FR2992345A1 - Element de garniture de forage avec zone d'activation des fluides - Google Patents

Abstract

Elément tubulaire (3) de garniture de forage comportant un corps (12) sensiblement cylindrique et deux connecteurs (4, 5), chaque connecteur étant disposé à une extrémité du corps et muni d'une portion filetée (18, 19) apte à être raccordée à un élément complémentaire, l'un au moins des connecteurs présentant une surface de levage (22) apte à coopérer avec un outil de levage de l'élément en vue de son assemblage dans une garniture de forage, caractérisé en ce que la surface de levage présente une section transversale non circulaire formant une zone d'activation (24) pour un fluide de forage.

Description

Elément de garniture de forage avec zone d'activation des fluides L'invention relève du domaine de la recherche et de l'exploitation de gisements pétroliers ou gaziers dans lesquels on utilise des garnitures de forage rotatives. Une garniture de forage peut comprendre des tiges, des tiges lourdes (« heavy weight drill pipe »), des masses-tiges ("drill collar"), des stabilisateurs ou encore des raccords. Les tiges sont assemblées bout à bout par vissage en un train de tiges qui constitue une partie notable voire prépondérante de la longueur de la garniture de forage. L'invention concerne plus particulièrement une pièce profilée pour un équipement de forage rotatif, tel qu'une tige, disposée dans un train de tiges de forage rotatif. Les caractéristiques d'une garniture de forage et plus généralement d'un élément de garniture de forage contribuent aux propriétés fondamentales de qualité, de performances et de sécurité du processus général de forage que ce soit pendant les phases de creusement proprement dites ou pendant les phases de mar:taure entre le fond et la surface. Les évolutions de la recherche des hydrocarbures exigent la réalisation de profils de trajectoires de plus en plus complexes et dans des conditions géologiques de plus en plus extrêmes. On recherche actuellement des hydrocarbures à des profondeurs couramment supérieures à 4 km et avec des déports par rapport à l'installation fixe pouvant dépasser une dizaine de kilomètres. L'invention vise un élément de garniture de forage notamment adapté pour des forages déviés, c'est-à-dire des forages dont on peut faire varier l'inclinaison par rapport à la verticale ou la direction en azimut, pendant le forage. Les forages déviés peuvent aujourd'hui atteindre des profondeurs de l'ordre de 2 à 8 km et des distances horizontales de l'ordre de 2 à 15 km. Dans le cas de forages déviés, comportant des tronçons pratiquement horizontaux, les couples de frottement dus à la rotation des trains de tiges dans le puits peuvent atteindre des valeurs très élevées au cours du forage. Les couples de frottement peuvent remettre en cause les équipements utilisés ou les objectifs du forage. En outre, la remontée de déblais produits par le forage est très souvent difficile, compte tenu de la sédimentation des débris produits dans le trou de forage, en particulier dans la partie fortement inclinée par rapport à la verticale, du trou de forage. Il s'ensuit un mauvais nettoyage du trou et une augmentation à la fois des coefficients de frottement des tiges du train de tiges à l'intérieur du trou de forage et des surfaces de contact entre les tiges et les parois du trou. On connaît du document FR 2 824 104 un élément profilé pour équipe- ment de forage rotatif, comprenant une zone d'appui sur la paroi du trou de forage, une zone de turbulences pour produire une activation de la circulation d'un fluide de forage dans le trou de forage autour de l'équipement de forage et une zone de déflexion adjacente à la zone d'appui et à la zone de turbulences s'étendant suivant la direction axiale de l'élément profilé et comportant au moins une surface inclinée par rapport à l'axe du forage, dont la ligne méridienne dans un plan axial s'éloigne de l'axe de l'élément profilé, dans le sens allant de bas en haut dans la position de service de l'élément profilé dans le trou de forage. On connaît également du document WO-2009-115687 un élément de garniture de forage comprenant au moins une zone d'appui sur la paroi de trou de forage, la zone d'appui étant pourvue d'au moins un tronçon d'appui de diamètre extérieur supérieur au diamètre des autres parties de l'élément, et deux zones d'activation sensiblement adjacentes à la zone d'appui et disposées en amont et en aval de ladite zone d'appui. Ce type de dispositif a donné satisfaction jusqu'à récemment. Toutefois, le besoin se fait sentir de garnitures de forage allégée en poids et concomitamment de rigidité moins grande, tout en maintenant, voire en améliorant la remontée, avec le fluide de forage, des débris générés par la formation du trou. Il existe notamment un besoin pour que toute amélioration des garnitures de forage existante maintiennent les pertes de charges observées dans le fluide de forage sous des seuils acceptables, afin d'éviter un colmatage par prise en masse des débris entre le trou de forage et la garniture. Il existe également un besoin pour diminuer le coût de fabrication de telles garnitures de forage, et notamment d'en simplifier la fabrication. Il existe enfin un besoin pour homogénéiser la vitesse du fluide de forage toute le long de la garniture, afin de prévenir au maximum l'obturation du trou. L'invention vient améliorer la situation en proposant un élément tubulaire de garniture de forage comportant un corps sensiblement cylindrique et deux connecteurs, chaque connecteur étant disposé à une extrémité du corps et muni d'une portion filetée apte à être raccordée à un élément complémentaire, l'un au moins des connecteurs présentant une surface de levage apte à coopérer avec un outil de levage de l'élément en vue de son assemblage dans une garniture de forage, caractérisé en ce que la surface de levage présente une section transversale non circulaire formant une zone d'activation pour un fluide de forage.

Une surface de levage selon l'invention peut comporter au moins une por- tion de surface s'étendant radialement relativement au pourtour extérieur du corps cylindrique. L'orientation de la surface de levage peut être telle qu'elle permet de suspendre l'élément de sorte que l'axe longitudinal de l'élément soit sensiblement à la verticale. La surface de levage peut être disposée en prise dans un outil de levage, de telle sorte que le poids de l'élément maintient la surface de levage dans l'outil de levage. Un élément selon l'invention permet, lorsqu'il est mis ence,ivre dans une garniture de forage, une diminution des charges statiques et dynamiques en rotation, une diminution des charges axiales en descente et remontée de garniture de puits, une augmentation de la capacité de transmission du poids sur un outil de forage, une meilleure capacité de remontée des déblais de forage, une meilleure marge de sécurité en surtraction et en surtorsion, une diminution des conditions de flambage critiques, une diminution de l'usure et de l'abrasion de la garniture de forage, une meilleure capacité de travail dans les déblais en maneivre de remontée permettant de réduire le risque de bouchon, une réduction des pertes de charges hydrauliques, un meilleur écoulement des boues et des déblais autour de la tige de forage, une diminution de l'usure par abrasion de la paroi interne du puits de forage, une forte diminution des risques de collage dus à la pression différentielle, notamment lorsque la pression hydrostatique de boue est supérieure à la pression régnant dans le matériau, par exemple la roche, en cours de forage, une forte diminution des risques de coincement du train de tiges lors d'une manewre de remontée et une amélioration des états de surface des parois du trou de forage. En particulier, chacun des deux connecteurs peut comporter une surface de levage, telle qu'une section transversale de chaque surface de levage est non circulaire pour respectivement y former une zone d'activation pour un fluide de forage. Ainsi lorsque de tels éléments sont assemblés les uns avec les autres, la jonction entre deux connecteurs est systématiquement bordée de part et d'autre par des zones d'activation. Chaque jonction ainsi pourvue favorise ainsi l'homogénéité du flux de le long de la garniture. Une garniture de forage selon l'invention comprend, entre les éléments de fonds de puits et la surface, de préférence une forte proportion, par exemple au moins 80 %, voire plus de 95 % d'éléments selon l'invention tels que définis ci-dessus. En particulier, la garniture comporte au moins une, et de préférence plusieurs, successions de trois éléments selon l'invention. Avantageusement, la section transversale non circulaire peut comporter au moins l'une d'une concavité ou d'une surface plane. La section transversale non circulaire peut ainsi présenter au moins une arête, ou bord d'attaque, pour racler les amas de débris et les remettre en suspension dans le fluide de forage. En particulier, la surface de levage peut présenter une surface enveloppe tronconique pourvue d'au moins une concavité. La surface enveloppe tronconique peut former un angle compris entre 100 et 1000, et de préférence entre 18° et 90°, avec l'axe longitudinal du corps cylindrique. La concavité permet de délimiter un volume supplémentaire favorisant le flux de fluide de forage. Par exemple, la concavité d'un connecteur peut former une gorge s'étendant au-delà de la surface de levage en direction de l'extrémité libre dudit connecteur. Ainsi, on peut augmenter le volume favorisant le flux du fluide de forage.

Avantageusement, la surface de levage peut comporter circonférentielle- ment plusieurs concavités distinctes. Ainsi la surface de levage peut présenter plusieurs arêtes, ou bords d'attaque, pour racler les amas de débris. Cette configuration permet encore d'augmenter le volume favorisant le flux du fluide de forage, et ainsi le nettoyage du trou en formation. Par exemple, la surface de levage peut comporter entre 2 et 8, et de préférence 4 concavités. Avantageusement, ces concavités distinctes peuvent être disposées dans un même tronçon déterminé perpendiculairement à l'axe longitudinal du connecteur. En particulier, la zone d'activation d'un connecteur peut être disposée dans un unique tronçon annulaire dudit connecteur.

Avantageusement, la zone d'activation peut être de forme générale héli- coïdale autour de l'axe dudit élément, telle que l'inclinaison de la forme hélicoïdale relativement audit axe est de préférence entre 0° et 60°, et mieux encore entre 10° et 30°. Ainsi la dynamique tourbillonnaire du fluide est améliorée, et de même la recirculation des débris écopés.

Un élément selon l'invention peut comporter une zone d'appui pour venir au contact de la paroi du trou, telle que la zone d'activation est disposée entre la zone d'appui et le corps cylindrique. Ainsi on évite que la zone d'activation vienne modifier la paroi du puits.

Avantageusement, la surface de levage peut être reliée à la zone d'appui par une première portion cylindrique, la zone d'appui étant reliée en direction de l'extrémité libre du connecteur à une deuxième portion cylindrique. La surface d'appui permet ainsi de protéger la deuxième portion cylindrique où est formée la connexion avec un élément adjacent. On peut ainsi augmenter la longévité de la connexion entre éléments adjacents. Dans le cas où la zone d'activation s'étend au-delà de la surface de levage en direction de l'extrémité libre dudit connecteur, elle peut notamment s'étendre de la surface de levage à la première portion cylindrique. Par exemple, l'une au moins de la zone d'appui et de la première portion cylindrique peut comporter une surface durcie, par exemple par apport d'un matériau de dureté supérieure à celle du connecteur ou durcie par traitement thermique et ou mécanique de surface dudit connecteur. Plus particulièrement, les connecteurs peuvent être soudés par friction aux extrémités axiales du corps cylindrique, de telle sorte que la concavité est définie à distance non nulle de la jonction entre le connecteur et le corps cylindrique. En particulier, les dimensions d'un connecteur pourvu d'une surface de levage selon l'invention est tel le diamètre extérieur (0D1) de la première portion cylindrique est supérieur ou égal au diamètre extérieur (0D3) de la deuxième portion cylindrique, ce diamètre extérieur (0D1) de la première portion cylin- drique étant inférieur au diamètre extérieur de la zone d'appui (0D2). Une telle configuration permet d'agrandir la surface enveloppe de la surface de levage sans pour autant modifier les caractéristiques techniques et fonctionnelles critiques du tube et de la deuxième portion cylindrique délimitant en partie la portion filetée du connecteur. Cet agrandissement de la surface enveloppe de la surface de levage permet de compenser les absences de surface de contact avec un outil de levage du fait de la zone d'activation. En effet, il n'est pas possible d'indexer en rotation un élément selon l'invention dans un outil de levage, et pour maintenir les capacités en traction de l'outil, la demanderesse a identifié qu'il était nécessaire de proposer une surface de levage apte à compenser les défauts de portance dans la ou les zones d'activation. Notamment, la surface de levage peut être telle qu'une projection axiale selon l'axe du corps cylindrique de cette surface de levage sur un plan orthogo- nal audit axe comporte une surface annulaire interne pleine entourée radiale-ment vers l'extérieur par une surface annulaire externe, cette surface annulaire externe présentant une bordure extérieure crénelée, tel que les creux de cette bordure extérieure crénelée correspondent aux zones d'activation.

L'élément selon l'invention peut comporter un connecteur femelle pourvu d'une surface de levage telle que la surface annulaire interne est non nulle, notamment représente au moins 5%, de préférence au moins 15% de la surface totale projetée de levage dudit connecteur femelle. L'élément selon l'invention peut aussi comporter un connecteur mâle pourvu d'une surface de levage telle que la surface annulaire interne est comprise entre 0 et 15%, de préférence entre 0 et 5% de la surface totale projetée de levage dudit connecteur mâle. Dans cette configuration, les surfaces de levage respectivement présentées par les deux connecteurs peuvent ne pas être symétriques l'une de l'autre.

L'invention a également pour objet un procédé d'assemblage d'éléments tubulaires de garniture de forage selon l'invention, tel que le connecteur comportant la surface de levage et pourvu d'un filetage femelle sur sa paroi intérieure est disposé dans un outil de levage de sorte que l'élément est suspendu verticalement en vue de son assemblage avec un autre élément retenu vertica- lement. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels : - La figure 1 illustre le fonctionnement d'une garniture de forage clas- sique dans le trou en formation ; - La figure 2 illustre le fonctionnement d'une garniture de forage selon l'invention dans le trou en formation ; - La figure 3 montre une vue de profil d'un élément selon l'invention dans une position verticale ; - La figure 4 montre une vue de profil d'un connecteur femelle d'un élé- ment selon l'invention avant son raccordement sur un corps ; - La figure 5 montre une vue en coupe transversale d'un connecteur fe- melle d'un élément selon l'invention selon le plan de coupe A-A indi- qué à la Figure 4; - La figure 6 montre une variante de réalisation selon l'invention de la fi- gure 5; - La figure 7 montre une vue en coupe longitudinale d'un connecteur femelle d'un élément selon l'invention selon le plan de coupe B-B indi- qué à la Figure 4 ; - La figure 8 représente un agrandissement d'une zone indiquée à la fi- gure 7; - La figure 9 représente une variante de réalisation selon l'invention de la Figure 8; - La figure 10 représente une projection axiale d'une surface de levage d'un connecteur femelle selon l'invention, la projection étant réalisée selon l'axe du corps cylindrique sur un plan orthogonal audit axe ; - La figure 11 représente une vue de profil d'une jonction entre deux connecteurs de deux éléments selon l'invention ; - La figure 12 représente une vue en coupe longitudinale d'un connec- teur mâle d'un élément selon l'invention ; - La figure 13 représente une projection axiale d'une surface de levage d'un connecteur mâle selon l'invention, la projection étant réalisée selon l'axe du corps cylindrique sur un plan orthogonal audit axe.

La figure 1 montre une portion d'une garniture de forage 1 dans une portion 2 quasi horizontale d'un puits en formation. La garniture de forage 1 est représentée en partie par un élément tubulaire creux 3 comportant deux connecteurs 4 et 5, un à chaque extrémité, relié via ces connecteurs à des éléments tubulaires complémentaires 6 et 7 de la garniture. La garniture 1 défini un espace central continu pour la circulation d'un fluide de forage, comme représenté par la flèche 8. Au fond du trou, là où travaille l'outil de forage tel qu'un trépan, le fluide ou boue de forage remonte ensuite dans un espace annulaire délimité entre la paroi du trou de forage et la surface extérieure de la garniture 1, voir la flèche 9. Le fluide de forage, au cours de sa remontée à l'extérieur de la tige de forage, entraîne des débris des formations géologiques traversées par l'outil de forage vers la surface depuis laquelle on réalise le forage. Le fonctionnement d'une tige de forage selon l'art antérieur est représenté à la figure 1. On observe Figure 1 une zone où les débris convoyés par le fluide de forage a tendance à s'accumuler. Ces zones d'accumulation forment des dunes et progressivement, si elles ne sont pas résorbées peuvent colmater le puits de forage et bloquer la tige de forage dans le puits. Lorsque la tige de forage est bloquée dans le puits, il est très difficile de la retirer du puits sans créer de fissures importantes dans les parois du trou de forage. La tige de forage progresse généralement à l'intérieur du puits à une vitesse autour de 10 pieds par heure. En parallèle, le fluide de forage a une vitesse de déplacement plus importante que celle de la tige. Plus particulière- ment lors de la remontée du fluide, étant donné les variations de diamètre extérieur de la tige de forage, la vitesse du fluide de forage fluctue le long de la colonne. En particulier, au niveau des connecteurs tels que 4 et 5, le fluide subit une accélération étant donné, le diamètre extérieur plus important des connec- teurs relativement au diamètre extérieur de la tige de forage. Comme cela est représenté à la figure 2, la numérotation sera gardée similaire pour une meilleure compréhension, un connecteur 11 de l'élément adjacent 7 comporte une zone d'activation 24 pour favoriser le flux du fluide de forage au niveau de cette interconnexion. Avantageusement, le connecteur 5 est lui aussi pourvu d'une zone d'activation telle que 24, et avantageusement encore, le connecteur 4 est également pourvu d'une zone d'activation telle que 24. Ces zones d'activation 24 favorisent la création d'un courant tourbillonnaire ascendant le long de la flèche 9. Ces courants tourbillonnaires ainsi que les arêtes des gorges actives permettent d'écoper les débris des zones d'accumulation et ainsi éviter la formation de ces zones d'accumulation. Par exemple, les deux connecteurs assemblés et formant ensemble ladite connexion comportent chacun des zones d'activation telles que 24. Les zones d'activation 24 de deux connecteurs connectés entre eux peuvent être identiques ou différentes, et ou symétriques relativement à un plan de symétrie ou à un point. En variante encore, dans le cas où chacun des connecteurs d'un même élément portent des zones d'activation telles que 24 alors, elles peuvent être identiques, ou symétriques relativement à un plan de symétrie transverse à l'axe de l'élément, ou relativement à un point, ou encore distinctes.

Les zones d'activation telles que 24 d'un élément tubulaire creux selon l'invention ont une forme choisies par exemple parmi celles décrites au titre de rainures et ou de gorges actives dans les documents EP-0866209 ; EP1026364 ou encore US-6732821. La figure 3 représente un élément tubulaire creux 3 selon l'invention, dont la partie centrale est non représentée. Cet élément 3 présente une forme générale de révolution autour d'un axe X. L'élément 3 comporte un canal intérieur défini par une paroi intérieure, cette paroi intérieure est par exemple de forme de révolution autour de l'axe X. L'élément 3 peut être réalisé en acier à haute résistance mécanique.

L'élément 3 comporte un corps tubulaire 12 présentant un allongement principal le long de l'axe X. le corps tubulaire 12 est sensiblement cylindrique, et comporte deux extrémités axiales opposées 13 et 14, de diamètre extérieur ODs supérieur au diamètre extérieur ODp du corps 12 entre ces extrémités 13 et 14. De préférence le corps 12 est sans soudure axiale, et d'alésage interne sensi- blement constant. Pour former l'élément 3, les extrémités 13 et 14 du corps 12 sont soudées par friction aux connecteurs respectivement 4 et 5. On observe donc sur l'élément 3 deux zones de soudure 16 et 17, affectées thermiquement et transversales à l'axe X.

Les connecteurs 4 et 5, dits « tool-joints », forment des tronçons tubu- laires creux profilés relativement courts et formant connecteurs d'assemblage pour les éléments entre eux. Les connecteurs 4 et 5 peuvent être femelles ou mâles. Dans l'exemple représenté à la Figure 3, le connecteur 4 est femelle et le connecteur 5 est mâle. Le connecteur femelle 4 comprend une portion de connexion filetée femelle 18 qui constitue une première extrémité axiale libre de l'élément 3. Le connecteur mâle 5 comprend une portion de connexion filetée mâle 19 qui constitue une deuxième extrémité axiale libre de l'élément 3. La portion de connexion filetée femelle 18 comporte un alésage pourvu d'un filetage femelle, non représenté Figure 3. Le filetage femelle peut être tronconique, par exemple défini selon la spécification API 7 ou selon l'un des brevets de la demanderesse, par exemple US 7 210 710, US 6 513 840. Avantageusement le filetage mâle 19 est complémentaire du filetage femelle. Entre l'extrémité libre et la zone de soudure 16, le pourtour extérieur du connecteur femelle 4 comporte successivement le long de l'axe X, le pourtour extérieur cylindrique de la portion de connexion filetée femelle 18, une zone d'appui 20, pour venir en appui sur les parois intérieures d'un puits en formation, une première portion cylindrique 21, une surface de levage 22 et une zone de raccordement 23 présentant une surface extérieure cylindrique jusqu'à son extrémité soudée via la zone de soudure 16. La zone de raccordement 23 est une portion cylindrique de diamètre extérieur de l'ordre du diamètre extérieur ODs de l'extrémité axiale 13. La portion de connexion filetée femelle 18 présente un pourtour extérieur formant une deuxième portion cylindrique opposée à la première portion cylin- drique 21 relativement à la zone d'appui 20. Figure 4, la deuxième portion cylindrique 18 est reliée par un premier raccord rayonné R1 à la zone d'appui 20. La zone d'appui 20 est reliée par un deuxième raccord rayonné R2 à la première portion cylindrique 21. La première portion cylindrique 21 est reliée par un troisième raccord rayonné R3 à la surface de levage 22. La surface de levage 22 est reliée par un quatrième raccord rayonné R4 à la zone de raccordement 23. Ces raccords rayonnés R1, R2, R3, R4 peuvent être des raccords simplement toriques, ou complexes avec des rayons de courbure et ou des inflexions variables le long de l'axe X. Dans l'exemple représenté Figure 4, le raccord rayonné R4 est une sur- face torique. Le raccord rayonné R3 varie circonférentiellement dans la mesure où il est discontinu et défini uniquement au droit des jonctions avec la surface de levage 22, dans les emplacements de cette surface de levage 22 dépourvus de zones d'activations en concavité. Le raccord rayonné R3 est une surface torique. La surface de levage 22 est la surface contre laquelle va s'exercer le poids de l'élément 3 lorsque ce dernier sera pris verticalement par un outil de levage. A la figure 3, l'élément 3 est représenté verticalement selon son sens d'insertion dans un outil de levage, le connecteur femelle étant disposé en haut. L'outil de levage est par exemple un élévateur de la tour de forage.

La surface de levage 22 comprend un diamètre extérieur généralement croissant de la zone de raccordement 23 à la première portion cylindrique, ce qui correspond à un diamètre croissant dans le sens d'écoulement de la boue de forage selon la flèche 9.

Dans l'exemple représenté, la surface enveloppe de la surface de levage 22 est tronconique formant un angle de 18° avec l'axe longitudinal X. La surface de levage 22 et la première portion cylindrique 21 comportent des gorges actives ou zones d'activation 24 s'étendant respectivement dans la surface de levage et la portion cylindrique.

Dans le mode de réalisation des figures 3 et 4, le connecteur femelle 4 comporte sur sa circonférence quatre zones d'activation telles que 24 formant des concavités distinctes. Comme cela est représenté Figure 5, ces quatre concavités 24 sont équiréparties radialement sur respectivement la surface de levage 22 et la première portion cylindrique 21.

En variante, représentée à la Figure 6, le connecteur femelle 4 comporte sept concavités 24 équiréparties radialement. Comme illustré sur les figures 5 et 6, les zones d'activation 24 présentent un profil dissymétrique en forme d'écope avec un angle obtus 25 par rapport à une portion circulaire extérieure de la section de la surface de levage 22 d'un côté, et un angle aigu 26 du côté opposé. L'angle aigu 26 est par exemple compris entre 50 et 80°, préférablement entre 60 et 70°, par exemple égal à 65°. L'angle aigu 26 peut être prévu du côté arrière dans le sens de la rotation 91 de la garniture de forage. On rappellera ici qu'un train de tiges de forage est actionné en rotation toujours dans le même sens afin d'éviter un dévissage des connexions filetées 4 et 5. L'angle obtus 25 prévu du côté avant ou d'entrée est conçu pour faciliter l'entrée des filets de fluide. L'angle obtus 25 est par exemple compris entre 100 et 130°, préférablement entre 110° et 120°, par exemple égal à 115°. Avec ce profil dissymétrique, une fonction d'écopage des débris est assurée.

La distance minimale d2 de l'arc de cercle entre deux gorges actives 24 adjacentes peut être comprise entre 10 et 50 mm, préférablement entre 20 et 40 mm, par exemple égale à 30 mm. Une zone d'activation 24 présente une profondeur maximale relativement au pourtour circulaire de l'ordre de 5 à 30 mm, de préférence de 10 à 25 mm.

Figure 4, les zones d'activation 24 forment des portions de spirale d'inclinaison a comprise entre 15 et 35° relativement à l'axe X. Alternativement, selon un mode de réalisation non représentée, les zones d'activation 24 peuvent être rectilignes, voir rectiligne et parallèle à l'axe X.

En particulier dans le détail des Figures 7 et 8, la zone d'activation 24 du connecteur femelle se décompose en une première portion 24a formant un creux dont le fond est incliné d'un angle aigu pa compris entre 300 et 600, préférablement entre 40° et 50°, par exemple égal à 45° relativement à l'axe X. Cette première portion 24a se prolonge dans une deuxième portion centrale 24b dont le fond est sensiblement parallèle à l'axe X. Cette deuxième portion centrale 24b se prolonge dans une troisième portion 24c dont le fond est incliné d'un angle aigu pc compris entre 10° et 30°, préférablement entre 15° et 25°, par exemple égal à 20° relativement à l'axe X. La longueur axiale de la deuxième portion centrale 24b peut être comprise 15 entre 20 et 60 mm, plus préférablement entre 30 et 40 mm, par exemple égale à 36 mm. La longueur axiale de la troisième portion 24c peut être comprise entre 10 et 50 mm, préférablement entre 20 et 30 mm. La zone d'appui 20 comporte aux figures 7 et 8 un revêtement ou rechargement de surface en un matériau plus dur que le reste de l'élément 3. Le 20 matériau dur peut comprendre du carbure de tungstène ou de chrome. Le matériau dur peut présenter une épaisseur comprise entre 1 et 10 mm, par exemple entre 2 et 4 mm. Ledit matériau dur se présente sous la forme d'un revêtement dur qui peut être apporté par une opération de soudure ou de projection thermique (par exemple dans une flamme ou un plasma). La zone 25 d'appui 20 est prévue pour supporter le frottement axial et en rotation contre la paroi du trou foré. En variante, Figure 9, le rechargement de surface est déposé sur la portion cylindrique 21 en dehors des zones d'activation 24. Le rechargement est alors déposé après usinage des zones d'activation 24. 30 Selon les figures 8 et 9, la première portion cylindrique présente un dia- mètre extérieur maximal OD1, notamment déterminé en dehors des zones d'activation 24, et qui est déterminé relativement au diamètre externe ODs de la zone de raccordement 23, de telle sorte que la surface de levage 22 présente une inclinaison y de l'ordre de 18° relativement à l'axe X.

En particulier, selon les figures 8 et 9, le diamètre extérieur maximal OD1 est supérieur au diamètre extérieur 0D3 de la deuxième portion cylindrique 21. En particulier, OD1 est compris entre 1,05 et 1,5 fois le diamètre extérieur 0D3. Le diamètre extérieur maximal OD1 est de plus inférieur ou égal au diamètre extérieur 0D2 de la surface d'appui 20. En effet, lorsque le diamètre extérieur maximal OD1 est égal au diamètre extérieur 0D2, l'intérêt de déposer le rechargement de surface sur la première portion cylindrique 21 est accru pour la protéger. Cette configuration permet également de limiter le diamètre maximum total de l'élément selon l'invention.

La surface de levage 22 définit une surface enveloppe tronconique pour- vue de concavité, notamment les troisièmes portions 24c des zones d'activation 24. La surface d'appui proposée pour le levage est donc inférieure à sa surface enveloppe. Pour appréhender la proportion de cette surface enveloppe recouvrant des zones d'activation 24, on représente à la Figure 10 une projection de cette surface enveloppe sur un plan orthogonal à l'axe X. Figure 10, on représente une projection axiale selon l'axe X de cette surface de levage 22 sur un plan orthogonal audit axe X. La projection axiale définit un anneau. Cet anneau comporte une surface annulaire interne 30. La surface annulaire interne 30, adjacente à la portion rayonnée R4 est pleine et ne présente pas de zones d'activation 24. La surface annulaire interne 30 est entourée radialement vers l'extérieur par une deuxième surface annulaire 31. Cette deuxième portion annulaire 31 comporte les gorges d'activation 24. La délimitation entre la surface annulaire interne 30 et la surface annulaire externe 31 est définie par un cercle C représenté en pointillé Figure 10 et dont périmètre est défini de manière à venir au contact tangentiel d'une zones d'activation au moins. Le cercle C présente un diamètre 0Dc tel qu'il est supérieur ou égal au diamètre ODs de la zone de raccordement 23. Ce diamètre 0Dc est inférieur strictement au diamètre OD1. Le diamètre 0Dc est par exemple compris entre 1,05 et 1,15 fois le diamètre ODs.

En particulier, la première surface annulaire 30 est non nulle. Elle est égale à 3,14 * [ (0Dc)2 - (ODs)2]. Elle représente au moins 5%, de préférence au moins 15% de la surface totale projetée de levage dudit connecteur femelle. Cette surface totale projetée est égale à 3,14 *[ (0D1)2 - (ODs)2].

Le diamètre OD1 est déterminé pour proposer une surface d'appui de la surface de levage 22 qui permette de compenser les défauts d'appui aux droits des zones d'activation 24. La deuxième portion annulaire 31 présente une bordure extérieure créne- lée, tel que les creux de cette bordure extérieure crénelée correspondent aux zones d'activation 24. Entre les zones d'activation 24, cette bordure extérieure présente la portion rayonnée R3. Figure 3, l'élément 3 selon l'invention comporte un connecteur mâle 5. De manière similaire au connecteur femelle le connecteur mâle peut présenter des zones d'activation telles que 24 formant des concavités dans une portion tronconique. En particulier, les zones d'activation du connecteur mâle sont en partie réalisées dans la portion tronconique 42, qui pourrait servir de surface de levage dans un outil de levage. Entre la zone de soudure 17 et l'extrémité libre de la portion filetée 19, le pourtour extérieur du connecteur mâle 5 comporte successivement le long de l'axe X, une zone de raccordement 43, une surface de levage tronconique 42, une troisième portion cylindrique 41, une zone d'appui 40, et une quatrième portion cylindrique 49 jusqu'à la portion filetée 19. La zone de raccordement 43 est une portion cylindrique de diamètre extérieur de l'ordre du diamètre extérieur ODs.

A la différence de la surface de levage 22 du connecteur femelle, la surface de levage 42 du connecteur mâle est telle que les gorges d'activations viennent quasiment en affleurement de la portion rayonnée délimitant la surface de levage 42 de la zone de raccordement 43. De manière similaire à la figure 10, la figure 12 représente une vue simi- laire de la surface de levage 43. La surface annulaire interne est nettement plus faible que celle que la surface de levage 22. La superficie des zones d'activations telles que 24 occupe une plus grande proportion de la surface de levage mâle 42 que celle occupées par les zones d'activation sur la surface de levage femelle 22.

La zone d'appui 40 peut présenter des caractéristiques géométriques, physiques et/ou chimiques semblables à celles de la zone d'appui 20. Optionnellement, les connecteurs 4 et ou 5 peuvent comporter des rainures, non représentées, à la surface de la deuxième portion cylindrique de la portion de connexion femelle 18, à proximité de la zone d'appui 20 Ces rainures permettent alors également d'assurer une recirculation de la boue et des débris en cours de forage et un raclage des parois du trou à la remontée du train de tiges.

Claims (17)

1. REVENDICATIONS1. Elément tubulaire (3) de garniture de forage comportant un corps (12) sensiblement cylindrique et deux connecteurs (4, 5) , chaque connecteur étant disposé à une extrémité du corps et muni d'une portion filetée (18, 19) apte à être raccordée à un élément complémentaire, l'un au moins des connecteurs présentant une surface de levage (22, 42) apte à coopérer avec un outil de levage de l'élément en vue de son assemblage dans une garniture de forage, caractérisé en ce que la surface de levage présente une section transversale non circulaire formant une zone d'activation (24) pour un fluide de forage.
2. 2. Elément selon la revendication 1 caractérisé en ce que chacun des deux connecteurs (4, 5) comporte une surface de levage (22, 42), telle qu'une section transversale de chaque surface de levage est non circulaire pour respectivement y former une zone d'activation (24) pour un fluide de forage.
3. 3. Elément selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que la sec- tion transversale non circulaire comporte au moins l'une d'une concavité ou d'une surface plane.
4. 4. Elément selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la surface de levage (22, 42) présente une surface enveloppe tronconique pourvue d'une concavité.
5. 5. Elément selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4 caracté- risé en ce que la concavité d'un connecteur forme une gorge s'étendant au-delà de la surface de levage en direction de l'extrémité libre dudit connecteur.
6. 6. Elément selon l'une quelconque des revendications 3 à 5 caractéri- sé en ce que la surface de levage comporte circonférentiellement plusieurs concavités distinctes.
7. 7. Elément selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la zone d'activation (24) est de forme générale hélicoïdale autour de l'axe dudit élément, telle que l'inclinaison de la forme hélicoïdale relativement à l'axe longitudinal est de préférence entre 00 et 600, et mieux encore entre 100 et 30°.
8. 8. Elément selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la zone d'activation (24) d'un connecteur est disposée dans un unique tronçon annulaire dudit connecteur.
9. 9. Elément selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte une zone d'appui (20, 40) pour venir au contact de la paroi du trou, telle sorte que la zone d'activation (24) est disposée entre la zone d'appui et le corps cylindrique.
10. 10. Elément selon la revendication précédente caractérisé en ce que la surface de levage est reliée à la zone d'appui par une première portion cylindrique (21), la zone d'appui étant reliée en direction de l'extrémité libre du connecteur à une deuxième portion cylindrique (18).
11. 11. Elément selon la revendication précédente caractérisé en ce que la zone d'activation s'étend dans la première portion cylindrique.
12. 12. Elément selon l'une des revendications 9 à 11 caractérisé en ce que l'une au moins de la zone d'appui et de la première portion cylindrique comporte une surface durcie, par exemple par apport d'un matériau de dureté supérieure à celle du connecteur ou par traitement thermique et ou mécanique de surface dudit connecteur.
13. 13. Elément selon l'une des revendications 9 à 12 caractérisé en ce que le diamètre extérieur (0D1) de la première portion cylindrique est supérieur ou égal au diamètre extérieur (0D3) de la deuxième portion cylindrique, ce diamètre extérieur (0D1) de la première portion cylindrique étant inférieur au diamètre extérieur de la zone d'appui (0D2).
14. 14. Elément selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la surface de levage est telle qu'une projection axiale selon l'axe du corps cylindrique de cette surface de levage sur un plan orthogonal audit axe comporte une surface annulaire interne (30) pleine entourée radialement vers l'extérieur par une deuxième surface annulaire (31) présentant une bordure extérieure crénelée, tel que les creux de cette bordure extérieure crénelée correspondent aux zones d'activation.
15. 15. Elément selon la revendication 14 caractérisé en ce qu'il comporte un connecteur femelle pourvu d'une surface de levage telle que la première surface annulaire (30) est non nulle, notamment représente au moins 5%, de préférence au moins 15% de la surface totale projetée de levage dudit connecteur femelle.
16. 16. Elément selon la revendication 14 ou 15 caractérisé en ce qu'il comporte un connecteur mâle pourvu d'une surface de levage telle que lapremière surface annulaire est comprise entre 0 et 15%, de préférence entre 0 et 5% de la surface totale projetée de levage dudit connecteur mâle.
17. 17. Procédé d'assemblage d'éléments tubulaires de garniture de fo- rage selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le connecteur comportant la surface de levage est pourvu d'un filetage femelle sur sa paroi intérieure et est disposé dans un outil de levage de sorte qu'il est suspendu verticalement en vue de son assemblage avec un autre élément retenu verticalement.10