OUTIL D ELARGISSEMENT ET DE STABILISATION A METTRE EN SERVICE DANS UN TROU DE FORAGE ET PROCEDE POUR SA MISE EN OEUVRE

Description

[0001] La présente invention est relative à un outil d'élargissement et de stabilisation à mettre en oeuvre dans un trou de forage, comprenant

[0002] un corps tubulaire, à monter entre une première section d'un train de tiges et une deuxième section de celui-ci, ce corps tubulaire présentant une cavité axiale qui est ouverte vers l'extérieur par au moins un canal de guidage radial,
un élément de couteau agencé de manière radialement déplaçable dans chaque canal de guidage radial susdit, et
des moyens de coin qui, par un déplacement axial à l'intérieur du corps tubulaire, induisent un mouvement radial de chaque élément de couteau dans son canal de guidage.

[0003] On connaît depuis longtemps de tels outils (voir par exemple US-A-5.368.114, US-B-6.189.631, US-B-6.615.933 et US-A-2003/0155155).

[0004] Il est devenu de plus en plus nécessaire, au cours de forages dans des formations géologiques dures et abrasives, de disposer d'outils d'élargissement pourvus de beaucoup d'éléments de couteaux, ayant la forme de bras volumineux. Les bras élargisseurs sont donc de plus en plus allongés et riches en plaquettes de coupe. Enfin, avantageusement les éléments de couteau en forme de bras élargisseurs, qui habituellement élargissent le trou de forage lors d'une descente de l'outil vers le bas, sont à présent pourvus de parties renforcées de dômes en diamant pour stabiliser l'outil pendant l'élargissement et de parties capables d'élargir le trou en remontant l'outil d'élargissement vers la surface.

[0005] Les outils connus de la technique antérieure présentent malheureusement l'inconvénient d'être adéquats uniquement pour leur mise en oeuvre dans un type de formation géologique. Lors d'un changement de formation géologique, l'outil d'élargissement doit être complètement remplacé, c'est-à-dire que tout l'outil doit être extrait du train de tiges et remplacé par un autre outil dont la configuration convient mieux pour l'élargissement du trou de forage dans la nouvelle formation géologique. Il en est de même en cas d'usure ou de défaillance des éléments de couteau. Il en résulte un coût d'exploitation important.

[0006] La présente invention a donc pour but de mettre au point un outil d'élargissement et de stabilisation tel qu'indiqué au début, qui permette une grande souplesse d'utilisation de l'outil en fonction des formations géologiques dans lesquelles il doit élargir un trou de forage et une grande facilité de remplacement des éléments de couteau après leur usure.

[0007] On a résolu ce problème, suivant l'invention, par un outil d'élargissement et de stabilisation, tel qu'indiqué au début, qui comprend en outre
un tube d'entraînement qui est monté à l'intérieur de ladite cavité axiale de manière à pouvoir y effectuer des déplacements axiaux, et qui présente un axe longitudinal,
comme moyens de coin, au moins un élément de coin par élément de couteau qui est supporté à la périphérie du tube d'entraînement, ledit au moins un élément de coin et le tube d'entraînement étant capables d'effectuer entre eux un mouvement de coulissement axial relatif le long de l'axe longitudinal, et
des moyens d'arrêt qui sont capables de bloquer de manière détachable ledit au moins un élément de coin sur le tube d'entraînement dans une position de blocage dans laquelle le tube d'entraînement peut effectuer ses déplacements axiaux susdits, et ledit au moins un élément de coin est entraîné par le tube d'entraînement dans ces déplacements axiaux.

[0008] Cet outil permet donc de remplacer aisément les éléments de coin en les détachant du tube d'entraînement sur lequel ils sont supportés. De ce fait il est possible sans difficulté de les remplacer par d'autres éléments de coin présentant une configuration différente. En face d'une formation géologique dure, on pourra prévoir des éléments de couteau qui réagissent de manière plus souple au cours de l'élargissement parce qu'ils reposent sur des éléments de coin à forte pente. En face d'une formation géologique friable, on pourra prévoir, dans le même outil, des éléments de couteau réagissant de manière plus dure, car les éléments de coin seront alors prévus avec une pente plus faible. Une telle transformation de l'outil demande donc uniquement le remplacement des éléments de coin et la substitution des éléments de couteau par d'autres adaptés à ces éléments de coin. On peut ainsi aussi prévoir dans les mêmes canaux de guidage radiaux, des éléments de couteau présentant des longueurs actives différentes, sans devoir changer d'outil.

[0009] De plus, lors de l'apparition du phénomène d'usure des éléments de couteau, ceux-ci peuvent être rapidement remplacés, ainsi qu'il sera décrit de manière plus détaillée dans la suite.

[0010] Suivant une forme de réalisation de l'invention, le tube d'entraînement présente à sa périphérie des rainures longitudinales dans chacune desquelles au moins un élément de coin peut effectuer ledit mouvement de coulissement axial relatif, en étant retenu radialement à l'intérieur de cette rainure longitudinale.

[0011] Suivant une autre forme de réalisation de l'invention, lesdits moyens d'arrêt comprennent
une butée obturant chaque rainure longitudinale à une première extrémité axiale, et
un élément de blocage amovible qui obture chaque rainure longitudinale à une deuxième extrémité axiale, opposée à la première, lorsque ledit au moins un élément de coin et ledit tube d'entraînement sont dans ladite position de blocage, et qui est entraîné par le tube d'entraînement pendant ses déplacements axiaux. On obtient ainsi, rapidement et aisément, un maintien du tube d'entraînement dans l'outil de façon qu'il effectue uniquement un mouvement de coulissement à l'intérieur du tube central, sans rotation autour de son axe.

[0012] Avantageusement, on a prévu, suivant l'invention, que ledit élément de blocage et le tube d'entraînement présentent des filets capables de coopérer pour leur fixation mutuelle dans une position d'obturation de ladite deuxième extrémité des rainures longitudinales. Dans cette position, au moins une partie de l'élément de coin est enfermée de manière totalement stationnaire dans sa rainure longitudinale correspondante fermée à ses deux extrémités.

[0013] Suivant une forme perfectionnée de réalisation de l'invention, la surface interne inclinée de chaque élément de couteau et la surface externe inclinée de chaque élément de coin sur lequel est en appui l'élément de couteau sont pourvues de moyens de retenue mutuels en sens radial qui sont agencés de façon que l'élément de couteau en position haute dans son canal de guidage effectue une descente radiale vers une position basse par rétraction de la part des moyens de retenue dudit au moins un élément de coin pendant le déplacement axial de celui-ci. La poussée des éléments de couteau radialement vers l'extérieur et la rétraction de ceux-ci à l'intérieur du corps tubulaire résultent donc uniquement d'une coopération entre éléments de coin et un élément de couteau correspondant, emprisonné dans un canal qui sert uniquement au guidage radial. Il en résulte que quelle que soit la pente des surfaces coopérantes des éléments de coin et de l'élément de couteau, la longueur de ce dernier ou l'extension recherchée de celui-ci hors du corps de l'outil, le corps tubulaire reste le même et le tube d'entraînement aussi.

[0014] Suivant une forme de réalisation avantageuse de l'invention, le tube d'entraînement comporte un piston qui sépare, dans le corps tubulaire, un premier tronçon dans lequel un fluide hydraulique est sous une pression intérieure et un deuxième tronçon qui est en communication avec l'extérieur par lesdits au moins un canal de guidage radiaux où sont logés lesdits au moins un élément de coin et leur élément de couteau correspondant. Par une simple différence de pression appliquée entre deux tronçons du corps tubulaire, il est possible d'entraîner longitudinalement les éléments de coin et de mettre en service les éléments de couteau pour un élargissement du trou et/ou une stabilisation de l'outil dans ce trou.

[0015] D'autres formes de réalisation de l'outil suivant l'invention sont indiquées dans les revendications annexées.

[0016] La présente invention concerne également un procédé pour la mise en oeuvre d'un outil d'élargissement et de stabilisation à mettre en service dans un trou de forage.

[0017] Le procédé suivant l'invention comprend
une introduction de chaque élément de couteau muni d'au moins un élément de coin d'une manière engagée dans un canal de guidage radial correspondant de la cavité axiale du corps tubulaire,
une introduction du tube d'entraînement dans la cavité axiale du corps tubulaire, avec un coulissement relatif entre ce tube d'entraînement et ledit au moins un élément de coin radialement engagé, et
un blocage de manière détachable de chaque élément de coin sur le tube d'entraînement dans une position de blocage dans laquelle le tube d'entraînement peut effectuer des déplacements axiaux et ledit au moins un élément de coin est entraîné par le tube d'entraînement dans ces déplacements axiaux.

[0018] Un tel procédé permet un montage et un démontage de l'outil particulièrement aisé et rapide. Un simple blocage des éléments de coin sur le tube d'entraînement dans une position appropriée permet immédiatement la mise en service de l'outil. Le tube d'entraînement peut effectuer uniquement un mouvement de coulissement axial, sans rotation autour de son axe.

[0019] Suivant un mode de réalisation avantageux du procédé suivant l'invention, il comprend en outre, avant l'étape d'introduction de chaque élément de couteau, un agencement sur au moins une surface interne inclinée de chaque élément de couteau d'au moins un élément de coin présentant une surface externe inclinée de la même manière, de façon que ces éléments restent solidaires l'un de l'autre, pendant cette étape d'introduction, et, après l'étape de blocage susdit, éléments de couteau et éléments de coin sont désolidarisés de manière que chaque élément de couteau puisse glisser sur la surface inclinée dudit au moins un élément de coin correspondant. La désolidarisation entre les éléments de coin et les éléments de couteau peut se faire par exemple par le cisaillement, à partir d'une pression hydraulique seuil, de goupilles qui retiennent les éléments de couteau sur leurs éléments de coin, c'est-à-dire alors que l'outil d'élargissement est déjà descendu dans le trou de forage.

[0020] D'autres modes de réalisation du procédé suivant l'invention sont indiqués dans les revendications annexées.

[0021] D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après à titre non limitatif et avec référence aux dessins annexés.

La figure 1 représente une vue en perspective partiellement brisée d'un tube d'entraînement d'outil suivant l'invention qui est muni d'éléments de coin et d'éléments de couteau.

La figure 2 représente une vue en perspective du tube d'entraînement.

Les figures 3 à 6 représentent des étapes de montage de l'outil suivant l'invention.

La figure 7 représente le même outil lorsque les éléments de couteaux sont en service.

Les figures 8 à 10 représentent une vue en coupe axiale d'une forme de réalisation d'outil suivant l'invention pourvu de part et d'autre d'éléments de jonction pour la fixation de l'outil dans le train de tiges.

Les figures 11 et 12 sont des vues en section transversale suivant la ligne XI-XI de la figure 9 et respectivement suivant la ligne XII-XII de cette figure.

Les figures 13 à 15 représentent chacune une vue en perspective partiellement brisée d'un dispositif d'activation de l'outil suivant l'invention dans trois positions différentes.

Les figures 16 et 17 représentent chacune une vue en perspective partiellement brisée d'un dispositif de capture du tube d'entraînement, dans deux positions différentes.

La figure 18 représente une vue en coupe axiale d'une variante de dispositif d'activation de l'outil suivant l'invention.

La figure 19 représente une vue en perspective agrandie d'une forme de réalisation d'élément de coin.

[0022] Ainsi qu'il est illustré en particulier sur la figure 3, l'outil suivant l'invention comprend un corps tubulaire 1 qui est à monter entre deux sections d'un train de tiges non représenté. Ce corps tubulaire 1 présente une cavité axiale 2 qui est ouverte vers l'extérieur par trois canaux de guidage radiaux 3, dont seul un est visible sur cette figure. On pourrait bien sûr prévoir un autre nombre de canaux de guidage, selon les besoins.

[0023] Dans chaque canal de guidage est agencé de manière radialement déplaçable un élément de couteau 5 et respectivement 6. Chaque élément de couteau comprend, comme illustré en détail sur la figure 1, une surface extérieure munie de plaquettes de coupe qui présente une partie avant 7 inclinée vers l'avant (c'est-à-dire vers le bas sur la figure 1) par rapport à l'axe longitudinal 8, une partie centrale 9 sensiblement parallèle à l'axe 8 et une partie arrière 10 inclinée vers l'arrière par rapport à l'axe 8. La partie avant 7 est destinée à produire un élargissement du trou de forage au cours de sa descente, la partie centrale 9 à stabiliser l'outil par rapport au trou élargi et la partie arrière 10 à produire un élargissement du trou de forage lors d'une remontée du train de tiges.

[0024] L'outil suivant l'invention comprend également un tube d'entraînement 11 qui est monté à l'intérieur de la cavité axiale 2 de manière à pouvoir y effectuer des déplacements axiaux en fonction d'une pression hydraulique.

[0025] Ainsi qu'il ressort en particulier de la figure 2, le tube d'entraînement 11 présente lui aussi une cavité axiale 12 à travers laquelle peuvent circuler les boues de forage. Le tube d'entraînement 11 comporte un piston 13 qui sépare, dans le corps tubulaire, un premier tronçon 14 (voir figure 8) ét un deuxième tronçon 15 (voir figure 9). Dans le premier tronçon 14 peut pénétrer un fluide hydrauliquement sous pression, par exemple à partir de la cavité axiale 12 du tube d'entraînement en passant par des moyens de filtration formés par les perçages 16. Le deuxième tronçon 15 du corps tubulaire 1 est en communication avec l'extérieur par les canaux de guidage 3 où sont logés les éléments de couteau 5 et 6.

[0026] L'outil suivant l'invention comprend en outre, dans l'exemple illustré, deux éléments de coin 17 et 18 par élément de couteau, ces éléments de coin étant supportés par le tube d'entraînement 11. On peut comprendre que l'on pourrait prévoir un seul élément de coin par élément de couteau ou plus de deux, en fonction des besoins. Sur la figure 19 on représente une variante de réalisation dans laquelle deux éléments de coin sont reliés l'un à l'autre de manière rigide.

[0027] Chaque élément de couteau présente au moins une surface interne inclinée par rapport à l'axe longitudinal 8. Dans l'exemple de réalisation illustré il en présente deux 19 et 20. Chaque élément de coin présente une surface externe 21 inclinée de la même manière qui est en appui sur la surface interne 19 ou 20 de l'élément de couteau correspondant.

[0028] Dans l'exemple illustré sur la figure 12, chaque élément de couteau 5 présente une section transversale en forme de U et donc chevauche l'élément de coin 17 ou 18 correspondant. Les surfaces 19 ou 20 et 21 de ces éléments, qui sont en appui l'une sur l'autre, présentent des moyens de retenue mutuels en sens radial qui, dans l'exemple illustré, se présentent sous la forme d'une rainure en queue-d'aronde et d'une cannelure 38, de forme correspondante.

[0029] Par ailleurs, pour le montage, les éléments de coin sont fixés sur les éléments de couteau par des broches de cisaillement 22 qui retiennent les éléments de coin par rapport aux éléments de couteau dans la position illustrée sur les figure 3 à 6. Pour ce faire, ces broches sont introduites dans une perforation 37 prévue à cet effet dans l'élément de couteau et une perforation correspondante de l'élément de coin (voir figure 11).

[0030] Si l'on se reporte à la figure 2, on peut voir que le tube d'entraînement 11 est pourvu à sa périphérie de rainures longitudinales 23 dans lesquelles les éléments de coin 17 et 18 peuvent effectuer un mouvement de coulissement axial relatif par rapport au tube d'entraînement 11, comme représenté sur les figure 5 et 6.

[0031] Dans cet exemple de réalisation, les rainures sont limitées latéralement par des lèvres 24 dirigées l'une vers l'autre qui rétrécissent l'ouverture des rainures vers l'extérieur. Dans une position centrale des rainures, ces lèvres sont supprimées en formant un évasement 25 qui permet une pénétration en sens radial d'au moins une partie de l'élément de coin correspondant.

[0032] Les éléments de coin présentent dans cet exemple de réalisation une conformation avec saillies latérales qui peuvent être glissées en dessous des lèvres 24 susdites.

[0033] L'outil suivant l'invention comporte en outre des moyens d'arrêt qui sont capables de bloquer de manière détachable les éléments de coin 17, 18 sur le tube d'entraînement 11, en permettant les déplacements axiaux de celui-ci.

[0034] Les moyens d'arrêt comportent une butée 26 qui limite longitudinalement chaque rainure longitudinale 23. Dans l'exemple illustré, il s'agit d'une paroi qui termine la rainure du côté piston. Les moyens d'arrêt comportent également un manchon fileté 27 qui peut être vissé sur l'extrémité filetée 28 du tube d'entraînement. Après vissage le manchon fileté 27 ferme les rainures longitudinales 23 du côté opposé au piston.

[0035] Après vissage, lors du coulissement axial du tube d'entraînement 11, celui-ci peut être amené de la position représentée sur la figure 6 à la position représentée sur la figure 7. Il entraîne alors avec lui les éléments de coin qui sont emprisonnés dans la rainure longitudinale entre la butée 26 et le manchon fileté 27 ainsi que par les lèvres 24. Lors de leur mouvement, les éléments de coin induisent alors un mouvement radial de chaque élément de couteau 5, 6 dans son canal de guidage 3. En effet, les éléments de couteau sont bloqués contre tout déplacement axial par des parois avant 34 et arrière 35 de leur canal de guidage, et ils effectuent donc un mouvement d'ascension ou de descente dans celui-ci entre la position basse (retrait) illustrée sur la figure 6 et la position haute (expansion) illustrée sur la figure 7.

[0036] Avantageusement le piston 13 présente un passage sous la forme d'au moins un conduit de petit diamètre 36 (voir figure 9) qui permet une communication entre le tronçon sous pression 14 (voir figure 8) du corps tubulaire et le tronçon 15 (voir figure 9) qui est en communication avec l'extérieur. L'étranglement réalisé par ce conduit 36 a pour effet une injection sous haute pression de jets de fluide hydraulique dans le tronçon 15. Ceci permet d'empêcher une pénétration dans l'outil de la boue de forage qui circule à l'extérieur du train de tiges et de nettoyer les éléments de coin, les éléments de couteau et les canaux de guidage radiaux.

[0037] Le procédé pour la mise en oeuvre de l'outil suivant l'invention va à présent être décrit plus en détail ci-dessous.

[0038] Ainsi qu'il ressort de la figure 1, chaque élément de couteau 5 est muni, dans l'exemple illustré, de deux éléments de coin 17 et 18. Pour cela, les cannelures en queue-d'aronde 38 des éléments de coin (v. figure 12) sont glissées à l'intérieur des rainures en queue-d'aronde correspondantes de l'élément de couteau, jusque dans la position illustrée sur la figure 1. Puis, chaque élément de coin est fixé à son élément de couteau par une goupille de cisaillement 22 qui traverse chaque élément de coin et au moins un orifice 37 prévu dans l'élément de couteau (voir figure 11). De cette manière, les éléments de coin et l'élément de couteau restent solidaires pendant les opérations de montage.

[0039] L'élément de couteau 5 muni de ses deux éléments de coin est alors introduit axialement ou, comme illustré à la figure 3, radialement en oblique à l'intérieur de la cavité 2 du corps tubulaire 1 dans le sens de la flèche F1. Lorsque l'élément de couteau 5 se présente en face du canal de guidage radial 3 qui lui correspond, il est tiré radialement vers l'extérieur dans le sens de la flèche F2 (v. figure 4) et cela manuellement ou à l'aide d'une machine, et il est maintenu dans cette position engagée.

[0040] Avantageusement, le manchon fileté 27, muni d'un joint d'étanchéité 29 dans lequel il est capable de coulisser, est introduit par le bas dans la cavité axiale 2. Le joint est maintenu en position entre l'extrémité filetée du manchon 27 et un ressort de rappel non représenté.

[0041] L'étape suivante est aussi illustrée sur la figure 4. Le tube d'entraînement 11 est introduit dans le sens de la flèche F3 dans la cavité axiale 2 du corps tubulaire 1.

[0042] Lorsque l'évasement 25 des rainures longitudinales 23 du tube d'entraînement 11 parviennent en face des éléments de coin 17 (voir figure 4), les éléments de coin 18 sont situés en face de l'extrémité filetée 28 du tube d'entraînement.

[0043] Les éléments de couteau sont alors, comme illustré sur le figure 5, enfoncés dans le sens de la flèche F4 dans leur canal de guidage. Les éléments de coin 17 pénètrent radialement dans les rainures longitudinales, par les évasements 25, et les éléments de coin 18 présentent leurs saillies latérales en position pour pouvoir passer en dessous des lèvres 24 des rainures longitudinales 23.

[0044] La figure 6 illustre un coulissement relatif entre le tube d'entraînement 11 et les éléments de coin 17 et 18. Le tube d'entraînement s'enfonce partiellement dans le manchon fileté 27. Les éléments de coin 17 pénètrent dans la partie haute des rainures longitudinales qui sont dépourvues d'évasement et les éléments de coin 18 pénètrent dans la partie basse de ces rainures.

[0045] Le manchon fileté 27 est alors vissé par le bas. En position de vissage, les éléments de coin 17, 18 sont emprisonnés dans les rainures longitudinales 23 entre les butées 26 et le manchon fileté 27, et elles sont immobilisées radialement par les lèvres 24.

[0046] Dans cette position, il n'y a plus de coulissement axial relatif entre les éléments de coin et le tube d'entraînement. Celui-ci entraîne les éléments de coin dans ses déplacements axiaux.

[0047] La figure 7 illustre un déplacement axial vers le bas du tube d'entraînement 11. Les éléments de couteau 5, 6 ont glissé sur la pente des éléments de coin 17, 18 jusque dans la position expansée, illustrée.

[0048] Comme on peut le constater le montage et bien sûr le démontage également de l'outil sont très simples et rapides. Les éléments de couteau peuvent aisément être remplacés par des nouveaux et d'autres modèles de couteau peuvent être introduits dans l'outil, sans devoir remplacer l'outil lui-même.

[0049] L'outil suivant l'invention comporte également un dispositif d'activation qui est capable de maintenir axialement le tube d'entraînement 11 dans sa position initiale représentée sur les figures 8, 9 et 10. C'est dans cette position de retrait des éléments de couteau que l'outil est descendu dans le trou de forage.

[0050] Dans l'exemple illustré sur les figures 8 à 10, ce dispositif d'activation comprend une goupille de cisaillement 39 qui traverse un orifice 40 prévu dans le corps tubulaire en pénétrant dans un trou borgne prévu sur un tube de prolongement 41 appliqué contre le manchon 27 vissé au tube d'entraînement 11. Lorsque la pression hydraulique appliquée sur le piston 13 est inférieure à un seuil déterminé, la goupille empêche tout déplacement axial du tube de prolongement 41. Lorsque ce seuil est dépassé, la goupille 39 est cisaillée, et le tube d'entraînement peut coulisser dans le corps tubulaire 1.

[0051] Comme on peut le voir en particulier sur les figures 9 et 10, l'outil suivant l'invention est aussi muni, dans l'exemple illustré, d'un ressort de rappel 42 qui prend appui d'une part sur le tube de prolongement 41 et d'autre part sur un élément de jonction 43, fixé sur le corps tubulaire 1 et permettant d'insérer celui-ci dans le train de tiges. Lorsque, sous l'action de la pression, le tube d'entraînement 11 est déplacé, le ressort de rappel est comprimé,. Lorsque la pression diminue, le tube d'entraînement 11 est rappelé vers sa position initiale illustrée sur les figures 8 à 10.

[0052] Suivant un autre exemple de réalisation illustré sur les figures 13 à 15, le dispositif d'activation comprend, à l'extrémité du tube de prolongement 41, une douille 44 qui enveloppe cette extrémité. Le tube de prolongement est pourvu à son extrémité inférieure de plusieurs trous latéraux 45. La douille 44 est prévue de manière à pouvoir coulisser à l'intérieur d'un manchon 46 qui est incorporé de manière fixe dans l'élément de jonction 43. Une goupille de cisaillement 47 retient en place la douille 44 par-dessus l'extrémité du tube de prolongement 41, dans la position initiale du tube d'entraînement et la douille 44 empêche tout déplacement axial du tube de prolongement 41 et donc du tube d'entraînement 11. Les boues de forage passent à travers le tube d'entraînement 11, le manchon fileté 27, le tube de prolongement 41 et le manchon 46 et rejoignent ensuite le train de tiges.

[0053] On peut alors lancer à partir de la surface une bille d'activation 48 qui vient se loger contre un rétrécissement terminal 49 du tube de prolongement 41. L'application de cette bille comme représenté sur la figure 14 a pour effet, d'une part, un choc mécanique sur la goupille de cisaillement 47, et, d'autre part, une obturation du passage axial des boues, et donc une augmentation énorme de la pression exercée sur le piston 13 du tube d'entraînement 11. Il en résulte immédiatement un cisaillement de la goupille 47, comme représenté sur la figure 14, et un coulissement vers le bas du tube d'entraînement. Par la pression créée à l'intérieur de l'espace situé en amont de la douille 44, celle-ci est projetée vers le bas jusque dans la position illustrée sur la figure 14 où elle est immobilisée par une butée 50. Le coulissement du tube d'entraînement 11 et donc du manchon fileté 27 et du tube de prolongement 41 est arrêté avant que le tube de prolongement 41 n'atteigne la douille 44 dans sa position immobilisée. Par conséquent, la circulation des boues est alors rétablie par l'intermédiaire des trous latéraux 45. Dans cette position, illustrée sur la figure 14, le tube d'entraînement 11 est libéré et peut développer ses mouvements de coulissement axiaux. Lorsque la pression hydraulique diminue, le ressort de rappel 42 ramène le tube d'entraînement vers sa position initiale, comme représenté par exemple sur la figure 15.

[0054] Suivant encore une autre forme de réalisation de l'invention on pourrait imaginer un élément de verrou, usuel en soi, qui maintient axialement le tube d'entraînement 11 dans le corps tubulaire 1 en position initiale.

[0055] Une commande électrique connue en soi est par exemple située en surface et, comme illustré sur la figure 18, connectée au verrou 70 par l'intermédiaire d'un dispositif électronique 71, qui peut être commandé par pulsations de fluide. Le dispositif électronique peut alors à son tour commander un déplacement du verrou par un activateur de verrou 72, et cela dans une position d'ouverture dans laquelle il libère le tube d'entraînement.

[0056] L'outil suivant l'invention peut aussi avantageusement être pourvu d'un dispositif de capture du tube d'entraînement. Dans l'exemple de réalisation illustré sur les figures 16 et 17, le tube d'entraînement 11 est pourvu d'une allonge tubulaire 51 fixée sur lui. Cette allonge 51 est entourée d'un manchon 52 capable de coulisser par-dessus ladite allonge 51 et à l'intérieur de deux douilles successives 53 et 54 reliées entre elles de manière fixe. Ces douilles 53 et 54 sont elles-mêmes encastrées de manière stationnaire à l'intérieur d'un élément de jonction 57 relié de manière fixe au corps tubulaire 1 pour permettre son insertion dans un train de tiges.

[0057] Un premier collier de serrage élastique 55 est logé dans une rainure interne 58 du manchon 52 et peut donc coulisser avec lui sur l'allonge 51. Un second collier de serrage élastique 59 est logé dans une rainure interne 60 formée entre les deux douilles 53 et 54, de manière à pouvoir coulisser sur le manchon 52.

[0058] Dans la position initiale du tube d'entraînement 11 ainsi que pendant la mise en service de l'outil le manchon 52 est maintenu axialement à l'intérieur de la douille fixe 53 par une goupille de cisaillement 61. Les boues passent à l'intérieur du manchon 52, puis de l'allonge 51 et enfin du tube d'entraînement 11.

[0059] Lorsque le fonctionnement de l'outil doit être arrêté, par exemple pour être remonté à la surface, une seconde bille 62 de diamètre supérieur à celui du manchon 52 est envoyée dans le train de tiges. Elle vient s'appliquer à l'entrée du manchon 52 en bouchant le passage. Par le choc mécanique de la bille et l'augmentation immédiate et forte de la pression, la goupille 61 est cisaillée et le manchon 52 peut effectuer un coulissement vers l'aval.

[0060] Lors de ce coulissement, une rainure périphérique 64 du manchon 52 vient se placer en face du second collier de serrage élastique 59 et ce dernier vient s'y loger, en solidarisant ainsi le manchon 52 et les douilles fixes 53 et 54, et donc l'élément de jonction 57 du corps tubulaire 1. Ensuite, lorsqu'on diminue la pression, le premier collier de serrage élastique 55 vient se loger dans une rainure périphérique 63 prévue entre l'allonge 51 et le tube d'entraînement 11, qui est remonté dans sa position initiale, ce qui solidarise ceux-ci avec le manchon 52. Dans cette position, le tube d'entraînement est capturé par le corps tubulaire 1 et il ne peut plus bouger. Comme l'extrémité amont du manchon 52 est pourvue de trous latéraux 66, les boues peuvent, dans cette position de capture, continuer à circuler en passant latéralement autour de la bille 62 dans un espace 67 ménagé entre la douille 53 et le manchon 52, puis dans les trous latéraux 66 et enfin dans le manchon 52.

[0061] Il doit être entendu que la présente invention n'est en aucune façon limitée aux formes de réalisation décrites ci-dessus et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre des revendications annexées.

[0062] On peut aussi envisager que le piston d'entraînement soit entraîné dans ses déplacements axiaux par des moyens totalement ou partiellement mécaniques situés par exemple au-dessus de l'outil.

[0063] On peut enfin prévoir que l'outil comprenne un verrou qui, dans une position de fermeture, maintient axialement le dispositif de capture dans une position non activée et un organe de commande électrique, connecté au verrou et capable de commander un déplacement du verrou dans une position d'ouverture dans laquelle le dispositif de capture est déplacé dans sa position de capture.

[0064] On peut aussi envisager, comme représenté sur la figure 19 que, pour chaque élément de couteau 5, il y ait plusieurs éléments de coin, par exemple deux éléments de coin 80 et 81 qui sont reliés l'un à l'autre de manière rigide par exemple par une entretoise 82.

[0065] Cette forme de réalisation offre l'avantage d'une excellente résistance au basculement des éléments de coin dans les rainures et donc d'éviter tout coinçage intempestif des éléments de coin.

Revendications

1. Outil d'élargissement et de stabilisation à mettre en oeuvre dans un trou de forage, comprenant
un corps tubulaire (1), à monter entre une première section d'un train de tiges et une deuxième section de celui-ci, ce corps tubulaire présentant une cavité axiale (2) qui est ouverte vers l'extérieur par au moins un canal de guidage radial (3),
un élément de couteau (5, 6) agencé de manière radialement déplaçable dans chaque canal de guidage radial (3) susdit, et
des moyens de coin qui, par un déplacement axial à l'intérieur du corps tubulaire, induisent un mouvement radial de chaque élément de couteau dans son canal de guidage,
caractérisé en ce qu'il comprend en outre
un tube d'entraînement (11) qui est monté à l'intérieur de ladite cavité axiale (2) de manière à pouvoir y effectuer des déplacements axiaux, et qui présente un axe longitudinal (8),
comme moyens de coin, au moins un élément de coin (17, 18) par élément de couteau (5, 6) qui est supporté à la périphérie du tube d'entraînement (11), ledit au moins un élément de coin et le tube d'entraînement étant capables d'effectuer entre eux un mouvement de coulissement axial relatif le long de l'axe longitudinal (8), et
des moyens d'arrêt qui sont capables de bloquer de manière détachable ledit au moins un élément de coin sur le tube d'entraînement (11) dans une position de blocage dans laquelle le tube d'entraînement peut effectuer ses déplacements, axiaux susdits et ledit au moins un élément de coin est entraîné par le tube d'entraînement dans ces déplacements axiaux.

2. Outil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le tube d'entraînement (11) présente à sa périphérie
des rainures longitudinales (23) dans chacune desquelles au moins un élément de coin (17, 18) peut effectuer ledit mouvement de coulissement axial relatif, en étant retenu radialement à l'intérieur de cette rainure longitudinale.

3. Outil suivant la revendication2, caractérisé en ce que lesdits moyens d'arrêt comprennent une butée obturant chaque rainure longitudinale à une première extrémité axiale, et
un élément de blocage amovible qui obture chaque rainure longitudinale à une deuxième extrémité axiale, opposée à la première, lorsque ledit au moins un élément de coin et le tube d'entraînement sont dans ladite position de blocage, et qui est entraîné par le tube d'entraînement pendant ses déplacements, axiaux.

4. Outil suivant la revendication 3, caractérisé en ce que ledit élément de blocage est le tube d'entraînement présentent des filets capables de coopérer pour leur fixation mutuelle dans une position d'obturation de ladite deuxième extrémité des rainures longitudinales.

5. Outil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque élément de couteau (5, 6) présente au moins une surface interne (19, 20) inclinée par rapport à l'axe longitudinal (8) du tube d'entraînement, en ce que chaque élément de coin (17, 18) présente une surface externe (21), qui est inclinée de la même manière par rapport audit axe longitudinal et sur laquelle est en appui une desdites au moins une surface inclinée d'un élément de couteau, en ce que chaque élément de couteau est bloqué contre tout déplacement axial par des parois avant et arrière (34, 35) de son canal de guidage (3) et en ce que, lorsque ledit au moins un élément de coin est entraîné axialement par le tube d'entraînement, l'élément de couteau correspondant effectue un mouvement d'ascension ou de descente dans son canal de guidage radial, en glissant sur la surface inclinée dudit au moins un élément de coin, l'élément de couteau faisant saillie hors du corps tubulaire en position haute.

6. Outil suivant la revendication 5, caractérisé en ce que ladite au moins une surface interne inclinée (19, 20), de chaque élément de couteau et ladite surface externe inclinée (21) de chaque élément de coin sur lequel est en appui l'élément de couteau sont pourvues de moyens de retenue mutuels (38) en sens radial qui sont agencés de façon que l'élément de couteau en position haute dans son canal de guidage effectue une descente radiale vers une position basse par rétraction de la part des moyens de retenue dudit au moins un élément de coin pendant le déplacement axial de celui-ci.

7. Outil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le tube d'entraînement (11) comporte un piston (13) qui sépare, dans le corps tubulaire, un premier tronçon (14) dans lequel se trouve un fluide hydraulique sous une pression intérieure et un deuxième tronçon (15) qui est en communication avec l'extérieur par lesdits au moins un canal de guidage radiaux (3) où sont logés lesdits au moins un élément de coin et leur élément de couteau correspondant.

8. Outil suivant la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, à chaque élément de couteau, au moins une goupille (22) qui relie temporairement celui-ci à au moins un élément de coin en empêchant tout déplacement de l'un par rapport à l'autre, lorsque la pression hydraulique intérieure est inférieure à un seuil déterminé, et qui est cisaillée lorsque cette pression hydraulique est supérieure à ce seuil.

9. Outil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que chaque élément de couteau est supporté par au moins deux éléments de coin (17, 18).

10. Outil suivant la revendication 9, caractérisé en ce que les éléments de coin supportant un même élément de couteau sont reliés l'un à l'autre de manière rigide.

11. Outil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que chaque élément de couteau comprend une surface extérieure munie de plaquettes de coupe qui présente une partie avant (7) inclinée vers l'avant par rapport audit axe longitudinal (8) et destinée à produire un élargissement du trou de forage, une partie centrale (9) sensiblement parallèle à l'axe longitudinal et destinée à stabiliser l'outil par rapport au trou élargi, et une partie arrière (10) inclinée vers l'arrière par rapport à l'axe longitudinal et destinée à produire un élargissement du trou de forage lors d'une remontée du train de tiges.

12. Outil suivant l'une quelconque des revendications 7 à 11, caractérisé en ce qu'il comporte une communication entre le tube d'entraînement (11) au travers duquel passe un fluide hydraulique sous pression et ledit premier tronçon (14) ainsi qu'au moins un passage étranglé (36) au travers dudit piston (13) permettant une injection dans ledit deuxième tronçon (15) de jets de fluide hydraulique empêchant une pénétration dans ledit deuxième tronçon d'un fluide de forage situé à l'extérieur du corps tubulaire (1).

13. Outil suivant la revendication 12, caractérisé en ce que ladite communication entre le tube d'entraînement (11) et ledit premier tronçon (14) comporte des moyens de filtrage du fluide (16).

14. Outil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu'il comprend
un dispositif d'activation qui maintient axialement le tube d'entraînement à l'intérieur du corps tubulaire (1) dans une position initiale, dans laquelle ledit au moins un élément de coin (17, 18) et chaque élément de couteau se trouvent dans une position basse de l'élément de couteau dans son canal de guidage (3), et qui est capable de libérer le tube d'entraînement (11) à un moment approprié, en lui permettant ainsi d'effectuer lesdits déplacements axiaux en fonction d'une pression de fluide hydraulique et
au moins un ressort de rappel (42) qui s'oppose à ces déplacements axiaux et rappelle le tube d'entraînement vers sa position initiale lorsque la pression hydraulique diminue.

15. Outil suivant la revendication 14, caractérisé en ce que le dispositif d'activation comprend au moins une goupille de cisaillement (39, 47) qui, lorsque la pression hydraulique est inférieure à un seuil déterminé, maintient axialement le tube d'entraînement à l'intérieur du corps tubulaire dans ladite position initiale, et qui, lorsque la pression hydraulique est supérieure à ce seuil, est cisaillée en permettant ainsi un déplacement axial du tube d'entraînement dans le corps tubulaire, et simultanément une ascension radiale de chaque élément de couteau dans son canal de guidage.

16. Outil suivant la revendication 14, caractérisé en ce que le dispositif d'activation comprend en outre
un verrou qui, dans une position de fermeture, maintient axialement le tube d'entraînement à l'intérieur du corps tubulaire dans ladite position initiale, et
un organe de commande électronique, connecté au verrou et capable de commander un déplacement du verrou dans une position d'ouverture où il libère le tube d'entraînement.

17. Outil suivant l'une des revendications 14 à 16, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, à l'intérieur du corps tubulaire (1), un dispositif de capture qui peut être activé dans une position de capture dans laquelle le tube d'entraînement (11) est capturé par ce dispositif lorsque, sous l'action du ressort de rappel (42), il retrouve sa position initiale.

18. Procédé pour la mise en oeuvre d'un outil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé en ce qu'il comprend
une introduction de chaque élément de couteau muni d'au moins un élément de coin d'une manière engagée dans un canal de guidage radial correspondant de la cavité axiale du corps tubulaire,
une introduction du tube d'entraînement dans la cavité axiale du corps tubulaire avec un coulissement relatif entre ce tube d'entraînement et ledit au moins un élément de coin radialement engagé, et
un blocage de manière détachable de chaque élément de coin sur le tube d'entraînement dans une position de blocage dans laquelle le tube d'entraînement peut effectuer des déplacements axiaux et ledit au moins un élément de coin est entraîné par le tube d'entraînement dans ces déplacement axiaux.

19. Procédé suivant la revendication 18, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, avant l'étape d'introduction de chaque élément de couteau, un agencement sur au moins une surface interne inclinée de chaque élément de couteau d'au moins un élément de coin présentant une surface externe inclinée de la même manière, de façon que ces éléments restent solidaires l'un de l'autre pendant cette étape d'introduction de chaque élément de couteau, et en ce que, après l'étape de blocage susdite, éléments de couteau et éléments de coin sont désolidarisés de manière que chaque élément de couteau puisse glisser sur la surface inclinée dudit au moins un élément de coin correspondant.

20. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 18 et 19, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, après descente de l'outil suivant l'invention dans un trou de forage,
une augmentation de pression d'un fluide hydraulique à l'intérieur d'un tronçon du corps tubulaire qui a pour effet un coulissement axial du tube d'entraînement par rapport à une position initiale où chaque élément de couteau est dans une position basse dans son canal de guidage, avec entraînement dudit au moins un élément de coin dans ce mouvement de coulissement, et
un glissement de chaque élément de couteau sur son au moins un élément de coin entraîné, avec une ascension radiale dans son canal de guidage radial de façon à faire saillie hors du corps tubulaire.

21. Procédé suivant la revendication 20, caractérisé en ce qu'il comprend, depuis un premier tronçon du corps tubulaire dans lequel se trouve le fluide hydraulique sous une pression intérieure, une injection partielle de ce fluide dans un deuxième tronçon, qui est en communication avec l'extérieur par ledit au moins un canal de guidage radial, où sont logés lesdits au moins un élément de coin et leur élément de couteau correspondant, pour empêcher une pénétration dans ledit deuxième tronçon d'un fluide de forage situé à l'extérieur du corps tubulaire.

22. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 20 et 21, caractérisé en ce qu'il comprend, lors de l'augmentation de pression du fluide hydraulique,
tout d'abord un maintien temporaire du tube d'entraînement dans sa position initiale par au moins une goupille de cisaillement, et
lorsque la pression intérieure a dépassé un seuil déterminé, un cisaillement de ladite au moins une goupille de cisaillement.

23. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 20 à 22, caractérisé en ce qu'il comprend en outre
une diminution ultérieure de la pression du fluide hydraulique,
un rappel du tube d'entraînement dans sa position initiale, avec descente radiale de chaque élément de couteau dans son canal de guidage radial, et
une capture du tube d'entraînement dans sa position initiale.

Claims

1. Underreaming and stabilisation tool to be used in a borehole, comprising
a tubular body (1) to be mounted between a first section of a string and a second section thereof, this tubular body having an axial cavity (2) that is open towards the outside through at least one radial guide channel (3),
a blade element(5, 6) arranged so as to be radially movable in each aforementioned radial guide channel (3), and
wedge means that, through an axial movement inside the tubular body, cause a radial movement of each blade element in its guide channel,
characterised in that it also comprises
a drive tube (11) that is mounted inside the said axial cavity (2) so as to be able to make axial movements therein and that has a longitudinal axis (8),
as wedge means, at least one wedge element (17, 18) per blade element (5, 6) that is supported at the periphery of the drive tube (11), the said at least one wedge element and the drive tube being capable of effecting between them a relative axial sliding movement along the longitudinal axis (8), and
stop means that are capable of detachably locking the said at least one wedge element on the drive tube (11) in a locking position in which the drive tube can make its aforementioned axial movements, and the said at least one wedge element is driven by the drive tube (11) in these axial movements.

2. Tool according to claim 1, characterised in that the drive tube (11) has at its periphery
longitudinal grooves (23) in each of which at least one wedge element (17, 18) can make the said relative axial sliding movement, while being held radially inside this longitudinal groove.

3. Tool according to claim 2, characterised in that the said stop means comprise a stop closing each longitudinal groove at a first axial end, and
a removable locking element that closes each longitudinal groove at a second axial end, opposite to the first, when the said at least one wedge element and the drive tube are in the said locking position, and which is driven by the drive tube during its axial movements.

4. Tool according to claim 3, characterised in that the said locking element is the drive tube having threads capable of cooperating for their mutual fixing in a position of closure of the said second end of the longitudinal grooves.

5. Tool according to any one of claims 1 to 4, characterised in that each blade element (5, 6) has at least one internal surface (19, 20) inclined with respect to the longitudinal axis (8) of the drive tube, and in that each wedge element (17, 18) has an external surface (21) that is inclined in the same way with respect to the said longitudinal axis and on which one of the said at least one inclined surface of a blade element is in abutment, in that each blade element is locked against any axial movement by front and rear walls (34, 35) of its guide channel (3) and in that, when the said at least one wedge element is driven axially by the drive tube, the corresponding blade element makes a rising or descending movement in its radial guide channel, sliding over the inclined surface of the said at least one wedge element, the blade element projecting out of the tubular body in the high position.

6. Tool according to claim 5, characterised in that the said at least one inclined internal surface (19, 20) of each blade element and the said inclined external surface (21) of each wedge element on which the main element is in abutment are provided with means (38) of mutual holding in the radial direction that are arranged so that the blade element in the high position in its guide channel makes a radial descent towards a low position by retraction on the part of the means of holding the said at least one wedge element during the axial movement thereof.

7. Tool according to any one of claims 1 to 6, characterised in that the drive tube (11) comprises a piston (13) that separates, in the tubular body, a first portion (14) in which a hydraulic fluid is situated at an internal pressure and a second portion (15) that is in communication with the outside through the said at least one radial guide channel (3) where the said at least one wedge element and their corresponding blade element are housed.

8. Tool according to claim 7, characterised in that it also comprises, at each blade element, at least one pin (22) that temporarily connects the latter to at least one wedge element by preventing any movement of one with respect to the other, when the internal hydraulic pressure is below a given threshold, and that is sheared when this hydraulic pressure is above this threshold.

9. Tool according to any one of claims 1 to 8, characterised in that each blade element is supported by at least two wedge elements (17, 18).

10. Tool according to claim 9, characterised in that the wedge elements supporting one and the same blade element are connected to each other rigidly.

11. Tool according to any one of claims 1 to 10, characterised in that each blade element comprises an external surface provided with cutting tips that has a front part (7) inclined towards the front with respect to the said longitudinal axis (8) and intended to produce a widening of the drilling hole, a central part (9) substantially parallel to the longitudinal axis and intended to stabilise the tool with respect to the widened hole, and a rear part (10) inclined towards the rear with respect to the longitudinal axis and intended to produce a widening of the drilling hole when the string rises again.

12. Tool according to any one of claims 7 to 11, characterised in that it comprises a communication between the drive tube (11) through which a hydraulic fluid passes under pressure and the said first portion (14) and at least one throttled passage (36) through the said piston (13) allowing an injection into the said second portion (15) of jets of hydraulic fluid preventing entry, into the said second portion, of a drilling fluid situated outside the tubular body (1).

13. Tool according to claim 12, characterised in that the said communication between the drive tube (11) and the said first portion (14) comprises means of filtering the fluid (16).

14. Tool according to any one of claims 1 to 13, characterised in that it comprises
an activation device that holds the drive tube axially inside the tubular body (1) in an initial position, in which the said at least one wedge element (17, 18) and each blade element are situated in a low position of the blade element in its guide channel (3), and that is capable of releasing the drive tube (11) at an appropriate moment, thus enabling it to make the said axial movements according to a hydraulic fluid pressure, and
at least one return spring (42) that opposes these axial movements and returns the drive tube to its initial position when the hydraulic pressure decreases.

15. Tool according to claim 14, characterised in that the activation device comprises at least one shear pin (39, 47) which, when the hydraulic pressure is less than a given threshold, holds the drive tube axially inside the tubular body in the said initial position, and which, when the hydraulic pressure is above this threshold, is sheared, thus allowing an axial movement of the drive tube in the tubular body, and simultaneously a radial rising of each blade element in this guide channel.

16. Tool according to claim 14, characterised in that the activation device also comprises
a bolt which, in a closure position, holds the drive tube axially inside the tubular body in the said initial position, and
an electronic control device, connected to the bolt and capable of controlling a movement of the bolt in an opening position in which it releases the drive tube.

17. Tool according to one of claims 14 to 16, characterised in that it also comprises, inside the tubular body (1), a capture device that can be activated in a capture position in which the drive tube (11) is captured by this device when, under the action of the return spring (42) it regains its initial position.

18. Method for using a tool according to any one claims 1 to 17, characterised in that it comprises
an introduction of each blade element provided with at least one wedge element so as to be engaged in a corresponding radial guide channel in the axial cavity of the tubular body,
introduction of the drive tube into the axial cavity of the tubular body with a relative sliding between this drive tube and the said at least one radially engaged wedge element, and
detachable locking of each wedge element on the drive tube in a locking position in which the drive tube can make axial movements and the said at least one wedge element is driven by the drive tube in these axial movements.

19. Method according to claim 18, characterised in that it also comprises, before the step of introducing each blade element, an arrangement on at least one inclined internal surface of each blade element of at least one wedge element having an external surface inclined in the same way, so that these elements remain secured to each other during this step of introducing each blade element, and in that, after the aforementioned locking step, blade elements and wedge elements are disconnected so that each blade element can slide over the inclined surface of the said at least one corresponding wedge element.

20. Method according to one or other of claims 18 and 19, characterised in that it also comprises, after descent of the tool according to the invention in a borehole,
an increase in pressure of a hydraulic fluid inside a portion of the tubular body that has the effect of an axial sliding of the drive tube with respect to an initial position where each blade element is in a low position in its guide channel, with driving of the said at least one wedge element in this sliding movement, and
a sliding of each blade element on its at least one driven wedge element, with a radial rising in its radial guide channel so as to project out of the tubular body.

21. Method according to claim 20, characterised in that it comprises, from a first portion of the tubular body in which the hydraulic fluid is situated at an internal pressure, a partial injection of this fluid in a second portion, which is in communication with the outside through the said at least one radial guide channel, where the said at least one wedge element and their corresponding blade element are housed, to prevent penetration into the said second portion of a drilling fluid situated outside the tubular body.

22. Method according to either one of claims 20 and 21, characterised in that it comprises, when the pressure of the hydraulic fluid increases,
first of all a temporary maintenance of the drive tube in its initial position by at least one shear pin, and
when the internal pressure has exceeded a given threshold, a shearing of the said at least one shear pin.

23. Method according to any one of claims 20 to 22, characterised in that it also comprises
a subsequent reduction in the pressure of the hydraulic fluid,
a return of the drive tube to its initial position, with radial descent of each blade element in its radial guide channel, and
capture of the drive tube in its initial position.

Ansprüche

1. Nachbohr- und Stabilisierungswerkzeug für den Einsatz in einem Bohrloch und Verwendungsverfahren dafür, umfassend:

einen rohrförmigen Körper (1), der zwischen einem ersten Abschnitt eines Bohrstrangs und einem zweiten Abschnitt davon zu montieren ist, wobei dieser rohrförmige Körper einen axialen Hohlraum (2) aufweist, der durch mindestens einen radialen Führungskanal (3) nach außen hin offen ist,

ein Messerelement (5, 6), das auf radial bewegliche Weise in jedem obigen radialen Führungskanal (3) angeordnet ist, und

Keilmittel, die durch eine Axialbewegung im Inneren des rohrförmigen Körpers eine Radialbewegung jedes Messerelements in seinem Führungskanal bewirken,

dadurch gekennzeichnet, dass es außerdem umfasst

ein Antriebsrohr (11), das derart im Inneren des axialen Hohlraums (2) montiert ist, dass es dort Axialbewegungen durchführen kann, und das eine Längsachse (8) aufweist,

als Keilmittel, mindestens ein Keilelement (17, 18) pro Messerelement (5, 6) das am Umfang des Antriebsrohrs (11) getragen wird, wobei mindestens ein Keilelement und das Antriebsrohr in der Lage sind, eine gegenseitige relative axiale Gleitbewegung entlang der Längsachse (8) durchzuführen, und

Arretierungsmittel, die in der Lage sind, das mindestens eine Keilelement in einer Blockierungsposition auf lösbare Weise auf dem Antriebsrohr (11) zu blockieren, in welcher das Antriebmittel seine obigen Axialbewegungen durchführen kann und das mindestens eine Keilelement durch das mindestens eine Antriebsrohr in diesen Axialbewegungen angetrieben wird.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsrohr (11) an seinem Umfang Längsnuten (23) aufweist, in welchen mindestens ein Keilelement (17, 18) die relative axiale Gleitbewegung durchführen kann, wobei es radial im Inneren dieser Längskehle zurückgehalten wird.

3. Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretierungsmittel einen Anschlag aufweisen, der jede Längsnut an einem ersten axialen Ende verschließt, und
ein lösbares Blockierelement, das jede Längsnut an einem zweiten axialen Ende verschließt, das dem ersten entgegengesetzt ist, wenn das mindestens eine Keilelement und das Antriebsrohr in der Blockierungsposition sind, und das vom Antriebsrohr während seiner Axialbewegungen angetrieben wird.

4. Werkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Blockierelement und das Antriebsrohr Gewinde aufweisen, die in der Lage sind, zu ihrer gegenseitigen Befestigung in einer Verschlussposition am zweiten Ende der Längsnuten zusammenzuwirken.

5. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Messerelement (5, 6) mindestens eine Innenfläche (19, 20) aufweist, die relativ zur Längsachse (8) des Antriebsrohrs geneigt ist, dadurch, dass jedes Keilelement (17, 18) eine Außenfläche (21) aufweist, die relativ zur Längsachse auf gleiche Weise geneigt ist und auf der eine der mindestens einen geneigten Flächen eines Messerelements in Auflage ist, und dadurch, dass jedes Keilelement durch die vordere und hintere Wand (34, 35) seines Führungskanals (3) gegen jede Axialverschiebung durch das Antriebsrohr blockiert wird, wenn das mindestens eine Keilelement vom Antriebsrohr axial angetrieben wird, das entsprechende Messerelement in seinem radialen Führungskanal eine Aufwärts- oder Abwärtsbewegung durchführt, indem es auf der geneigten Fläche des mindestens einen Keilelements gleitet, wobei das Messerelement in der gehobenen Stellung aus dem rohrförmigen Körper herausragt.

6. Werkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine geneigte Innenfläche (19, 20) jedes Messerelements und die geneigte Außenfläche (21) jedes Keilelements, auf welcher das Messerelement in Auflage ist, mit gegenseitigen Haltemitteln (38) versehen sind, die in der radialen Richtung so angeordnet sind, dass durch den Rückzug des Haltemittels des mindestens einen Keilelements das Messerelement in gehobener Stellung während seiner Axialverschiebung in seinem Führungskanal eine radiale Abwärtsbewegung zu einer gesenkten Stellung durchführt.

7. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsrohr (11) einen Kolben (13) aufweist, der im rohrförmigen Körper einen ersten Abschnitt (14), in dem sich eine unter einem Innendruck stehende Hydraulikflüssigkeit befindet, und einen zweiten Abschnitt (15), der durch den mindestens einen radialen Führungskanal (3), wo das mindestens eine Keilelement und sein entsprechendes Messerelement untergebracht sind, mit dem Äußeren in Verbindung steht.

8. Werkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es außerdem an jedem Messerelement mindestens einen Stift (22) aufweist, der dieses temporär mit mindestens einem Keilelement verbindet, wobei er jede Verschiebung des einen relativ zum anderen verhindert, wenn der innere hydraulische Druck kleiner ist als ein bestimmter Schwellenwert, und der abschert, wenn der hydraulische Druck größer als dieser Schwellenwert ist.

9. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Messerelement von mindestens zwei Keilelementen (17, 18) getragen wird.

10. Werkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Keilelemente, die ein selbes Messerelement tragen, starr miteinander verbunden sind.

11. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Messerelement eine mit Schneidplättchen versehene Außenfläche aufweist, umfassend ein relativ zur Längsachse (8) nach vorne geneigtes Vorderteil (7), das dazu bestimmt ist, eine Nachbohrung des Bohrlochs zu bewirken, ein Mittelteil (9), das im Wesentlichen parallel zur Längsachse ist und dazu bestimmt ist, das Werkzeug relativ zum nachgebohrten Loch zu stabilisieren, und ein Hinterteil (10), das relativ zur Längsachse nach hinten geneigt ist und dazu bestimmt ist, beim Aufholen des Bohrstrangs eine Nachbohrung des Bohrlochs zu bewirken.

12. Werkzeug nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Verbindung zwischen dem Antriebsrohr (11), durch welches eine unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit läuft, und dem ersten Abschnitt (14) sowie mindestens einem verengten Durchgang (36) durch den Kolben (13) aufweist, die eine Einspritzung von Hydraulikflüssigkeitsstrahlen in den zweiten Abschnitt (15) erlaubt, wodurch das Eindringen einer außerhalb des rohrförmigen Körpers (1) liegenden Bohrflüssigkeit in diesen zweiten Abschnitt verhindert wird.

13. Werkzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen dem Antriebsrohr (11) und dem ersten Abschnitt (14) Mittel zum Filtern der Flüssigkeit (16) aufweist.

14. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass es umfasst
eine Aktivierungsvorrichtung, die das Antriebsrohr im Inneren des rohrförmigen Körpers (1) axial in eine Anfangsposition hält, in der das mindestens eine Keilelement (17, 18) und jedes Messerelement sich in der in seinem Führungskanal (3) gesenkten Stellung des Messerelements befinden, und die in der Lage ist, das Antriebsrohr (11) an einem geeigneten Zeitpunkt freizugeben, wodurch sie ihm gestattet, die Axialbewegungen einem Druck der Hydraulikflüssigkeit entsprechend durchzuführen, und
mindestens eine Rückstellfeder (42), die sich diesen Axialbewegungen widersetzt und das Antriebsrohr in seine Anfangsposition zurückstellt, wenn der hydraulische Druck abnimmt.

15. Werkzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierungsvorrichtung mindestens einen Scherstift (39, 47) umfasst, der das Antriebsrohr in der Anfangsposition axial im Inneren des rohrförmigen Körpers hält, wenn der hydraulische Druck kleiner als ein Schwellenwert ist, und der abschert, wenn dieser hydraulische Druck größer ist als dieser Schwellenwert, wodurch er eine Axialbewegung des Antriebsrohrs im rohrförmigen Körper zulässt, und gleichzeitig eine radiale Aufwärtsbewegung jedes Messerelements in seinem Führungskanal.

16. Werkzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierungsvorrichtung außerdem umfasst
einen Riegel, der in einer Schließposition das Antriebsrohr in der Anfangsposition axial im Inneren des rohrförmigen Körpers hält, und
ein elektronisches Steuerorgan, das mit dem Riegel verbunden ist und in der Lage ist, eine Verschiebung des Riegels in eine Öffnungsposition zu bewirken, in der er das Antriebsrohr freigibt.

17. Werkzeug nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass es außerdem eine Fangvorrichtung im Inneren des rohrförmigen Körpers (1) umfasst, die in einer Fangposition, in der das Antriebsrohr (11) von dieser Vorrichtung gefangen ist, aktiviert werden kann, wenn es unter der Wirkung der Rückstellfeder (42) in seine Anfangsposition zurückgekehrt ist.

18. Verfahren zur Verwendung eines Werkzeugs nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass es umfasst
ein eingreifendes Einführen jedes mit mindestens einem Keilelement versehenen Messerelements in einen radialen Führungskanal, der dem axialen Hohlraum des rohrförmigen Körpers entspricht,
ein Einführen des Antriebsrohrs in den axialen Hohlraum des rohrförmigen Körpers mit einer relativen Verschiebung zwischen diesem Antriebsrohr und dem mindestens einen radial eingreifenden Keilelement, und
ein lösbares Blockieren jedes Keilelements auf dem Antriebsrohr in einer Blockierposition, in welcher das Antriebsrohr Axialbewegungen durchführen kann und das mindestens eine Keilelement vom Antriebsrohr bei diesen Axialbewegungen mitgenommen wird.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass es außerdem, vor dem Schritt des Einführens jedes Messerelements, ein Anordnen, auf mindestens einer geneigten Innenfläche jedes Messerelements, mindestens eines Keilelements umfasst, das eine Außenfläche aufweist, die auf gleiche Weise geneigt ist, derart, dass diese Elemente während dieses Schritts des Einführens jedes Messerelements miteinander verbunden bleiben, und dadurch, dass die Messerelemente und Keilelemente nach dem obigen Blockierungsschritt so getrennt werden, dass jedes Messerelement auf der geneigten Fläche des entsprechenden mindestens einen Keilelements gleiten kann.

20. Verfahren nach dem einen oder anderen der Ansprüche 18 und 19, dadurch gekennzeichnet, dass es nach dem Einbau des erfindungsgemäßen Werkzeugs in ein Bohrloch außerdem umfasst
ein Erhöhen des Drucks einer Hydraulikflüssigkeit im Inneren eines Abschnitts des rohrförmigen Körpers, der eine Axialbewegung des Antriebsrohrs relativ zu einer Anfangsposition bewirkt, in der jedes Messerelement in seinem Führungskanal in einer gesenkten Stellung ist, mit einer Mitnahme des mindestens einen Keilelements in dieser Gleitbewegung, und
ein Gleiten jedes Messerelements auf seinem mindestens einen mitgenommenen Keilelement mit einer radialen Aufwärtsbewegung in seinem Führungskanal auf solche Weise, dass es aus dem rohrförmigen Körper herausragt.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass es, von einem ersten Abschnitt des rohrförmigen Körpers aus, in dem sich die unter einem Innendruck stehende Hydraulikflüssigkeit befindet, eine teilweise Einspritzung dieser Flüssigkeit in einen zweiten Abschnitt umfasst, der durch mindestens einen radialen Führungskanal, wo das mindestens eine Keilelement und sein entsprechendes Messerelement untergebracht sind, mit dem Äußeren in Verbindung steht, um ein Eindringen einer außerhalb des rohrförmigen Körpers liegenden Bohrflüssigkeit in den zweiten Abschnitt zu vermeiden.

22. Verfahren nach einem der Abschnitte 20 und 21, dadurch gekennzeichnet, dass es beim Erhöhen des Drucks der Hydraulikflüssigkeit umfasst
zuerst ein temporäres Halten des Antriebsrohrs in seiner Anfangsposition durch mindestens einen Scherstift, und
ein Abscheren des mindestens einen Scherstifts, wenn der Innendruck einen bestimmten Schwellenwert überstiegen hat.

23. Verfahren nach einem der Abschnitte 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass es außerdem umfasst
ein späteres Verringern des Drucks der Hydraulikflüssigkeit,
ein Rückstellen des Antriebsrohrs in seine Anfangsposition, mit radialer Absenkung jedes Messerelements in seinen radialen Führungskanal, und
ein Fangen des Antriebsrohrs in seiner Anfangsposition.

Dessins