En service, tant que la pression de la boue existe, comme ceci est le cas pendant les opérations de forage de routine, le bouchlon de tête 4C2 est en position basse et aucune information n'est fournie. Lorsque le forage est interrompu, le ressort 435 re- pousse le bouchon de tête 402 vers le haut. Pendant son déplacement vers le haut le circuit d'huile situé dans l'extrémité supérieure de l'outil est chargé par l'intermédiaire de la soupape de retenue. Une certaine --. 2474093 -36 - charge s'effectue par l'orifice étranglé mais cette charge est relativement petite. La charge se produit par aspiration d'huile hydraulique dans un réservoir 464 précédemment mentionné. La pression de la boue dans le train de tiges reste suffisant pour mettre le réservoir 464 légèrement sous pression. L'huile s'écou- lant vers le haut, elle remplit l'extrémité supérieure de l'outil située au-dessous du-bouchon de tête 402 et, en particulier, la cavité annulaire 408. Lorsque les opérations de-forage recommecente l'accroissement de la pression dans le train de tiges repousse le bouchon de tête 402 très lentement vers le bas. Le bouchon, lorsque la pression lui est appliquée-, élève la pression dans le circuit d'huile. L'accroisse- - ment de la pression d'huile fournit de l'huile à haute pression au robinet 461 à solénoïdes. Sur la Fig. 3, ce robinet a été représenté dans la position fermée. Il est commandé entre ses positions fermée et ouverte pour modifier la position du dispositif d'étranglement représenté sur la Fig. 3. Ceci provoque la transmission des signaux. Chaque fois que le robinet 461 à solénoides est actionné à l'une ou l'autre de ses positions ou- vertes, une certaine partie de l'huile s'écoule de des- sous le bouchon de tête 402 et le bouchon s'abaisse dans l'outil. Ceci se poursuit jusqu'à ce que tous les signaux aient été transmis. Pour être sGr qu'une allmen- tation convenable en huile est disponible, un excès d'huile est accumulé au-dessous du bouchon de tête 402 par rapport à la quantité d'huile nécessaire pour trans- 3 mettle -emeos valeurs maximales des signaux. On compren- dra que les grands signaux nécessitent plus de temps eu, par conséquent, davantage d'huile hydraulique pour leur transmission. Toute l'huile en excès qui reste sous le bouchon de tête 402 est finalement refoulée par ) 5 l'orifice dans le réservoir. Le réservoir a ainsi ses -7- dimensions accrues pendant que l'huile y est retournée. L'huile est retournée au réservoir seulement à partir de deux sources à savoir par l'actionnement du robinet 461 ou par un lent écoulement hors de la chambre 408 située au-dessous du bouchon de tête 402 par l'orifice représenté. A la lecture des explications qui précèdent, on comprendra comment le robinet 461 à solénoïdes est raccordé pour ouvrir et fermer l'étranglement de façon à former des signaux de variation de pression dans le courant de boue et comnent l'huile hydraulique est principalement retournée au réservoir 464. Bien que la description oui précède ait trait au rnode de réalisation préférê de la présente invention, on peut imaginer d'autres modes de réalisation et va- riantes de l'invention sans s'écarter pour cela de ses concepts de base et la portée de l'invention est déter- minée par les revendications annexées. -38. - UVEIEICA5IONS - I - Dispositif pour produire un signal modulé dans un courant de boue, approprié pour être monté dans un train de tiges, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend: a) un corps extérieur creux allongé (401) conçu pour être raccordé dans un train de tiges; b) un corps intérieur tubulaire allongs (407, 409, 418, 427, 456, 469, 484) reçu à l'intérieur du corps extérieur; c) des moyens (426, 515)-positionnant le corps intérieur dans le corps extérieur pour former un espace annulaire (410) entre le corps intérieur et le corps extérieur, espace annulaire dans lequel le cou- rant de boue est dirigé; d) un réservoir hydraulique fermé (405) formé dans le corps intérieur et exposé à la pression du cou- rant de boue s'écoulant dans l'espace annulaire; e) une canalisation hydraulique (459) s'éten- 2C dant à partir du réservoir pour distribuer le fluide hydraulique sous pression; f) un piston (490) monté dans un cylindre (488); g) des moyens d'étrenglement (516, 517) dis- L5 posés dans l'espace annulaire, qui dirige le courant de boue à travers ces moyens d'étranglement, ces der- niers étant montés dans le corps extérifur.et guidant le courant de boue vers l'extérieur à travers le corps extérieur; -h) des moyens d'obtration (512) s'étendant dans les moyens d'étranglement pour faire varier le débit de boue qui peut s'écouler à travers les moyens d'étranglement, ces moyens d'obturation pouvant 8tre déplacés par le piston par rapport aux moyens d'étra-- glement; i) un robinet de conmande (461) acti onné * électriqueuent raccordé à l'ensemble de piston et cy- lindre pour lui fournir d'une manière conuandée du fluide hydraulique provenant de la canalisation hydrau- lique de façon à déplacer d'une manière commandée le piston danu le cylindre; et j) des moyens transducteurs produisant un signal de sortie lectrique et conçus pour répondre à une variable présentant de l'intérêt, les moyens trans- ducteurs codant la variable a'in -de produire un signal électrique pour actionner le robinet de commande. 2 - Di-positiú selon la revendication I ca- ractérisé en ce qu'il comporte des moyens Élastiques À(435) et un piston (402) servant à engendrer une pres- sion dans le réservoir hydraulique (408). 3 - Un appareil de mesure pendant le forage qui est approprié pour être monté dans un train de tiges, caractérisé en cec qu'il comporte: a) un corps extérieur creu: allongé (401) conçu pour 8tre raccordé dans un train de tiges; b) un corps tubulaire intérieur allongé (407, 409, 418, 427, 456, 469, 484) reçu à l'intérieur du corps extérieur; c) un ensemble d'instruments sous bottier allongé (451) contenant des appareils de mesure porté par le corps extérieur; d) un réservoir hydraulique fermé (408) for- mé dans le corps intérieur; e) des premiers moyens transducteurs de va- C riable (650) qui codent une variable mesureren formant un signal de sortie électrique; f) des moyens de sortie portés par le corps extérieur pour forner un signal d'impulsion de pres- sion de la boue dans le train de tiges destiné à être détecté à la t^te du puits, ces moyens codant les - 2474093 données reprézsetant la variable qui sont appliquees à leur entrée; g) des eoyens d'étalonnage pour actionner les moyens de sortie afin d'effectuer des mesures d'éta- lonnage spécifiées de façon' à définir des mesures dans les signaux: d'impulsion de pression de la boue dans le train de '- -i.es émis par lesdits moyens de sortie en vue d'être _is 'en opposition avec les signaux produits par les moyens de sortie sous la commande des moyens trans- IC ducteurs. 4 - Appareil selon la revendication 3 carac- térisé en ce que la valeur minimale susceptible d'être émise par les moyens transducteurs est-codé.e p ar un court signal d'étalonnage. - 5 - Appareil selon la revendication 4 carac- trisé en ce que les moyens de sortie comprennent des moyens d' étranglement actionnables sélectivement pour obturer momentanément et réduire de ce fait l'écoulement dans le train de tiges de façon à former ainsi un signal d'impulsion de pression de la boue dans le train -de' tiges. 6 - Appareil selon la revendication 4 carac- térisé en ce qu'il comporte dès seconds et-troisièmes moyens transducteurs pour coder des seconds et troi- sième variables. 7 - Proc.dé pour transférer des données d'un outil de mesure pendant le forage monté dans un train de tiges au moyen de la boue qui s'-êcoule dans le puits-, ce procédé.étant caractérisé en ce qu'il consiste: ^C0 a) effectuer une mesure '-une va.riable qui présente- de l'int'rt; - b) à former une partie grossière et une par- t-ie précise de la mesu.e; c) A former un Étranglement dans le courant de boue s'écoulant dans le puits; et \ -41 - d) à modifier l'étranglement pour coder la partie grossière et la partie précise de la mesure dans le courant de boue. 8 - Procédé selon la revendication 7 carac- t6risé en ce que l'étape de codage comporte les étapes qui consistent à accroître et à diminuer l'étranglement du courant de boue s'écoulan- dans le puits pour former une onde de pression dans le puits. 9 - Procdd selon la revendication 8 carac- IC tétrisé en ce que les valeur- grossière et relativement précise sornt orues séequentiellement et en ce qu'une de ces valeurs est représentée par un étranglement accru du courant de boue et l'autre par un étranglement réduit du courant de boue. 10 - Procédé selon la revendication 9 carac- trisé eon ce que les étranglements du courant de boue son- modifiés pendant ur intervalle de temps spécifié. I1 - Procédé selon la revendication 9 carac- t risé en ce que les étranglements du courant de boue sont modifiés séquentiellement pour coder la valeur grossière et la valeur relativement précise d'une pre- mière variable et en ce qu'une seconde variable est ensuite codée en valeurs grossière et précise. 12 - Procédé selon la revendication 9 carac- térisé en ce que la variable est l'orientation des masses-tiges. 13 - Procédé selon la revendication 9 carac- t5risé en ce que la variable est la direction azimutale du trou de sonde. 14 - Procédé selon la revendication 9 carac- térisé en ce que la variable est l'inclinaison du trou de sonde. - Procédé selon la revendication 9 carac- térisé en ce qu'il comporte l'étape qui consiste à transmettre une impulsion d'étalonnage d'une durée -42- spécifiée sous forme d'une impulsion de pression de la boue. E 16 Procudé selon la revendication 9 carac- térisé en ce qu'il comporte les étapes qui consistent à transmettre séquentiellement: a) une impulsion d'étalonnage; b) une première valeur de variable grossière; c) une première valeur de variable précise; et d) des impulsions similaires pour des va- riables supplémentaires, les impulsions consécutives étant alternativement des impulsions d'amplitude rela- tivemrent élevée et d'amplitude relativement basse. 17 - Procédé selon la revendication 7 carac- térisé en ce qu'il comporte les étapes qui consistent à mesurer deux variables qui présentent de l'intéret, à former des parties grossière et précise à partir des deux mesures et à coder séquentiellelent les deux me- sures dans un ordre spécifié. 18 - Procédé selon la revendication 17 carac- térisé en ce que les mesures grossières sont codées avant le codage des mesures préciseso 19 - Procédé selon la revendication 17 carac- térisé en ce que l'intervalle de la variable qui pro- sente de l'intérêt est divisé en un groupe de divisions 8gales, en ce que la diioSion est subdivis&e en un cer- tain nombre de subdivisions égales et en ce que les parties grossière et précise de la mesure sont des nombres entiers qui représentent respectivement le nombre des divisions grossières et celui des subdivi- sions précises. - Procédé Eelon la revendication 7'carac- térisé en ce que l'étape d'Stranglement du courant de boue comporte l'étape qui consiste à déployer des moyens d'obturation du courant de boue dans le trajet- --5 - d'écoulement de la boue puis à rétracter les moyens d'obturation du courant de boue hors du trajet d'é- coulement de la boue. 21 - Procédé selon la revendication 20 ca- ractérisé en ce qu'il comporte les étapes qui consis- tent à déployer les moyens d'obturation du courant de boue pour coder la partie précise des mesures et à ré- tracter les moyens d'obturation du zourant de boue pour coder la partie grossière. 1c. 22 - Procédé pour transférer des données à partir d'un outil de mesure pendant le forage monté dans un train de tiges, au moyen de la boue qui s'é- coule dans le puits, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste: a) à effectuer une mesure d'une variable qui présente de l'intérêt; b) à former un étranglement dans le courant de boue qui s'écoule dans le puits; et c) à modifier l'étranglement pour coder la mesure dans le courant de boue.