FR2824373A1 - Appareil amortisseur de choc - Google Patents

Abstract

a) Amortisseur de choc permettant d'absorber efficacement l'énergie d'une onde de choc pour protéger les détecteurs ou autres outils utilisés lors de la production de cette onde de choc.b) Un outil amortisseur de choc comporte une masse centrale supportée sur deux ressorts (30, 50) entre les éléments d'extrémité (10, 20) du dispositif. L'énergie de l'onde de choc est facilement absorbée dans l'oscillation libre de la masse et peut être graduellement retransmise au chapelet d'outils dans le temps ou se dissiper dans un fluide environnant dans le sondage. La masse est constituée par un ensemble à piston qui agit pour continuer à absorber les fréquences de l'onde de choc lorsqu'il subit une compression ou une extension.c) L'invention concerne un appareil amortisseur de choc pouvant s'utiliser en particulier pour la diagraphie des sondages dans l'industrie pétrolière.

Description

de cette dernière.

Appareil amortisseur de choc Arrière-plan de l' invention Cette demande concerne un appareil amortisseur de choc pour emploi en tant que partie d'un chapelet d'outils pour emploi dans des sondages et/ou des conduites. Cette invention concerne particulièrement, mais non exclusivement, un outil amortisseur de choc pour emploi avec des canons perforateurs à balles

dans l'industrie de la diagraphie des puits de pétrole.

Actuellement les puits pour extraire du pétrole du gaz ou de l'eau sont le plus souvent construits en perçant un trou dans le sol

et en y plaçant un tubage d'acier servant de chemise dans le puits.

Une fois le tubage en place, le puits peut étre complété à l'aide d'un canon perforateur pour former dans les tubages des perforations par lesquelles le fluide du réservoir environnant, y compris pétrole, gaz et eau, peut s'écouler à l'intérieur. A partir de ce fluide du réservoir, on peut alors extraire le pétrole, le gaz ou l'eau. Un canon perforateur est un instrument équipé d'un certain

nombre de charges explosives puissantes ou " charges creuses ".

Elles ont un diamètre d'environ 25 mm (1 pouce) et, lorsqu'elles sont mises à feu, produisent un plasma qui détruit à la fois le tubage d'acier et, typiquement, 3 00-600 mm ( 1 à 2 pieds) de la roche environnante. Le fluide du réservoir provenant d'un dépôt entourant le puits peut alors s'écouler à travers la roche perforée

pour venir dans le tobage et en étre pompé jusqu'à la surface.

Il est souhaitable de déployer des détecteurs tels que des détecteurs de température et de s détecteurs de pre ss ion le long du marteau perforateur de façon à pouvoir collecter les données concernant l'explosion " perforatrice >> et l'écoulement de fluide qui en résulte. De cette façon on peut

améliorer les techniques de perforation.

Le canon perforateur et les outils détecteurs peuvent être déployés dans le sondage sous forme d'un chapelet d'outils ou d'une partie de chapelet d'outils qui est un groupement d'un ou plusieurs canons ou outils connectés, extrémité contre extrémité, sur un câble de forage ou un cordage. Le cable de forage peut fournir à la fois l'énergie électrique et des moyens d'entranement mécanique possibles pour le chapelet d'outils dans le sondage. La déflagration provenant des charges creuses du canon perforateur est suffisamment puissante pour défoncer à la fois à travers le tubage d'acier et à travers suffisamment de roche environnante pour libérer le fluide du réservoir. Par conséquent la déflagration crée un risque significatif de dommages aux détecteurs qui accompagnent le canon perforateur dans le sondage. De tels détecteurs utilisent souvent des photomultiplicateurs, des détecteurs de rayons gamma et des cartes à circuit imprimé qui pourraient facilement être endommagés par l'onde de choc résultant de l'explosion. Pour cette raison, il est souhaitable de séparer les uns des autres les outils détecteurs et le canon perforateur sur le chapelet d'outils au moyen d'un outil amortisseur de choc. Un bon amortisseur de choc est important car cela signifie que les outils détecteurs non seulement peuvent étre protégés à l'égard d'une onde de choc mais en outre peuvent être placés plus près du canon perforateur pour

collecter des données plus près du site de l'explosion.

Un certain nombre d'amortisseurs de choc pour emploi au fond du trou dans un puits de pétrole sont connus et reposent sur un mécanisme à piston ou à plongeur pour absorber l'énergie provenant du choc. Typiquement la chambre de piston du plongeur est remplie d'un fluide qui est forcé à travers des trous prévus dans la chambre de piston au fur et à mesure que le piston recule, fournissant ainsi une force de résistance croissante s'opposant à la force qui fait reculer le plongeur ou le piston. Un problème avec des amortisseurs de choc de ce type est qu'ils ne sont pas suffisamment sensibles pour dissiper correctement l'énergie libérée par l' explosion. Ceci provient du fait que la déflagration fournie par les charges creuses ne dure qu'un instant et produit une onde de choc qui contient à la fois des hautes et des basses fréquences. Aux hautes fréquences, le dispositif constitué du piston et du fluide ne peut simplement pas réagir suffisamment vite et l'onde de choc peut se propager comme s'il s'agissait d'un solide. Il en résulte que les détecteurs peuvent être endommagés. Un outil amortisseur de choc de I' art antérieur pour emploi dans un puits de pétrole est décrit dans la demande de brevet européen 0 414 334. Cet amortisseur de choc comporte un piston et une chambre de piston qui est remplie de fluide et présente un certain nombre d'ouvertures pour permettre au fluide de s'échapper hors de la chambre et venir dans un espace environnant au fur et à me sure que le pi ston subit une compression. Au fur et à mesure que le piston se déplace dans la chambre de piston, la surface des trous par lesquels le fluide peut s'échapper diminue, ce dont résulte une force résistante croissante de la part du fluide. Un amortisseur de

choc identique supplémentaire peut étre connecté en série avec lui.

La demande de brevet européen 0 489 527 décrit un autre outil amortisseur de choc qui emploie deux colonnes télescopiques disposées l'une à l'intérieur de l'autre et

définissant entre elles un espace rempli d'une huile compressible.

Entre les deux colonnes est disposée, à distance mesurée, une chemise qui définit dans cet espace deux vides étanches espacés par

lesquels l'huile doit passer en réponse à une onde de choc.

La demande de brevet des Etats-Unis n 5 320 169 décrit un support de manomètre présentant des moyens formant amortisseur de choc. Les moyens formant amortisseur de choc comportent un jeu supérieur de rondelles Belleville ou ressorts-disques montés sur une tige et contenus entre une portion de tête de la tige formant actionneur et un support de disque annulaire. Un jeu inférieur de rondelles Belleville est contenu entre le support de disque et un élément connecteur inférieur. La tige se visse

dans un taraudage prévu dans le connecteur.

D'autres dispositifs amortisseurs de choc sont décrits dans le brevet US 6 109 355 et dans le brevet US 4 817 710 qui emploient un corps élastiquement déformable et des plots

de contact élastiques respectivement.

Nous nous sommes rendu compte de ce que les amortisseurs de choc connus, tels que ceux décrits dans l'art antérieur et mentionnés ci-dessus, ne peuvent pas répondre suffisamment rapidement pour absorber correctement l'énergie d'une onde de choc et que par conséquent les outils formant détecteurs utilisés en liaison avec de tels amortisseurs de choc et canons perforateurs risquent encore d'être endommagés par la détonation des charges creuses. Résumé de l' invention Appareil amortisseur de choc pour emploi en tant que partie d'un chapelet d'outils pour emploi dans des sondages ou des conduites, caractérisé par le fait que l'appareil comporte: un premier et un second éléments d'extrémité, espacés, montés pour prendre un mouvement indépendant l'un de l'autre, et chacun présentant des moyens pour se connecter à un outil voisin d'un chapelet d'outils; et un corps librement monté entre le premier et le second éléments par l'intermédiaire d'un premier et d'un second ressorts couplant le corps au premier et au second éléments d'extrémité respectivement, le corps étant monté de façon qu'un choc transmis à l'appareil amortisseur de choc fasse osciller le

corps entre le premier et le second éléments d'extrémité.

De préférence le corps inclut un ensemble à piston comprenant un plongeur à piston et un logement de piston

De préférence le logement de piston est rempli de fluide.

De préférence des tampons déformables sont disposés à l'intérieur du logement de piston pour s'opposer au mouvement du .

plongeur a pston.

De préférence le plongeur à piston présente un collet s'étendant radialement vers l'extérieur, le collet agissant sur les

tampons compressibles lorsque le plongeur à piston se déplace.

s De préférence l'appareil comporte une goupille de retenue qui connecte le logement de piston au plongeur à piston de façon à les

empêcher de tourner l'un par rapport à l'autre.

De préférence l'appareil comporte des moyens de transfert de la force pour exercer une force sur l'appareil amortisseur de choc selon la direction orientée le long du chapelet d'outils de façon qu'il soit possible de tirer l'appareil le long du sondage sans provoquer l'extension du premier ou du second ressort au-delà de

leur limite élastique.

De préférence les moyens de transfert de la force comportent un cordage attaché à au moins l'un des éléments d'extrémité de 1'appareil. De préférence le cordage est attaché à l'un des éléments d'extrémité au moyen d'une monture qui peut se déplacer selon la

direction longitudinale.

De préférence que le cordage est fait d'acier à torons.

Une forme de réalisation préférée de l' invention, décrite plus en détail ci-dessous, prend la forme d'un outil comportant deux enveloppes terminales entre lesquelles un corps ou une masse est supportée sur deux ressorts raides. La masse, les ressorts et les enveloppes sont disposés longitudinalement et la masse peut osciller librement sur les ressorts entre les deux enveloppes en réponse à une perturbation provoquée par une onde de choc. La masse du chapelet d'outils connecté à l'une ou l'autre des enveloppes terminales de l'outil est significativement supérieure à celle de la masse oscillante elle-même et il en résulte que chaque collision de la masse oscillante avec l'enveloppe terminale ne transmet qu'une faible quantité de l'énergie provenant de la masse oscillante au reste du chapelet d'outils. Par conséquent la transmission, le long du chapelet d'outils, de la plus grande partie

provenant de l'onde de choc est retardée.

Pendant que la masse oscille, l'énergie se dissipe également dans le fluide environnant la masse oscillante et dans le système de ressort. De cette façon les fréquences de l'explosion sont séparées, la transmission de certaines des fréquences le long du chapelet d'outils est retardée et certaines des fréquences

se perdent dans le fluide environnant.

De préférence, la masse oscillante, ou corps, comporte un piston suspendu sur les deux ressorts pour donner un autre effet amortisseur. On peut augmenter l'efficacité du piston en utilisant des tampons déformables à l'intérieur du piston pour absorber

l'énergie lorsque le piston subit une compression ou une extension.

De préférence, l'une des enveloppes terminales comporte également un fort câble ou cordage qui limite l' extension maximale des ressorts de façon que cette extension ne puisse pas aller au-delà de leur limite élastique. Ceci est avantageux lorsque l'outil amortisseur de choc ou le chapelet d'outils sur lequel il est monté se coince dans le sondage et qu'il faut une force supérieure à la normale pour libérer l'outil ou le chapelet d'outils. Cette force est transmise par le câble ou le cordage

et non par les ressorts qu'elle pourrait endommager.

Brève description des dessins

On va maintenant décrire plus en détail l' invention à titre d'exemple et en se référant particulièrement aux dessins sur lesquels: la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un outil amortisseur de choc selon une forme préférée de réalisation de l'invention; la figure 2 est une vue agrandie de l'enveloppe terminale d'extrémité mâle de l'outil amortisseur de choc de la figure 1; la figure 3 est une vue agrandie de l'ensemble formant masse ou piston de l'outil amortisseur de choc représenté sur la figure 1; et la figure 4 est une vue agrandie de l'enveloppe terminale d'extrémité femelle de l'outil amortisseur de choc

représenté sur la figure 1.

Description de la forme de réalisation préférée

On va maintenant décrire, en se référant à la figure 1, un outil amortisseur de choc 2 conforme à la forme de réalisation préférce de l' invention. L'outil est prévu pour emploi comme partie d' un chapelet d'outils dans un sondage ou dans une conduite et par conséquent il a une forme allongée et comporte une enveloppe terminale d'extrémité mâle 10 et une enveloppe terminale d'extrémité femelle 20 de sorte qu'il peut être connecté mécaniquement et électriquement à d'autres outils voisins du chapelet d'outils. Les enveloppes terminales mâle et femelle 10 et sont de forme cylindrique, ont un diamètre faible par rapport à leur longueur et sont disposées à distance l'une de l'autre sur le même axe longitudinal, étant orientées de façon que les parties de l'enveloppe terminale qui sont connectées aux outils adjacents du

1S chapelet d'outils soient aux extrémités opposées l'une de l'autre.

Dans la forme de réalisation préférce représentée sur la figure 1, le diamètre des enveloppes terminales est environ 50 mm; la

longueur est environ 250 mm.

Est connecté par une première extrémité à l'extrémité intérieure de l'enveloppe d'extrémité mâle un premier ressort 30 qui s'étend le long de l'axe longitudinal de l'outil en direction de l'enveloppe terminale d'extrémité femelle 20 mais dont l'autre extrémité est connectée à une première extrémité d'un ensemble à piston 40. Un second ressort 50 est connecté par une première extrémité à l'extrémité intérieure de l'enveloppe femelle 20 et s'étend longitudinalement en direction de l'extrémité intérieure de l'enveloppe d'extrémité mâle 10, en se connectant à l'autre extrémité de l'ensemble à piston 40. Par conséquent l'ensemble à piston 40 est supporté entre les deux enveloppes terminales 10 et 20 par les ressorts 30 et 50 de façon que la direction du mouvement du piston soit substantiellement alignée avec l'axe longitudinal de 1'outil. Comme on le voit clairement sur la figure 1, les enveloppes terminales peuvent chacune effectuer un mouvement indépendant l'une de l'autre. Elles sont couplées ensemble par le premier et le second ressort mais ne sont réunies par aucun élément rigide. Les ressorts maintiennent les enveloppes terminales séparées l'une de l'autre dans le fluide qui se trouve dans le sondage et les empêche de se toucher en service. On va maintenant décrire plus en détail, en se référant à la figure 2, l'enveloppe d'extrémité mâle 10 de 1'outil

amortisseur de choc 2.

L'enveloppe d'extrémité mâle 10 comporte un logement cylindrique 102 qui va en cone à une extrémité pour porter un connocteur mécanique de type mâle 104. Ce connecteur est conçu de façon à se loger dans un connecteur mécanique de type femelle d'un outil voisin du chapelet d'outils pour former une connexion mécanique sûre. Un tel connecteur mécanique de type femelle sera décrit plus loin en référence à 1'enveloppe

terminale d'extrémité femelle.

Une fiche électrique femelle 106 est disposée à 1'intérieur du connecteur mécanique 104 et elle est conçue pour recevoir une fiche électrique mâle correspondante disposée dans un connecteur terminal d'extrémité femelle pour former une connexion électrique sûre entre l'outil amortisseur de choc et l'outil voisin du chapelet d'outils. Un conducteur 108 passe, depuis la fiche électrique femelle 106, à travers une barrière résistant à la pression 1 10 jusqu'à un câble 60. La barrière résistant à la pression 110 est logée dans un habitacle de barrière 120 formé à 1'intérieur du logement cylindrique et fournit une barrière résistant à la pression pour protéger la fiche électrique femelle 106 et le conducteur 108 à l'égard de l'environnement << humide " sous haute pression du sondage. On peut accéder à la barrière résistant à la pression 110 par un panneau d'accès 122. Un câble 60 part de la barrière résistant à la pression 110 et porte un conducteur 108 le long de l'outil amortisseur de choc jusqu'à l'enveloppe 20 terminale d'extrémité femelle. Comme décrit ci-dessous, le conducteur 108 se connecte alors à une fiche électrique mâle se trouvant dans l'enveloppe terminale d'extrémité femelle pour compléter un chemin électrique à travers l'outil amortisseur de choc. Un tel chemin peut servir pour fournir de l'énergie électrique aux outils du chapelet d'outils, pour transmettre les données des détecteurs en provenance des outils détecteurs du chapelet d'outils ou même pour

déclencher les canons perforateurs.

Un certain mou du câble électrique 60 est prévu dans l'habitacle de barrière 1 20 pour faire face à l' extension des ressorts

et 50.

Le premier ressort 30 est reçu dans une monture de ressort 112 située dans l'extrémité du logement cylindrique opposée à celle qui porte le connecteur mécanique 102. L'enveloppe terminale d'extrémité mâle 10 présente également un perçage longitudinal creux 114 accessible par le côté par l'intermédiaire d'un panneau d'accès 116. Le panneau d'accès 116 est reçu dans un évidement prévu dans le logement cylindrique de l'enveloppe terminale d'extrémité mâle de façon à affleurer la surface de l'enveloppe. Un cordage d'acier à torons 70 est attaché à un ensemble 72 formant ancrage coulissant ou monture disposé dans le perçage creux 114 et pouvant coulisser le long de la longueur du perçage. Le cordage 70 sort hors de

l'enveloppe terminale d'extrémité mâle par une ouverture 118.

On va maintenant décrire en détail l'ensemble à piston 40

en se référant à la figure 3.

L' ensemble à piston 40 comporte un logement cylindrique de piston 402 et un plongeur 404. Le plongeur 404 présente une tige de piston 406 qui s'ajuste à l'intérieur du logement de piston 402 et une tête de plongeur 408 qui reste à l'extérieur. Le piston 418 est formé solidairement avec la tige de piston 406 et il est situé à l'intérieur du logement de piston 402. Le logement de piston 402 comporte un couvercle 410 à travers lequel la

tige de piston passe par une ouverture centrale.

Le premier ressort 30 est reçu dans une monture de ressort 412 disposée dans l'extrémité du logement de piston opposée au couvercle 410. Le second ressort 50 est reçu de la même façon dans

une monture de ressort 414 disposée dans la tête de plongeur 408.

Le diamètre de la tige de piston 406 est inférieur à celui de l'intérieur 416 du logement de piston 402. Une région centrale de la tige de piston présente une couronne ou collet dont le diamètre est supérieur à celui du reste de la tige et qui vient en contact avec l'intérieur du logement de piston et forme le piston 418. Une goupille 420 passe dans une ouverture en forme de fente 422 prévue dans le logement de piston et elle est reçue dans le piston 418 pour empêcher la rotation du plongeur par rapport au logement de piston. Des tampons de caoutchouc 424, faits de préférence de Viton (RTM/marque déposce) sont disposés dans l'évidement annulaire formé là o le diamètre du plongeur est substantiellement inférieur à celui de l'intérieur du logement 416 et ils portent contre une paroi transversale à une extrémité et contre le couvercle 410 à l'autre extrémité de façon à fournir une force résistante qui s'oppose au mouvement du piston et du plongeur dans l'une ou l'autre direction longitudinale. Bien que l'on préfère des tampons de caoutchouc, l'évidement annulaire peut en variante être rempli de tout produit mousse de polyuréthane à cellules

ouvertes ou d'un fluide approprié.

Le câble électrique 60 et le cordage 70 passent à travers le centre de l'ensemble à piston par des ouvertures prévues dans le logement de piston 402, dans la tige de piston 406

et dans la tête de plongeur 408.

On va maintenant décrire en détail l'enveloppe terminale

d'extrémité femelle en se référant à la figure 4.

L'enveloppe terminale d'extrémité femelle 20 comporte un logement cylindrique 202 comprenant à une extrémité un connecteur mécanique qui est un embout femelle 204 pour recevoir un connecteur mécanique mâle d'un outil voisin du chapelet d'outils. Par ailleurs elle est généralement semblable à l'enveloppe terminale d'extrémité mâle 10. A l'intérieur de l'embout femelle 204 est disposée une fiche électrique mâle 206 conçue pour se connecter à la fiche électrique femelle de l'enveloppe terminale d'extrémité mâle de l'outil voisin du chapelet d'outils pour former une connexion électrique sûre. Un conducteur 208 est connecté à la fiche électrique mâle 206 et passe à travers la barrière résistant à la pression 210 jusqu'au câble 60. On se rendra compte de ce que le conducteur 208 est équivalent

au conducteur 108 de l'enveloppe terminale d'extrémité mâle.

Un second ressort 50 est reçu dans l'enveloppe terminale d'extrémité femelle, dans une monture de ressort 212 disposée à l'extrémité de l' enveloppe opposée à l' embout femelle 204. Le cordage d' acier à torons 70 passe, depuis l' extrémité mâle de l'outil, à travers l'ensemble à piston 40 pour venir dans l'enveloppe d'extrémité femelle par une ouverture 214 et il est maintenu en place dans une rainure de retenue 216, prévue dans le logement cylindrique 202, par une goupille de retenue 218. Le cordage 70, qui se trouve du côté opposé de la goupille de retenue 218 par rapport à la première ouverture 214, se termine dans une seconde ouverture 220 prévue dans le logement

cylindrique de l'enveloppe d'extrémité femelle.

On va maintenant décrire en détail en se reportant aux dessins

le fonctionnement de l'outil amortisseur de choc.

De préférence l'outil amortisseur de choc est connecté au chapelet d'outils d'un côté du canon perforateur au moyen d'un connecteur mécanique 104 ou d'un embout femelle 204 disposé sur les enveloppes d'extrémité de l'outil, de façon que tous les outils détecteurs ou autres appareils sensibles puissent être isolés d'avec le canon perforateur. Un second amortisseur de choc semblable peut être connecté du côté opposé du canon

ou en toute autre position du chapelet d'outils à la demande.

En se reportant maintenant à la figure 1, on va décrire le fonctionnement du dispositif dans le cas o les charges creuses sont déclenchées sur un canon perforateur directement connecté à l'enveloppe terminale d'extrémité mâle 10 du dispositif. La détonation des charges creuses va produire une explosion brève mais puissante se traduisant en une onde de choc de fréquences hautes et basses se propageant le long du dispositif amortisseur de choc, depuis l'enveloppe terminale d'extrémité mâle, en direction de l'enveloppe terminale d'extrémité femelle. Le mouvement de S l'onde de choc va pousser le canon perforateur et l'enveloppe d'extrémité male 10 contre l'ensemble à piston central 40, comprimant ainsi le premier ressort 30. Ensuite le ressort 30 agit sur l'ensemble à piston central 40 en le faisant se déplacer selon la direction de l'onde de choc et comprimant ainsi le second ressort 50 contre l'enveloppe d'extrémité femelle 20. En comparaison de l'ensemble à piston 40, toutefois, l'enveloppe d'extrémité femelle n'est pas aussi libre de se déplacer puisqu'elle est connectée au reste du chapelet d'outils qui se trouve derrière elle. La masse de l 'ensemble à pi ston 40 est faible en comparai son du reste du chapelet d'outils et la collision de l'ensemble à piston avec l'enveloppe d'extrémité femelle est. pour la plus grande partie, élastique, du fait du ressort SO. Par conséquent l'ensemble à piston rebondit en arrière à partir de l'enveloppe d'extrémité femelle pour repartir en sens opposé à l'onde de choc, une faible partie seulement de l'énergie de l'ensemble à piston étant transmise à l'enveloppe d'extrémité femelle. La plus grande partie

de l'énergie est réfléchie pour repartir en sens opposé.

Après son rebond, l'ensemble à piston repart maintenant en direction de l'enveloppe terminale d'extrémité mâle 10, faisant en sorte, comme il le faut, que le premier ressort 3 0 subisse une compression et le second ressort 5 0 une extension. Comme précédemment, la masse de l'enveloppe d'extrémité mâle et du chapelet d'outils auquel elle est connectée est de beaucoup supérieure à la masse de l'ensemble à piston et l'ensemble à piston est réfléchi en direction de l'enveloppe terminale d'extrémité femelle, un faible pourcentage de l'énergie de l'onde de choc seulement étant transmis à l'enveloppe d'extrémité mâle. Par conséquent l'ensemble à piston 40 oscille vers 1'arrière et vers 1' avant entre l'enveloppe d'extrémité femelle et 1'enveloppe d'extrémité mâle à une fréquence naturelle dépendant des caractéristiques des ressorts et de l'ensemble à piston. Les fréquences de l'onde de choc qui correspondent à un multiple entier de la fréquence naturelle de l'oscillateur sont facilement absorbées par le mouvement de l'ensemble à piston oscillant et peuvent se dissiper graduellement dans le fluide entourant l'ensemble à piston et les ressorts. Les fréquences résiduelles provenant de l' explosion sont peu à peu transmises le long du chapelet d'outils chaque fois que l'ensemble à piston vient en collision avec l'une des extrémités. L'ensemble à piston est également libre de se déplacer selon une direction radiale aussi bien que selon une direction longitudinale puisqu'il est supporté entre les deux enveloppes terminales d'extrémité, uniquement par le premier et le second ressorts 30 et 50, permettant l'oscillation de l'ensemble à piston pour absorber à la fois les composantes de

fréquence longitudinale et radiale de l'onde de choc.

Bien qu'une simple masse suspendue entre le premier et le second ressorts 30 et 50 puisse former un oscillateur qui convient, et soit englobée dans l'objet de cette invention, la forme de réalisation préférée de l'outil amortisseur de choc comporte un ensemble à piston 40 suspendu entre les deux ressorts. Une onde de choc intervenant pour accélérer la masse suspendue sur les ressorts entre les deux enveloppes d'extrémité doit donc également agir pour faire subir au piston dans le logement de piston une compression ou une extension. Les tampons de caoutchouc déformables utilisés, disposés dans le logement de piston entre l'intérieur du logement 416 et la tige de piston 406 subissent l'action du piston 418 chaque fois que le plongeur subit une compression et chaque fois qu'il subit une extension et ils fournissent donc une force d'amortissement supplémentaire qui intervient pour absorber ou dissiper l'onde de choc. La présence de l'ensemble à piston est avantageuse du fait qu'il intervient pour absorber une large plage de fréquences de 1'onde de choc, celles qui ne correspondent pas justement aux multiples entiers de la

fréquence naturelle de l'oscillateur à ressorts.

Le système amortisseur de choc décrit ci-dessus comportant deux ressorts et une masse centrale flottante, ou ensemble à piston, apporte un certain nombre d'avantages que n'ont pas les systèmes de l'art antérieur à ressort unique ou à piston unique. En particulier les systèmes à piston unique souffrent d'une inaptitude à réagir suffisamment rapidement pour absorber le choc, l'ensemble à piston lui-même et tout fluide s'y trouvant se comportant presque comme

un solide pour la transmission de l'onde de choc à travers l'outil.

Dans le présent système il n'y a pas de connexion du genre piston ou plongeur entre l'ensemble à piston et l'une ou l'autre des enveloppes terminales 10 et 20. L'unique connexion mécanique se fait par l' intermédiaire des ressorts 30 et 50. Par conséquent l' outil amortisseurde choc préféré donne un oscillateur libre qui peut répondre rapidement à un choc. En outre, au cours de son fonctionnement, l'élément oscillant est soumis à une contrainte et à une pression moindres que les outils amortisseurs de choc connus, du fait qu'après avoir absorbé le choc il peut le retransmettre de façon commandée pendant la durée de 1'oscillation. Plutôt que d'absorber complètement l'énergie, I'oscillateur libre agit pour retarder la transmission de l'énergie le long du chapelet d'outils et

il permet que cette transmission soit commandée.

L'atténuation d' ensemble de l'onde de choc apportée par l'amortisseur de choc préféré est le produit de deux atténnations: une provient de l'action du premier ressort 30 sur la masse ou ensemble à piston 40 et une provient de l'action du second ressort 50 sur la seconde masse, c'est- à-dire l'enveloppe d'extrémité femelle lorsque l'onde de choc se propage de la gauche vers la droite. Chaque ressort et chaque masse agissent comme filtre passe-bas par rapport aux fréquences contenues dans I'onde de choc. En outre des paires de ressort et de masse peuvent s'ajouter à l'amortisseur de choc pour améliorer

l'atténuation de l'onde de choc à la demande.

L'outil amortisseur de choc préféré comporte également un cordage 70 d'acier à torons attaché à la monture coulissante 72 dans le perçage creux 114 de l'enveloppe terminale d'extrémité mâle 10. Le cordage est fixé en place par une goupille de retenue 218 dans l'enveloppe terminale d'extrémité femelle 20. L'ensemble formant monture coulissante s'adapte à une certaine augmentation de la distance entre l'enveloppe terminale d'extrémité femelle et l'enveloppe terminale d'extrémité mâle lorsque les ressorts et 50 subissent une extension, mais limite cette augmentation de façon que cette extension des ressorts ne puisse

pas aller au-delà de leur limite élastique.

On peut déployer un chapelet d'outils dans un sondage ou l'en récupérer en exerçant une force longitudinale sur le cordage auquel le chapelet d'outils est suspendu. Ordinairement la force que le cordage doit supporter est de l'ordre de 226 kg. Toutefois si les canons perforateurs, ou en fait le chapelet d'outils sur lequel ils sont montés, venaient à se bloquer ou se coincer dans le sondage, des forces plus importantes seraient nécessaires pour le libérer. Ces forces peuvent aller de 453 kg à 2718 kg. Des forces de cette valeur risquent d'endommager le premier et le second ressort 30 et 50 de l'outil amortisseur de choc en amenant leur extension au-delà de la limite élastique. Par conséquent le cordage d'acier 70, capable de transmettre de telles forces, est prévu pour protéger les ressorts. La longueur du cordage est telle qu'il absorbera les forces qui s'y exercent avant qu'une

extension trop importante des ressorts les contraigne.

On préfère un cordage d'acier à torons car il apporte un chemin faiblement hélicoïdal pour la transmission de l'énergie de I'onde de choc. Le cable électrique 60 et le cordage d'acier 70 passent le long de 1'intérieur des ressorts 30 et 50 par des ouvertures prévues dans l'enveloppe terminale d'extrémité mâle, dans l'ensemble à piston et dans l'enveloppe terminale d'extrémité femelle. Bien que l'on ait décrit la forme de réalisation préférée de l' invention pour emploi avec un canon perforateur on se rendra compte de ce qu'elle pent s'utiliser dans d'autres applications de trou ou de conduite pour absorber les chocs provoqués d'autres façons. De nombreuses modifications peuvent étre apportées à l'outil

amortisseur de choc décrit et illustré uniquement à titre d'exemple.

i: r

Claims (10)

Revendications

1. Appareil amortisseur de choc pour emploi en tant que partie d'un chapelet d'outils pour emploi dans des sondages ou des conduites, caractérisé par le fait que l'appareil comporte: un premier (10) et un second (20) éléments d'extrémité, espacés, montés pour prendre un mouvement indépendant l'un de l'autre, et chacun présentant des moyens pour se connocter à un outil voisin d'un chapelet d'outils; et un corps (40) librement monté entre le premier (10) et le second (20) éléments par l'intermédiaire d'un premier (30) et d'un second (50) ressorts couplant le corps (40) au premier (10) et au second (20) éléments d'extrémité respectivement, le corps (40) étant monté de façon qu'un choc transmis à l'appareil amortisseur de choc fasse osciller le corps (40) entre le premier (10) et le second

(20) éléments d'extrémité.

2. Appareil amortisseur de choc selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le corps (40) inclut un ensemble à piston comprenant un plongeur à piston (404) et un

Iogement de piston (402).

3. Appareil amortisseur de choc selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le logement de piston (402) est

rempli de fluide.

4. Appareil amortisseur de choc selon la revendication 2, caractérisé par le fait que des tampons déformables (424) sont disposés à l'intérieur du logement de piston (402) pour

s'opposer au mouvement du plongeur à piston (404).

5. Appareil amortisseur de choc selon la revendication 4, caractérisé par Ie fait que le plongeur à piston (404) présente un collet (418) s'étendant radialement vers l'extérieur, le collet agissant sur les tampons compressibles

(424) lorsque le plongeur à piston (404) se déplace.

l

6. Appareil amortisseur de choc selon l'une quelconque des

revendications 2 à 5, caractérisé par le fait que l'appareil

comporte une goupille de retenue (218) qui connocte le logement de piston (402) au plongeur à piston (404) de

façon à les empêcher de tourner l'un par rapport à l'autre.

7. Appareil amortisseur de choc selon l'une quelconque des

revendications précédentes, caractérisé par le fait que

l'appareil comporte des moyens de transfert de la force pour exercer une force sur l'appareil amortisseur de choc selon la direction orientée le long du chapelet d'outils de façon qu'il soit possible de tirer l'appareil le long du sondage sans provoquer l'extension du premier (30) ou du

second (50) ressort au-delà de leur limite élastique.

8. Amortisseur de choc selon la revendication 7, caractérisé par le fait que les moyens de transfert de la force comportent un cordage (703 attaché à au moins l'un des

éléments d'extrémité (10, 20) de l'appareil.

9. Appareil amortisseur de choc selon la revendication 8, caractérisé par le fait que le cordage est attaché à l'un des éléments d'extrémité (10, 20) au moyen d'une monture (72)

qui peut se déplacer selon la direction longitudinale.

10. Appareil amortisseur de choc selon la revendication 8 ou 9, caractérisé par le fait que le cordage (70) est fait d'acier à