CA1103655A - Procede de forage en circulation inverse avec effet de depression et inversion de la circulation dans le train de tiges et dispositif de mise en oeuvre - Google Patents
Procede de forage en circulation inverse avec effet de depression et inversion de la circulation dans le train de tiges et dispositif de mise en oeuvreInfo
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Abstract
Procédé de forage d'un trou, terrestre ou sousmarin, s'effectuant en circulation inverse et mettant en oeuvre, à l'intérieur dudit trou, un train de tyges supérieures et un train de tiges inférieures délimitant, avec ledit trou de forage, respectivement un annulaire supérieure et un annulaire inférieur, procédé caractérisé en ce que ledit fluide est pompé de la surface dans le train de tiges supérieures et dans l'annulaire inférieur puis remonté dans le train de tiges inférieures par dépression jusqu'à un niveau où il est éjecté à l'extérieur du train de tiges inférieur dans l'annuaire supérieur par entrainement dudit fluide pompé dans le train de tiges supérieures, ce fluide étant dévié dans le même sens ascensionnel que la boue de forage entrainé par effet venturi.
Description
~D3655 L'invention se rapporte à un procédé de forage en circulation inverse, avec ef~et de dépression et inversion de la circulation dans le train de tiges, ainsi qu'aux moyens de mise en oeuvre de ce procédé.
On sait que la vitesse d'avancement des outils de forage ainsi que leur usure dépendent non seulemen~ des terrains traversés, mais encore de la di~férence des pre~sions existant entre la pression de la boue de forage et la pression des fluides contenus dans le~ terrains traversés.
On a donc déjà pensé à créer, au niveau de l'outil de forage, une dépression permettant à la boue de forage, ayant irrigué le front de taille, de remonter jusqu'à une chambre de dépression créée par venturi e~ prévue dans l'outil où elle est mélangée à la boue descendant par le train de tiges dans l'outil avant d'être ~ nouveau dirigée vers le circuit d'irrigation du front de taille, une partie remontant dans l'annulaire entre le trou de forage et le train de tiges.
Bien que cette amélioration présente des avantages, elle ne permet pas de bénéficier d'une protection des terrains traversés par le forage aussi efficace que celle réalisée au moyen du procédé de circulation inverse, la fraction de la boue provenant de l'outil et dirigée vers l'annulaire étant déjà chargée de déblais.
L'objet de l'invention est un procédé de forage assurant ~ la fois la bonne protection des terrains foré~ au moyen de la circulation descendante d'un fluide ou d'une boue propre tout le long du trou de forage et l'avancement rapide ~-de l'outil, tout en diminuant son usure par remontée en dépression de la boue par le train de tiges jusqu'au niveau du tubage, la boue chargée de déblais étant alors entraînée par effet venturi à ce niveau et renvoyée dans l'annulaire train de tiges tubage, la boue propre, pompée de la surface 1- ~
~36SS
dans le train de tiges, étant dirigée, en dessous de ce niveau, dans la partie inférieure de l'annulaire vers le trou de forage.
Disposant d'une circulation inverse sur toute l'étend~e du trou de forage, non seulement les terrains forés reçoivent une protection efficace, mais la boue descendant dans l'annulaire peut irriguer le front de taille sans être contaminée par la présence de déblais. En outre, la boue remontant par le train de tiges peut être aspirée par effet venturi et chassée dans l'annulaire tubage train de tiges, à
. un niveau suffisamment élevé pour échapper aux pertes de charges des régions non tubées. On peut, à la fois, diminuer la différence de pression entre la pression des couches au niveau du forage et la pression exercée par la boue, tout en remontant aisément les déblais dans la partie supérieure de l'annulaire train de tiges casing. . ~ ~:
Un autre objet de l'invention est un moyen de mise en oeuvre du procédé ainsi défini, caractérisé en ce que le train de tiges comporte, dans sa partie située au-dessus des masses tiges et à la hauteur voulue, un dispositif de déviation de la boue pourvu d'au moins un canal d'entrée supérieur reliant la partie interne supérieure du train de tiges à un orifice inférieur debouchant sur la partie inférieure de l'annulaire et d'au moins un canal d'entrée inférieur reliant la partie interne inférieure du train de tiges à une chambre à dépression communiquant avec au moins un canal de sortie supérleur debouchant sur l'annulaire ~upérieur tubage train de tiges, ledit canal d'entrée ~upérieur débouchant en outre dans ladite chambre par un venturi.
Il suffit donc d'injecter en surface la boue de forage dans le train de tiges pour, dlune part, en entralner une partie dans la partie inférieure de l'annulaire vers le ~3655 trou de forage et l'outil de forage et pour, d'autre part, alimenter le ven-turi afin de créer une dépression servant à la remontée de la boue chargée des déblais provenant de l'outil et acheminée dans le train de tiges. La boue est alors éjectée par le dispositif dans la partie supérieure de l'annulaire. La section de l'annulaire trou de forage - train de tiges étant bien supérieure à la section du train de tiges, les déblais sont remontés dans le train de tiges à une vitesse bien supérieure à celle de la boue accèdant à l'outil, - de 90rte que l'on évite à ce niveau toute retombée des déblais.
En outre, il suffit de situer le dispositif de déviation et de dépression à une profondeur suffisante, par exemple de l'ordre de 1.000 m, pour y créer une pression hy~rositatique de 100 bars permettant d'engendrer au venturi une dépression de l'ordre de 30 bars. L'apport de boue par le canal de déviation au venturi accroît le débit de la boue circulant dans la partie supérieure de l'annulaire train de tiges-tubage, évitant ainsi toute retombée des déblais dans cette région.
Le faible débit obtenu le long des parois du trou de forage permet à la boue, en provenance directe de la surface par le dispositif d'inversion, d'assurer pleinement son rôle d'équilibre des ~luides contenus dans les terrains, sans érosion de la paroi des terrains et avec formation minimum de cake, tout en bénéficiant dans la partie supérieure de l'annulaire, entre train de tiges et tubage, d'un débit élevé.
En outre, l'effet venturi du dispositif de déviation assure un mélange efficace des déblais remontés par le train de tiges avec la boue provenant de la partie supérieure du train de tiges. Ce même effet de mélange permet de supprimer l'apparition de grosses bulles de gaz remontant dans l'outil, ces bulles se divisant dans la boue injectée.
Dans le cas de forage sous~marin, la boue remonte ,.. ., . ~
365s en surface par l'annulaire train de tiges colonne montante.
Dans le cas d'un simple avant trou sans colonne montante, les deblais peuvent être simplement rejetés dans la mer. De ce fait, le dispositif de déviation peut ne plus comporter de passage de sortie inférieur vers le trou de forage, l'eau injectée dans le train de tiges ne servant qu'a créer une dépression pour remonter dans la partie inférieure du train de tiges des déblais melangés à l'eau de mer et les rejeter en mer.
Conformement a ce qui precede, l'invention revendiquée ici en termes generaux est un procede de forage d'un trou, terrestre ou sous-marin, s'effectuant en circulation inverse et mettant en oeuvre, a l'interieur dudit trou, un train de tiges superieures et un train de tiges inferieures qui delimitent, avec ledit trou de forage, respectivement un annulaire superieur et un annulaire inférieur, procedé dans le~uel un fluide est pompé de la surface dans le train de tiges supérieures et res-sort dans l'annulaire supérieur après avoir passe, en partie, sur l'outil de forage en circulant de l'annulaire inferieur vers l'intérieur du train de tiges inférieures, caractérisé en ce 20- qu'à la sortie du train de tiges superieures, le fluide pompe de la surface se div1se en une première partie qui, au moins pour . l'essentiel, passe dans l'annulaire inferieur, pUi5 sur l'outil de forage et remonte dans le train de tiges par depression jus-qu'à un niveau où il est éjecte dans l'annulaire supérieur, et en une deuxième partie qui est deviée dans le sens ascensionnel pour actionner un dispositif venturi produisant la dépression d'entraînement dans le sens ascensionnel du fluide charge de deblais qui a pass~ sur l'outil de forage.
L'invention revendiquee est egalement un dispositif de forage d'un trou, terrestre ou sous-marin, s'effectuant en circulation inverse et mettant en oeuvre, à l'interieur dudit trou, un train de tiges, dispositif caracterise en ce qu'il est ., 3~5S
formé d'un corps comportant au moins un canal d'entrée supé-rieur communiquant avec la partie supërieure du train de tiges, au moins un canal d'entrée inferieur communiquant avec la partie inférieure du train de tiges, au moins une buse inférieure ` communiquant avec ledit canal d'entrée supérieur, au moins un canal de sortie superieur communiquant par l'intermediaire d'une chambre avec ledit canal d'entree inférieur, ladite chambre formant une chambre à dépression comprenant à sa base une buse ainsi q~'un accès dudit canal inférieur à ladite chambre, la 1~ buse étant reliée audit canal d'entrée supérieur et formant, avec la chambre d'accès, un dispositif de venturi.
D'autres objets et caractéristiques de l'invention apparaitront au cours de la description suivante faite en refé-rence aux dessins annexés qui representent, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation des moyens de mise en oeuvre de l~invention ainsi qu'une de ses variantes~
- Sur les dessins:
la figùre 1 représente la vue sch~matique d'un puits pourvu du dispositif de déviation et de dépression, la figure 2 la vue schématique en coupe du dispositif de déviation et de l'outil, et la figure 3 la vue schématique en coupe du dispositif dans le cas d'un outil entraîné par turbine.
Le dispositif de déviation et de dépression a été
représenté de fac,on schématique en 1, figure 1. Les flèches 13, 20, 29 et 26, indiquent respectivement le sens de circulation des fluides à l'~ntérieur du train des tiges superieures 14, du train des tiges inférieures 21, de l'annulaire inférieur 15, figure 2, compris entre lec; parois 32 du trou de forage et le train de tiges 3q 21 et l'annulaire supérieur 27 compris entre le train de tiges 14 et le tubage 3. La tête de forage ainsi que les installations de pompage et autres équipements ne faisant pas partie de l'invention - 4a -: : . . ,.:, ., . . , : . . . -36~iS
, n'ont pas ete representés.
L'insertion du dispositif de deviation 1 entre les , .
.
. ~ ', . . ~, parties supérieure et in~érieure des tra:ins de tiges 14 et 21 s'effectue à un niveau tel que, lorsque l'outil 4 est en position de forage, le dispositif 1 se trouve au-dessus de l'extrémité inférieure 2 du dernier tubage 3, figure 2, dont la partie inférieure est cimentée en 23 dans le trou de forage 24. Le dispositif 1 est formé par un corps 5 vissé
à l'aide du filetage 6 au train de tiges 14 et du filetage 7 au train de tiges 21. La surface 17 du corps 5 est suffi-samment lisse pour ne pas endommager le tubage lors de la rotation du train de tiges entraînant celle de l'outil 4.
Le corps 5 comporte un ou plusieurs canaux d'entrée supérieurs 18 communiquant avec le train de tiges supérieur 14 et un ou plusieurs canaux d'entrée inférieurs 19 communi-quant avec le train de tiges inférieur 21. Le ou les canaux d'entrée supérieurs 18 communiquent directement avec le ou les buses de sortie inférieures 16, les canaux d'entrée inférieurs 19 communiquant avec le ou les canaux de sortie supérieurs 25 par l'intermédiaire d'une chambre 9 dont l'accès 10 est au niveau de la buse 8. Celle-ci est connectée ~ la base du ou des canaux d'entrée supérieurs 18 par une ou plusieurs dérivations. Dans le mode de réalisation représenté, les buses 16 sont situées immédiatement en dessous du changement de direction permettant au fluide 13 de remonter en 11 dans la buse 8.
Lorsque la boue de forage 13 est injectée en surface dans le train de tiges 14, elle passe par les canaux 18 où
elle se divise en une partie 11 Se dirigeant vers la buse 8 et en une partie 12 descendant en 29 dans l'annulaire compris entre le trou de forage 32 et le train de t.iges 21, puis dans la région 30 sur l'outil 4. La boue chargée des déblais du forage remonte en 31 dans l'outil 4. La remontée de la boue dans le train de tiges 21 a été représentée en 20. Sa vitesse ~113655 est alors accélérée dans le ou les canaux 19 conduisant à la chambre 9 par le ou les accas,10. La buse 8 et la chambre 9 permettent d'accroître la vitesse de la partie 11 de la boue provenant de la surface par les canaux 18 et de cr~er une dépression entraînant la partie 20 de la boue chargée de déblais. Le mélange 26 de ces boues est ainsi éjecté par le ou les canaux 25 débouchant dans l'annulaire supérieur 27.
Dans cette circulation, la pression en 15, ~ la sortie de la ou des buses 16, est légèrement supérieure ~ la pression hydrostatique et à la pression régnant dans la région 27 de l'annulaire supérieur voisine du,canal de sortie 25.
Il en résulte un léger écoulement 28 suffisant pour empêcher la redescente des déblais et pour refroidir le dispositif 1 en cas de frottement sur le tubage 3. La pression en 15 est encore suffisante pour vaincre les pertes de charges provoquées dans l'annulaire tiges 21 - tubage 3, puis tiges 21 - trou foré 32.
Au cas où l'on est amené à descendre le dispositif 1 au-dessous du niveau inférieur 2 du dernier tubage 3, on peut encore utiliser le dispositif sans endommager le trou de forage en limitant le débit d'alimentation s'écoulant de la buse 16.
Le dispositif s'applique évidemment dans les mêmes conditions lorsqu'il s'agit d'un puits sous-marin, la boue étant pompée de la plate-forme ou du navire de forage.
Lorsque l'on effectue un avant trou et qu'aucun risque de pollution ne peut intervenir, on peut être amené
à utiliser le dispositif à un niveau du train de tiges compris entre le fond de la mer et la surface, aucun tubage n'étant encore posé et aucune colonne montante utilisée. Dans ces conditions, on peut supprimer éventuellement les uses 16, l'eau pompée de la surface dans le train des tiges supérieures .. , ,, . , ~ . .
36~;iS
ayant pour seul but d'entraîner la remontée de la boue constituée par les déblais du forage jusqu'au canal 2S où
elle est éjectée directement dans l'eau de mer, le dispositif 1 étant au-dessus du fond marin.
Dans la variante représentée schématiquement figure 3 où les références numériques des mêmes éléments ont été conservées, on a inséré, entre le dispositif 1 et l'outil 4, une turbine 40 d'entraînement de l'outil. On a représenté
en 41 des butées de retenue de la turbine suspendue, en 42 un palier réagissant à la poussée subie par l'axe du rotor 43.
Les aubes du stator et du rotor ont été représentées respective-ment en 44 et en 45. L'axe du rotor 43 étant solidaire de l'outil 4 et le stator solidaire du train de tiges 21, on pr-ofite de la circulation inverse inférieure schématisée par la flèche 29, d'une part, pour le refroidissement de l'outil 4, d'autre part, au cours de la remontée du fluide 20 pour faire tourner les aubes 43, le fluide 20 chargé de déblais et ayant traversé la turbine remontant dans le train de tiges 21 par les mêmes circuits que ceux déjà exposés 0n se référant à la figure 2.
On ne sortirait donc pas du cadre de la présente invention en apportant au dispositif et au procédé décrits toutes modifications de détail ou en rempla~ant tout élément par son équivalent.
.... .... ... .
On sait que la vitesse d'avancement des outils de forage ainsi que leur usure dépendent non seulemen~ des terrains traversés, mais encore de la di~férence des pre~sions existant entre la pression de la boue de forage et la pression des fluides contenus dans le~ terrains traversés.
On a donc déjà pensé à créer, au niveau de l'outil de forage, une dépression permettant à la boue de forage, ayant irrigué le front de taille, de remonter jusqu'à une chambre de dépression créée par venturi e~ prévue dans l'outil où elle est mélangée à la boue descendant par le train de tiges dans l'outil avant d'être ~ nouveau dirigée vers le circuit d'irrigation du front de taille, une partie remontant dans l'annulaire entre le trou de forage et le train de tiges.
Bien que cette amélioration présente des avantages, elle ne permet pas de bénéficier d'une protection des terrains traversés par le forage aussi efficace que celle réalisée au moyen du procédé de circulation inverse, la fraction de la boue provenant de l'outil et dirigée vers l'annulaire étant déjà chargée de déblais.
L'objet de l'invention est un procédé de forage assurant ~ la fois la bonne protection des terrains foré~ au moyen de la circulation descendante d'un fluide ou d'une boue propre tout le long du trou de forage et l'avancement rapide ~-de l'outil, tout en diminuant son usure par remontée en dépression de la boue par le train de tiges jusqu'au niveau du tubage, la boue chargée de déblais étant alors entraînée par effet venturi à ce niveau et renvoyée dans l'annulaire train de tiges tubage, la boue propre, pompée de la surface 1- ~
~36SS
dans le train de tiges, étant dirigée, en dessous de ce niveau, dans la partie inférieure de l'annulaire vers le trou de forage.
Disposant d'une circulation inverse sur toute l'étend~e du trou de forage, non seulement les terrains forés reçoivent une protection efficace, mais la boue descendant dans l'annulaire peut irriguer le front de taille sans être contaminée par la présence de déblais. En outre, la boue remontant par le train de tiges peut être aspirée par effet venturi et chassée dans l'annulaire tubage train de tiges, à
. un niveau suffisamment élevé pour échapper aux pertes de charges des régions non tubées. On peut, à la fois, diminuer la différence de pression entre la pression des couches au niveau du forage et la pression exercée par la boue, tout en remontant aisément les déblais dans la partie supérieure de l'annulaire train de tiges casing. . ~ ~:
Un autre objet de l'invention est un moyen de mise en oeuvre du procédé ainsi défini, caractérisé en ce que le train de tiges comporte, dans sa partie située au-dessus des masses tiges et à la hauteur voulue, un dispositif de déviation de la boue pourvu d'au moins un canal d'entrée supérieur reliant la partie interne supérieure du train de tiges à un orifice inférieur debouchant sur la partie inférieure de l'annulaire et d'au moins un canal d'entrée inférieur reliant la partie interne inférieure du train de tiges à une chambre à dépression communiquant avec au moins un canal de sortie supérleur debouchant sur l'annulaire ~upérieur tubage train de tiges, ledit canal d'entrée ~upérieur débouchant en outre dans ladite chambre par un venturi.
Il suffit donc d'injecter en surface la boue de forage dans le train de tiges pour, dlune part, en entralner une partie dans la partie inférieure de l'annulaire vers le ~3655 trou de forage et l'outil de forage et pour, d'autre part, alimenter le ven-turi afin de créer une dépression servant à la remontée de la boue chargée des déblais provenant de l'outil et acheminée dans le train de tiges. La boue est alors éjectée par le dispositif dans la partie supérieure de l'annulaire. La section de l'annulaire trou de forage - train de tiges étant bien supérieure à la section du train de tiges, les déblais sont remontés dans le train de tiges à une vitesse bien supérieure à celle de la boue accèdant à l'outil, - de 90rte que l'on évite à ce niveau toute retombée des déblais.
En outre, il suffit de situer le dispositif de déviation et de dépression à une profondeur suffisante, par exemple de l'ordre de 1.000 m, pour y créer une pression hy~rositatique de 100 bars permettant d'engendrer au venturi une dépression de l'ordre de 30 bars. L'apport de boue par le canal de déviation au venturi accroît le débit de la boue circulant dans la partie supérieure de l'annulaire train de tiges-tubage, évitant ainsi toute retombée des déblais dans cette région.
Le faible débit obtenu le long des parois du trou de forage permet à la boue, en provenance directe de la surface par le dispositif d'inversion, d'assurer pleinement son rôle d'équilibre des ~luides contenus dans les terrains, sans érosion de la paroi des terrains et avec formation minimum de cake, tout en bénéficiant dans la partie supérieure de l'annulaire, entre train de tiges et tubage, d'un débit élevé.
En outre, l'effet venturi du dispositif de déviation assure un mélange efficace des déblais remontés par le train de tiges avec la boue provenant de la partie supérieure du train de tiges. Ce même effet de mélange permet de supprimer l'apparition de grosses bulles de gaz remontant dans l'outil, ces bulles se divisant dans la boue injectée.
Dans le cas de forage sous~marin, la boue remonte ,.. ., . ~
365s en surface par l'annulaire train de tiges colonne montante.
Dans le cas d'un simple avant trou sans colonne montante, les deblais peuvent être simplement rejetés dans la mer. De ce fait, le dispositif de déviation peut ne plus comporter de passage de sortie inférieur vers le trou de forage, l'eau injectée dans le train de tiges ne servant qu'a créer une dépression pour remonter dans la partie inférieure du train de tiges des déblais melangés à l'eau de mer et les rejeter en mer.
Conformement a ce qui precede, l'invention revendiquée ici en termes generaux est un procede de forage d'un trou, terrestre ou sous-marin, s'effectuant en circulation inverse et mettant en oeuvre, a l'interieur dudit trou, un train de tiges superieures et un train de tiges inferieures qui delimitent, avec ledit trou de forage, respectivement un annulaire superieur et un annulaire inférieur, procedé dans le~uel un fluide est pompé de la surface dans le train de tiges supérieures et res-sort dans l'annulaire supérieur après avoir passe, en partie, sur l'outil de forage en circulant de l'annulaire inferieur vers l'intérieur du train de tiges inférieures, caractérisé en ce 20- qu'à la sortie du train de tiges superieures, le fluide pompe de la surface se div1se en une première partie qui, au moins pour . l'essentiel, passe dans l'annulaire inferieur, pUi5 sur l'outil de forage et remonte dans le train de tiges par depression jus-qu'à un niveau où il est éjecte dans l'annulaire supérieur, et en une deuxième partie qui est deviée dans le sens ascensionnel pour actionner un dispositif venturi produisant la dépression d'entraînement dans le sens ascensionnel du fluide charge de deblais qui a pass~ sur l'outil de forage.
L'invention revendiquee est egalement un dispositif de forage d'un trou, terrestre ou sous-marin, s'effectuant en circulation inverse et mettant en oeuvre, à l'interieur dudit trou, un train de tiges, dispositif caracterise en ce qu'il est ., 3~5S
formé d'un corps comportant au moins un canal d'entrée supé-rieur communiquant avec la partie supërieure du train de tiges, au moins un canal d'entrée inferieur communiquant avec la partie inférieure du train de tiges, au moins une buse inférieure ` communiquant avec ledit canal d'entrée supérieur, au moins un canal de sortie superieur communiquant par l'intermediaire d'une chambre avec ledit canal d'entree inférieur, ladite chambre formant une chambre à dépression comprenant à sa base une buse ainsi q~'un accès dudit canal inférieur à ladite chambre, la 1~ buse étant reliée audit canal d'entrée supérieur et formant, avec la chambre d'accès, un dispositif de venturi.
D'autres objets et caractéristiques de l'invention apparaitront au cours de la description suivante faite en refé-rence aux dessins annexés qui representent, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation des moyens de mise en oeuvre de l~invention ainsi qu'une de ses variantes~
- Sur les dessins:
la figùre 1 représente la vue sch~matique d'un puits pourvu du dispositif de déviation et de dépression, la figure 2 la vue schématique en coupe du dispositif de déviation et de l'outil, et la figure 3 la vue schématique en coupe du dispositif dans le cas d'un outil entraîné par turbine.
Le dispositif de déviation et de dépression a été
représenté de fac,on schématique en 1, figure 1. Les flèches 13, 20, 29 et 26, indiquent respectivement le sens de circulation des fluides à l'~ntérieur du train des tiges superieures 14, du train des tiges inférieures 21, de l'annulaire inférieur 15, figure 2, compris entre lec; parois 32 du trou de forage et le train de tiges 3q 21 et l'annulaire supérieur 27 compris entre le train de tiges 14 et le tubage 3. La tête de forage ainsi que les installations de pompage et autres équipements ne faisant pas partie de l'invention - 4a -: : . . ,.:, ., . . , : . . . -36~iS
, n'ont pas ete representés.
L'insertion du dispositif de deviation 1 entre les , .
.
. ~ ', . . ~, parties supérieure et in~érieure des tra:ins de tiges 14 et 21 s'effectue à un niveau tel que, lorsque l'outil 4 est en position de forage, le dispositif 1 se trouve au-dessus de l'extrémité inférieure 2 du dernier tubage 3, figure 2, dont la partie inférieure est cimentée en 23 dans le trou de forage 24. Le dispositif 1 est formé par un corps 5 vissé
à l'aide du filetage 6 au train de tiges 14 et du filetage 7 au train de tiges 21. La surface 17 du corps 5 est suffi-samment lisse pour ne pas endommager le tubage lors de la rotation du train de tiges entraînant celle de l'outil 4.
Le corps 5 comporte un ou plusieurs canaux d'entrée supérieurs 18 communiquant avec le train de tiges supérieur 14 et un ou plusieurs canaux d'entrée inférieurs 19 communi-quant avec le train de tiges inférieur 21. Le ou les canaux d'entrée supérieurs 18 communiquent directement avec le ou les buses de sortie inférieures 16, les canaux d'entrée inférieurs 19 communiquant avec le ou les canaux de sortie supérieurs 25 par l'intermédiaire d'une chambre 9 dont l'accès 10 est au niveau de la buse 8. Celle-ci est connectée ~ la base du ou des canaux d'entrée supérieurs 18 par une ou plusieurs dérivations. Dans le mode de réalisation représenté, les buses 16 sont situées immédiatement en dessous du changement de direction permettant au fluide 13 de remonter en 11 dans la buse 8.
Lorsque la boue de forage 13 est injectée en surface dans le train de tiges 14, elle passe par les canaux 18 où
elle se divise en une partie 11 Se dirigeant vers la buse 8 et en une partie 12 descendant en 29 dans l'annulaire compris entre le trou de forage 32 et le train de t.iges 21, puis dans la région 30 sur l'outil 4. La boue chargée des déblais du forage remonte en 31 dans l'outil 4. La remontée de la boue dans le train de tiges 21 a été représentée en 20. Sa vitesse ~113655 est alors accélérée dans le ou les canaux 19 conduisant à la chambre 9 par le ou les accas,10. La buse 8 et la chambre 9 permettent d'accroître la vitesse de la partie 11 de la boue provenant de la surface par les canaux 18 et de cr~er une dépression entraînant la partie 20 de la boue chargée de déblais. Le mélange 26 de ces boues est ainsi éjecté par le ou les canaux 25 débouchant dans l'annulaire supérieur 27.
Dans cette circulation, la pression en 15, ~ la sortie de la ou des buses 16, est légèrement supérieure ~ la pression hydrostatique et à la pression régnant dans la région 27 de l'annulaire supérieur voisine du,canal de sortie 25.
Il en résulte un léger écoulement 28 suffisant pour empêcher la redescente des déblais et pour refroidir le dispositif 1 en cas de frottement sur le tubage 3. La pression en 15 est encore suffisante pour vaincre les pertes de charges provoquées dans l'annulaire tiges 21 - tubage 3, puis tiges 21 - trou foré 32.
Au cas où l'on est amené à descendre le dispositif 1 au-dessous du niveau inférieur 2 du dernier tubage 3, on peut encore utiliser le dispositif sans endommager le trou de forage en limitant le débit d'alimentation s'écoulant de la buse 16.
Le dispositif s'applique évidemment dans les mêmes conditions lorsqu'il s'agit d'un puits sous-marin, la boue étant pompée de la plate-forme ou du navire de forage.
Lorsque l'on effectue un avant trou et qu'aucun risque de pollution ne peut intervenir, on peut être amené
à utiliser le dispositif à un niveau du train de tiges compris entre le fond de la mer et la surface, aucun tubage n'étant encore posé et aucune colonne montante utilisée. Dans ces conditions, on peut supprimer éventuellement les uses 16, l'eau pompée de la surface dans le train des tiges supérieures .. , ,, . , ~ . .
36~;iS
ayant pour seul but d'entraîner la remontée de la boue constituée par les déblais du forage jusqu'au canal 2S où
elle est éjectée directement dans l'eau de mer, le dispositif 1 étant au-dessus du fond marin.
Dans la variante représentée schématiquement figure 3 où les références numériques des mêmes éléments ont été conservées, on a inséré, entre le dispositif 1 et l'outil 4, une turbine 40 d'entraînement de l'outil. On a représenté
en 41 des butées de retenue de la turbine suspendue, en 42 un palier réagissant à la poussée subie par l'axe du rotor 43.
Les aubes du stator et du rotor ont été représentées respective-ment en 44 et en 45. L'axe du rotor 43 étant solidaire de l'outil 4 et le stator solidaire du train de tiges 21, on pr-ofite de la circulation inverse inférieure schématisée par la flèche 29, d'une part, pour le refroidissement de l'outil 4, d'autre part, au cours de la remontée du fluide 20 pour faire tourner les aubes 43, le fluide 20 chargé de déblais et ayant traversé la turbine remontant dans le train de tiges 21 par les mêmes circuits que ceux déjà exposés 0n se référant à la figure 2.
On ne sortirait donc pas du cadre de la présente invention en apportant au dispositif et au procédé décrits toutes modifications de détail ou en rempla~ant tout élément par son équivalent.
.... .... ... .
Claims (9)
1. Procédé de forage d'un trou, terrestre ou sous-marin, s'effectuant en circulation inverse et mettant en oeuvre, à l'intérieur dudit trou, un train de tiges supérieures et un train de tiges inférieures qui délimitent, avec ledit trou de forage, respectivement un annulaire supérieur et un annulaire inférieur, procédé dans lequel un fluide est pompé de la surface dans le train de tiges supérieures et ressort dans l'annulaire supérieur après avoir passé, en partie, sur l'outil de forage en circulant de l'annulaire inférieur vers l'intérieur du train de tiges inférieures, caractérisé en ce qu'à la sortie du train de tiges supérieures, le fluide pompé de la surface se divise en une première partie qui, au moins pour l'essentiel, passe dans l'annulaire inférieur, puis sur l'outil de forage et remonte dans le train de tiges par dépression jusqu'à un niveau où il est éjecté dans l'annulaire supérieur, et en une deuxième partie qui est déviée dans le sens ascensionnel pour actionner un dis-positif venturi produisant la dépression d'entraînement dans le sens ascensionnel du fluide chargé de déblais qui a passé sur l'outil de forage.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pression du fluide de forage à l'endroit de son passage du train de tiges supérieures à l'annulaire inférieur est légère-ment supérieure à sa pression hydrostatique ainsi qu'à la pression du fluide éjecté dans l'annulaire supérieur.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on fait écouler une portion de ladite première partie dans l'annulaire supérieur pour éviter l'écoulement vers le bas du fluide éjecté dans l'annulaire supérieur.
4. Procédé selon les revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que ledit niveau d'éjection dans l'annulaire supérieur est situé au-dessus de l'extrémité inférieure du dernier tubage.
5. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'avant-trou d'un puits est effectué sous la mer, caractérisé
en ce que le fluide éjecté dans l'annulaire supérieur est rejeté
directement à la mer à tout niveau entre le fond marin et la surface.
en ce que le fluide éjecté dans l'annulaire supérieur est rejeté
directement à la mer à tout niveau entre le fond marin et la surface.
6. Procédé selon la revendication 1, utilisant une turbine pour l'entraînement de l'outil, caractérisé en ce que le fluide d'entraînement du rotor de la turbine est le fluide chargé
de déblais qui a passé sur l'outil de forage, le fluide sortant de la turnbine étant entraîné par ladite deuxième partie.
de déblais qui a passé sur l'outil de forage, le fluide sortant de la turnbine étant entraîné par ladite deuxième partie.
7. Dispositif de forage d'un trou, terrestre ou sous-marin, s'effectuant en circulation inverse et mettant en oeuvre, à l'intérieur dudit trou, un train de tiges, dispositif caracté-risé en ce qu'il est forme d'un corps comportant au moins un canal d'entrée supérieur communiquant avec la partie supérieure du train de tiges, au moins un canal d'entrée inférieur commu-niquant avec la partie inférieure du train de tiges, au moins une buse inférieure communiquant avec ledit canal d'entrée supérieur, au moins un canal de sortie supérieur communiquant par l'intermédiaire d'une chambre avec ledit canal d'entrée inférieur, ladite chambre formant une chambre à dépression com-prenant à sa base une buse ainsi qu'un accès dudit canal infe-rieur à ladite chambre, la buse étant reliée audit canal d'entrée supérieur et formant, avec la chambre d'accès, un dispositif de venturi.
8. Dispositif selon la revendication 7 dont le ou les canaux d'entrée supérieurs ainsi que le ou les canaux d'entrée inférieurs aboutissent à un raccord fileté pour recevoir les parties supérieure et inférieure du train de tiges.
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendica-tions 7 ou 8 dont le canal d'entrée inférieur est connecté au canal supérieur de sortie d'une turbine commandant la rotation de l'outil de forage, le canal de remontée de la boue de forage de l'outil étant connecté aux canalisations d'entrée de la turbine recevant la circulation ascendante du fluide de forage et entraînant les aubes du rotor pour remonter audit canal d'entrée inférieur du dispositif.
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