[0001] La présente invention concerne les dispositifs d'accouplement entre un ensemble de
train de tubes et de train tiges et les moyens de commande d'entraînement en rotation
de ces trains comme ceux qui sont couramment utilisés dans le domaine du forage de
puits de profondeur pouvant atteindre quelques centaines de mètres.
[0002] Il est connu actuellement, notamment par le
US-A-5 682 956 et le
EP-A-1 936 109, pour la réalisation d'un puits dans un sol donné et en association avec une machine
foreuse, un système comportant un train de tiges, un outil de forage monté en coopération
avec le train de tiges, un train de tubes entourant le train de tiges, et des moyens
pour entraîner en rotation les deux trains, ces derniers moyens étant agencés pour
entraîner en rotation le train de tubes dans un premier sens et le train de tiges,
dans le train de tubes, dans un second sens opposé au premier.
[0003] Les moyens pour entraîner en rotation les deux trains comportent très schématiquement
des moyens moteurs et des moyens de couplage pour relier la sortie des moyens moteurs
respectivement aux deux trains de tiges et de tubes.
[0004] Or, avec ce type de système de forage de puits, se pose un problème lorsque la profondeur
du puits à creuser peut aller jusqu'à une ou plusieurs centaines de mètres. Dans ce
cas, il est bien évident qu'il est impossible que les deux trains de tiges et de tubes
soient d'un seul tenant. Les tiges et tubes qui sont alors utilisés ne font que quelques
mètres de longueur et, au fur et à mesure que le puits est creusé, il faut découpler
les moyens d'entraînement en rotation et les deux trains de tiges et de tubes, ajouter
un nouveau couple tige-tube, reprendre le creusement du puits, et ainsi de suite jusqu'à
ce que le puits ait atteint la profondeur voulue.
[0005] Or, comme les tiges sont mises en rotation à l'intérieur des tubes, se pose alors
le problème de leur désaccouplement avec les moyens qui les entraînent en rotation.
En effet, il est impensable de procéder, chaque fois, à l'enlèvement des tubes pour
avoir accès aux tiges et/ou manipuler les deux trains l'un par rapport à l'autre pour
ajouter un nouveau couple tige-tube.
[0006] Il a donc été mis au point des systèmes d'accouplement entre un ensemble de train
de tubes et de train tiges et les moyens de commande en entraînement en rotation de
ces trains pour faciliter l'accès aux tiges sans être obligé de démonter tout le train
de tubes en fonctionnement dans la partie de puits déjà creusé et/ou de le manipuler
d'une façon spéciale.
[0007] Notamment, le Demandeur a déjà réalisé un dispositif d'accouplement entre un ensemble
de train de tubes et de train tiges et les moyens de commande en entraînement en rotation
d'au moins l'un des deux trains, qui permette de résoudre ce problème de façon relativement
rapide et aisée pour les techniciens foreurs.
[0008] Cependant, la présente invention a pour but de réaliser un dispositif d'accouplement
qui soit plus fiable, plus facile à utiliser que les dispositifs d'accouplement selon
les précédentes réalisations, notamment le dispositif d'accouplement du Demandeur
évoqué, en simplifiant les manipulations sur les deux trains de tiges et de tubes.
[0009] Plus précisément, la présente invention a pour objet un dispositif d'accouplement
entre un ensemble de train de tubes et de train tiges, et des moyens de commande en
entraînement en rotation d'au moins l'un des deux trains lorsque le train de tiges
est apte à être monté en rotation dans le train de tubes, selon la revendication 1
annexée.
[0010] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours
de la description suivante donnée en regard des dessins annexés à titre illustratif,
mais nullement limitatif, dans lesquels :
Les figures 1 et 2 représentent deux schémas de principe simplifiés du dispositif
d'accouplement selon l'invention entre, d'une part un ensemble de train de tubes et
de train de tiges, et d'autre part les moyens de commande en entraînement en rotation
d'au moins l'un des deux trains, la figure 1 représentant une vue en coupe longitudinale
partielle référencée I-I sur la figure 2, et la figure 2 représentant une vue en coupe
transversale référencée II-II sur la figure 1,
La figure 3 représente une vue en coupe longitudinale référencée III-III sur la figure
2, d'une partie du dispositif d'accouplement en accord avec la représentation des
figures 1 et 2, mais selon un mode de réalisation industriel plus détaillé,
Les figures 4 et 5 représentent deux vues respectivement en perspective cavalière
et en coupe longitudinale d'un mode de réalisation industriel du dispositif d'accouplement
selon l'invention en accord avec les représentations des figures 1 à 3, et
La figure 6 représente une vue en coupe longitudinale du dispositif d'accouplement
selon l'invention monté en coopération, à titre d'application, entre des moyens d'entraînement
en rotation et deux trains de tubes et de tiges, le train de tiges étant terminé par
un outil de forage de puits, ces trois éléments n'étant que représentés partiellement.
[0011] La présente invention concerne, par référence aux figures annexées, un dispositif
d'accouplement entre, d'une part un ensemble de train de tubes Ttu et de train tiges
Tti, et d'autre part les moyens de commande Mro en entraînement en rotation d'au moins
l'un des deux trains lorsque le train de tiges est apte à être monté en rotation dans
le train de tubes, sachant que, de façon avantageuse, ces moyens de commande Mro en
entraînement en rotation permettent d'entraîner le train de tiges dans un sens et
le train de tubes dans le sens opposé, et ce, de façon connue, pour une réalisation
plus aisée du puits.
[0012] Le dispositif d'accouplement comporte une portion de tube cylindrique 10 définie
entre deux première 11 et seconde 12 extrémités, cette portion de tube 10 ayant, selon
une caractéristique de l'invention, une section transversale intérieure au moins égale
à celle des tiges du train de tiges et une section transversale extérieure de forme
polygonale, comme plus particulièrement visible sur les figures 1, 2 et 4.
[0013] Le dispositif d'accouplement comporte aussi des moyens 20 pour relier la première
extrémité 11 de la portion de tube cylindrique 10 avec les moyens de commande en rotation
Mro. Ces moyens de liaison 20 sont du domaine des personnes du métier qui sauront
les réaliser en fonction de la nature des moyens de commande en rotation Mro. Ils
seront donc représentés schématiquement sur les figures par une bride avec des moyens
de boulonnage, mais pas plus amplement décrits.
[0014] Est aussi prévu un manchon 30 défini entre deux première 31 et seconde 32 extrémités
et comportant une percée traversante 33. Cette percée traversante comporte deux ouvertures
situées respectivement aux première et seconde extrémités 31, 32 du manchon 30, par
exemple dans leur plan perpendiculaire à l'axe longitudinal 34 du manchon, et, selon
une caractéristique importante de l'invention, présente une section transversale sensiblement
complémentaire de la section transversale extérieure de la portion de tube 10 de façon
que cette portion de tube plonge, par sa seconde extrémité 12, dans la percée traversante
33 en passant par son ouverture située au niveau de la première extrémité 31 du manchon
30 et de façon que le manchon 30 soit apte à coulisser sur la portion de tube 10,
sans subir de rotation autour de son axe longitudinal 34 par rapport à la portion
de tube 10, pour être apte à prendre au moins deux première et seconde positions P1,
P2 représentées sur la figure 1, respectivement en traits pleins et en traits interrompus.
[0015] La première position P1 du manchon 30 est celle dans laquelle une partie 16 de la
portion de tube 10 plonge dans la percée traversante 33 de façon que la seconde extrémité
12 de cette portion de tube soit située à une distance non nulle de la seconde extrémité
32 du manchon. En d'autres termes, la longueur de cette partie 16 de la portion de
tube qui plonge dans la percée traversante est nettement inférieure à la longueur
de cette percée traversante.
[0016] Quant à la seconde position P2 du manchon, elle est celle dans laquelle la valeur
de la distance séparant la première extrémité 31 du manchon et la première extrémité
11 de la portion de tube 10 est inférieure à la valeur de cette même distance quand
le manchon est dans sa première position P1.
[0017] Le dispositif d'accouplement comporte en outre un embout tubulaire 40 défini entre
deux première 41 et seconde 42 extrémités, et dont la section transversale intérieure
est au moins égale à celle des tiges du train de tiges.
[0018] En outre, la première extrémité 41 de cet embout 40 comporte une partie d'extrémité
43 d'une section transversale extérieure sensiblement complémentaire de la section
transversale de la percée traversante 33 du manchon 30, c'est-à-dire présentant la
même (ou sensiblement la même) forme polygonale, de façon à être apte à s'enficher
dans cette percée traversante 33 en passant par son ouverture située au niveau de
la seconde extrémité 32 du manchon 30.
[0019] La seconde extrémité 42 de l'embout 40 comporte des moyens 44 pour la relier à une
extrémité du train de tubes Ttu. Ces moyens de liaison 44 peuvent être de différentes
natures, selon le type de liaison entre les tubes constituant le train de tubes. A
titre illustratif, ces moyens de liaison 44 ont été représentés sur les figures 4
et 5 par un filetage car, dans le domaine notamment du forage, la jonction des tubes
s'effectue le plus couramment par vissage.
[0020] De façon préférentielle, comme illustré, la partie d'extrémité 43 et la seconde extrémité
42 de l'embout tubulaire 40 sont séparées par une couronne ou analogue 45 qui peut
constituer avantageusement une butée pour limiter notamment l'enfichage de la partie
d'extrémité 43 dans la percée traversante 33.
[0021] Selon une caractéristique particulièrement préférentielle de l'invention, la longueur
du manchon 30, prise entre ses première et seconde extrémités 31, 32, est au plus
égale à la longueur de la portion de tube 10, avantageusement sensiblement de la même
longueur.
[0022] Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif d'accouplement comporte
en outre des moyens de blocage temporaire commandables 50 pour bloquer le manchon
30 sur la portion de tube 10 respectivement dans ses première et seconde positions
P1, P2. Selon une réalisation préférentielle et avantageuse, ces moyens de blocage
temporaire commandables 50 sont constitués, comme représenté sur presque toutes les
figures, de deux encoches 51, 52 réalisées dans la paroi latérale extérieure de la
portion de tube 10 suivant un axe faisant un angle non nul par rapport à l'axe longitudinal
15 de cette portion de tube, de préférence un angle droit, et d'une goupille 54 montée
en translation par rapport au manchon dans un trou 55 sécant avec la percée traversante
33, plus particulièrement visible sur les figures 1, 2 et 3, de façon qu'elle soit
apte à plonger dans l'une ou l'autre des deux encoches 51, 52 selon que le manchon
se trouve dans l'une ou l'autre de ses première et seconde positions P1, P2.
[0023] De façon avantageuse, le dispositif d'accouplement comporte en outre des moyens 56,
par exemple un ressort ou analogue, pour appliquer une tension élastique sur la goupille
54 et tendre à la maintenir constamment dans l'encoche 51, 52 dans laquelle elle est
positionnée.
[0024] Selon une autre caractéristique de l'invention, comme visible sur les figures 1,
5 et 6, la somme de la longueur de la partie 16 de la portion de tube 10 plongeant
dans la percée traversante 33 quand le manchon 30 est dans sa première position P1
et de la longueur de la partie d'extrémité 43 de l'embout tubulaire 40, est inférieure
à la longueur totale de la percée traversante 33 du manchon 30, de façon que, entre
la seconde extrémité 12 de la portion de tube 10 et la première extrémité 41 de l'embout
tubulaire 40, il existe un espace Esp non nul suffisant pour, comme explicité ci-après,
permettre l'accès aux tiges du train de tiges Tti.
[0025] Selon une autre caractéristique importante de l'invention, le dispositif d'accouplement
comporte en outre des moyens de blocage-déblocage réversibles 60, figures 4 à 6, de
l'embout tubulaire 40 avec le manchon 30.
[0026] Selon une réalisation possible, ces moyens de blocage-déblocage réversibles 60 de
l'embout tubulaire 40 avec le manchon 30 sont constitués par au moins deux orifices
61, 62, ou assimilables, réalisés respectivement dans la seconde extrémité 32 du manchon
30 et dans l'embout tubulaire 40, et par une épingle 63 à au moins deux branches 64,
65.
[0027] Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 4 à 6, l'orifice 62 est un orifice
relatif constitué par l'espace situé derrière une couronne 45 qui appartient à l'embout
tubulaire 40, par rapport au manchon 30.
[0028] Quant aux deux branches 64, 65 de l'épingle 63, elles sont aptes à s'enficher respectivement
dans les deux orifices 61, 62 définis ci-dessus pour solidariser l'embout tubulaire
40 avec le manchon 30 quand la partie d'extrémité 43 est enfichée dans la percée traversante
33 par l'ouverture de cette dernière située au niveau de la seconde extrémité 32 du
manchon 30.
[0029] Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, le dispositif d'accouplement
comporte en outre au moins une lumière 70 réalisée dans la paroi 71 du manchon 30,
un touret 72 entourant de façon étanche le manchon 30 pour former, avec la paroi extérieure
de ce manchon 30, une chambre sensiblement annulaire 73 dans laquelle débouche la
lumière 70, et des moyens d'entrée 74 montés en coopération avec le touret 72 et débouchant
dans la chambre sensiblement annulaire 73 permettant, si nécessaire, l'introduction
et/ou l'élimination d'un fluide entre le train de tubes et le train de tiges. Cette
technique est du domaine des personnes du métier et ne sera donc pas plus amplement
développée ici, dans l'unique souci de ne pas alourdir la présente description.
[0030] Le dispositif d'accouplement selon l'invention dont la structure est décrite ci-dessus
s'utilise de la façon suivante :
On suppose tout d'abord que le dispositif est dans une configuration comme celle qui
est illustrée sur la figure 6, à savoir : la première tige du train de tiges Tti est
connectée de façon connue, par exemple par vissage ou analogue, aux moyens d'entraînement
en rotation Mor dans un premier sens, le premier tube du train de tubes Ttu est par
exemple vissé sur l'extrémité 42 de l'embout tubulaire 40 qui est enfiché, par sa
partie d'extrémité 43, dans la percée traversante 33 du manchon 30, la portion de
tube 10 est enfichée, par sa partie 16, dans cette percée traversante de façon que
sa seconde extrémité 12 soit éloignée de la première extrémité 41 de l'embout tubulaire
40, pour délimiter avec elle l'espace libre Esp défini ci-avant.
[0031] La première extrémité 11 de la portion de tube 10, via les moyens 20, est reliée
aux moyens d'entraînement en rotation Mor dans le sens opposé à celui du train de
tiges Tti.
[0032] L'embout tubulaire 40 est solidaire en translation du manchon 30 au moyen de l'épingle
63. Le manchon 30 et l'embout tubulaire 40 sont solidaires en rotation, à cause des
formes polygonales complémentaires de la paroi extérieure de la première partie 43
de cet embout 40 et de la percée traversante 33.
[0033] Quant au manchon 30, il est solidaire en translation avec la portion de tube 10 dans
sa première position P1 au moyen de la goupille 54 plongeant dans l'encoche 52, et
solidaire en rotation avec cette portion de tube 10 à cause des formes polygonales
complémentaires de la paroi extérieure de la portion de tube 10 et de la percée traversante
33.
[0034] De cette façon, les deux trains de tiges et de tubes peuvent être entraînés en rotation
en sens inverse l'un par rapport à l'autre et le forage du puits peut de façon connue
commencer. Les moyens d'entraînement en rotation Mor descendent vers le sol au fur
et à mesure que se creuse le puits.
[0035] Lorsque le dispositif d'accouplement selon l'invention est arrivé, en descendant,
sensiblement au niveau du sol à partir duquel est creusé le puits, la rotation des
deux trains de tiges et de tubes est arrêtée.
[0036] Le technicien responsable du creusement du puits procède alors de la façon suivante
:
Il enlève l'épingle 63 pour désolidariser l'embout tubulaire 40 et le manchon 30,
puis tire sur la goupille 54 à l'encontre du ressort 56 et soulève le manchon 30 pour
le faire coulisser sur la portion de tube 10, de sa première position P1 dans laquelle
il se trouve jusqu'à sa seconde position P2. Il bloque alors le manchon 30 sur la
portion de tube 10 en laissant glisser la goupille 54 dans l'encoche 51, libérant
de ce fait tout l'espace libre Esp entre les extrémités 12 et 41 définies ci-avant.
Il peut alors dévisser la première tige du train de tiges Tti en passant l'outil de
dévissage par cet espace Esp. Cette première tige du train Tti va en fait rester en
place puisque reposant sur le fond du puits en cours de forage via éventuellement
l'outil de forage Out, figure 6. Il procède aussi au dévissage de l'embout tubulaire
40 du premier tube qui, lui aussi, va rester en position en reposant sur le fond du
puits en cours de creusement.
[0037] Ensuite, il remonte les moyens d'entraînement en rotation Mor de la valeur de la
longueur d'un couple tige-tube. Dans ce mouvement, sont également remontés la portion
de tube 10 et le manchon 30 dans sa seconde position P2. Il peut alors ajouter, par
exemple par vissage, une seconde tige à la première tige qui repose sur le fond du
puits, ainsi qu'un second tube en le vissant sur le premier, en ayant soin de visser
l'embout tubulaire 40 sur l'extrémité haute de ce second tube.
[0038] Il solidarise alors l'extrémité haute de la seconde tige avec les moyens d'entraînement
en rotation qui avaient été libérés comme mentionné ci-avant, libère la goupille 54
de l'encoche 51, amène le manchon 30 de sa seconde position P2 à sa première position
P1, l'ouverture de la percée traversante 33 située au niveau de la seconde extrémité
32 du manchon 30 venant se placer sur la partie d'extrémité à section polygonale 43
jusqu'à buter contre la couronne 45 définie précédemment. La goupille 54 vient d'elle
même se loger dans l'encoche 52, et les deux trains de tiges et de tubes sont à nouveau
solidaires des moyens d'entraînement en rotation Mor.
[0039] Le forage peut alors recommencer. Tous les efforts en rotation notamment sur les
tubes sont transmis via la portion de tube 10, le manchon 30 et la partie d'extrémité
43 de l'embout 40, par des sections polygonales et non pas par des moyens de blocage
comme des goupilles ou analogues comme dans les dispositifs selon l'art antérieur.
[0040] Il est à remarquer que l'épingle 63 peut être remise en place, ou pas, après l'ajout
du deuxième couple tige-tube, car le train de tubes précédent repose sur le sol et
l'emmanchement à section polygonale de la partie d'extrémité 43 de l'embout tubulaire
40 dans la percée traversante 33 est suffisant pour entraîner la rotation du train
de tubes en toute sécurité.
1. Dispositif d'accouplement entre un ensemble de train de tubes (Ttu) et de train tiges
(Tti), et des moyens de commande (Mro) en entraînement en rotation d'au moins l'un
des deux trains lorsque le train de tiges est apte à être monté en rotation dans le
train de tubes,
caractérisé par le fait qu'il comporte :
• une portion de tube cylindrique (10) définie entre deux première (11) et seconde
(12) extrémités, ladite portion de tube (10) ayant une section transversale intérieure
au moins égale à celle des tiges du train de tiges, et une section transversale extérieure
de forme polygonale,
• des moyens (20) pour relier la première extrémité (11) de la portion de tube cylindrique
(10) avec les moyens de commande (Mro),
• un manchon (30) défini entre deux première (31) et seconde (32) extrémités, ledit
manchon comportant une percée traversante (33), ladite percée traversante comportant
deux ouvertures situées respectivement aux première et seconde extrémités (31, 32)
du manchon (30) et ayant une section transversale sensiblement complémentaire de la
section transversale extérieure de ladite portion de tube (10) de façon que ladite
portion de tube plonge, par sa seconde extrémité (12), dans la percée traversante
(33) en passant par son ouverture située au niveau de la première extrémité (31) du
manchon (30) et de façon que ledit manchon (30) coulisse sur ladite portion de tube
(10) pour être apte à prendre au moins deux première et seconde positions (P1, P2),
* la première position (P1) du manchon étant celle dans laquelle une partie (16) de
la portion de tube (10) plonge dans la percée traversante (33), de façon que la seconde
extrémité (12) de cette portion de tube (10) soit située à une distance non nulle
de la seconde extrémité (32) du manchon,
* la seconde position (P2) du manchon étant celle dans laquelle la valeur de la distance
séparant la première extrémité (31) du manchon et la première extrémité (11) de la
portion de tube (10) est inférieure à la valeur de cette même distance quand ledit
manchon est dans sa première position (P1), et
• un embout tubulaire (40) défini entre deux première (41) et seconde (42) extrémités,
la section transversale intérieure de cet embout tubulaire étant au moins égale à
celle des tiges du train de tiges,
* la première extrémité (41) de l'embout (40) comportant une partie d'extrémité (43)
d'une section transversale extérieure sensiblement complémentaire de la section transversale
de la percée traversante (33) du manchon (30) de façon à être apte à s'enficher dans
cette percée traversante (33) en passant par son ouverture située au niveau de la
seconde extrémité (32) du manchon (30), et
* la seconde extrémité (42) de l'embout (40) comportant des moyens (44) pour la relier
à une extrémité du train de tubes (Ttu).
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la partie d'extrémité (43) et la seconde extrémité (42) de l'embout tubulaire (40)
sont séparées par une couronne (45) apte à constituer une butée pour limiter l'enfichage
de la partie d'extrémité (43) de l'embout dans la percée traversante (33).
3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la longueur du manchon (30), prise entre ses première et seconde extrémités (31,
32), est au plus égale à la longueur de ladite portion de tube (10).
4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens de blocage temporaire commandables (50) pour bloquer le manchon
(30) dans ses première et seconde positions (P1, P2) sur ladite portion de tube (10).
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les moyens de blocage temporaire commandables (50) sont constitués de deux encoches
(51, 52) réalisées dans la paroi latérale extérieure de ladite portion de tube (10)
suivant un axe faisant un angle non nul par rapport à l'axe longitudinal (15) de cette
portion de tube, et d'une goupille (54) montée en translation par rapport au manchon
(30) dans un trou (55) réalisé dans la paroi du manchon et sécant avec ladite percée
traversante (33), de façon qu'elle soit apte à plonger dans l'une ou l'autre des deux
encoches (51, 52) selon que ledit manchon se trouve dans l'une ou l'autre de ses première
et seconde positions (P1, P2).
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens (56) pour appliquer une tension élastique sur ladite goupille
(54) pour tendre à la maintenir constamment dans l'encoche (51, 52) dans laquelle
elle est positionnée.
7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que la somme de la longueur de la partie (16) de portion de tube (10) plongeant dans
la percée traversante (33) quand le manchon (30) est dans sa première position (P1)
et de la longueur de la partie d'extrémité (43) du dit embout tubulaire (40), est
inférieure à la longueur totale de la percée traversante (33) du manchon (30).
8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens de blocage-déblocage réversibles (60) du dit embout tubulaire
(40) avec le manchon (30).
9. Dispositif selon la revendication 8,
caractérisé par le fait que les moyens de blocage-déblocage réversibles (60) du dit embout tubulaire (40) avec
le manchon (30) sont constitués par :
• as moins deux orifices (61, 62) réalisés respectivement dans la seconde extrémité
(32) du manchon (30) et dans l'embout tubulaire (40), et
• une épingle (63) à au moins deux branches (64, 65), les deux branches étant aptes
à s'enficher respectivement dans les deux dits orifices (61, 62).
10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9,
caractérisé par le fait qu'il comporte en outre :
• au moins une lumière (70) réalisée dans la paroi (71) du manchon (30),
• un touret (72) entourant de façon étanche ledit manchon (30) pour former, avec la
paroi extérieure de ce manchon (30), une chambre sensiblement annulaire (73) dans
laquelle débouche ladite lumière (70), et
• des moyens d'entrée (74) montés en coopération avec ledit touret (72) et débouchant
dans ladite chambre sensiblement annulaire (73).