FR2597151A1 - Appareil de forage notamment elargisseur et couteau adapte a celui-ci - Google Patents

Abstract

ELARGISSEUR COMPORTANT UN CORPS C TRAVERSE PAR UN ALESAGE, UN BRAS D MONTE PAR SON EXTREMITE SUPERIEURE AU CORPS, UN COUTEAU CONIQUE E MONTE A ROTATION SUR L'EXTREMITE INFERIEURE DE CHAQUE BRAS, UN PALIER DE BUTEE EN FORME DE COUPELLE ENTRE LE COUTEAU ET LE BRAS, DES MOYENS S'ETENDANT A TRAVERS LE BRAS POUR FIXER LE COUTEAU SUR LE BRAS, COMPORTANT DES ELEMENTS DE TIGE QUI S'ETENDENT DANS UNE GORGE DU COUTEAU POUR EVITER UN MOUVEMENT DE ROTATION ENTRE LE BRAS ET LE PALIER DE BUTEE POUR VERROUILLER LE PALIER DE BUTEE AU BRAS. LES BRAS D SONT MONTES A PIVOTEMENT DANS DES FENTES DANS LE CORPS ET DES MOYENS SONT PREVUS POUR DEPLACER LES BRAS VERS LEUR POSITION DE COUPE AVEC LEURS EXTREMITES INFERIEURES POSITIONNEES RADIALEMENT VERS L'EXTERIEUR DU CORPS.

Description

Cette invention concerne des élargisseurs et des couteaux expansibles et,

en particulier, une tête de forage pour élargisseur munie d'un couteau cônique ayant

un montage de couteau amélioré.

Des élargisseurs, des couteaux expansibles et des appareils pour ouvrir des trous ont été utilisés pour agrandir des puits de forage, soit connectés à un train de forage au-dessus de la tête de forage, soit dans le train ne comportant aucune tête de forage, dans la partie 10 inférieure du train. US-A 3 386 521 est un exemple de la combinaison d'un élargisseur et d'une tête de forage et US-A 3 171 503 est un exemple d'un élargisseur sur la partie inférieure du train de forage. US-A 4 533 003

illustre des moyens améliorés pour attacher un couteau à 15 un bras d'élargisseur.

Des couteaux côniques ont été utilisés dans les têtes de forage et dans les élargisseurs. De tels couteaux côniques ont été installés sur une tige qui s'étend vers le bas et vers l'intérieur à partir de l'extrémité 20 inférieure des bras de l'élargisseur. Des paliers à rouleaux et des billes ont été utilisés dans le montage des couteaux côniques sur les bras comme représenté dans US-A 2 641 447. Des tiges ou des billes verrouillées dans une rainure entre le bras et l'intérieur du couteau conique 25 ont été utilisés pour fixer les couteaux sur leur tige, comme représenté dans US-A 2 661 447, 3 998 500 et 2 519 716. US-A 4 161 343 décrit l'utilisation de paliers de friction et d'un bouton de butée entre les tiges et les

couteaux. US-A 3 998 500 suggère l'utilisation d'un bou30 lon pour fixer un manchon formant palier sur la tige. USA 4 478 299 représente une variété de paliers sur la tige, parmi lesquels un dispositif à manchon fendu.

La qualité de la coupe qui peut être obtenue avec un couteau conique ou un élargisseur a été limitée par le temps d'utilisation en service du couteau, pendant lequel le couteau tourne relativement librement, ceci

étant une fonction de l'efficacité de son montage.

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La présente invention concerne un élargisseur, un appareil pour ouvrir des trous ou une tête de forage rotative expansible avec un couteau cônique ayant un montage de couteau amélioré. L'élargisseur comporte un corps Q5 avec un alésage à travers celui-ci, un bras monté à pivotement sur ledit corps à son extrémité supérieure avec une tige sur son extrémité inférieure, un couteau cônique ayant un alésage central, des moyens pour fixer la tige dans l'alésage central du couteau, et des moyens formant 10 palier placés entre l'extrémité extérieure de ladite tige et la paroi dudit alésage central du couteau. Les moyens formant palier ont une forme telle qu'ils peuvent supporter à la fois les charges prévues, radiales et de butée

appliquées sur le couteau pendant le forage mais également 15 une charge de butée inverse qui est appliquée sur le couteau dans un élargisseur.

Dans les couteaux côniques conventionnels, c'est-à-dire les trépans coniques, le cône a une forme telle qu'il tourne autour d'un cercle tandis que le tré20 pan cônique tourne. Le rayon de ce cercle est appelé le rayon de roulement naturel du cône. Tant que ce rayon de roulement reste constant, l'usure sur le couteau et son

assemblage de montage est relativement uniforme et le trépan cônique aura une bonne durée de vie de forage.

Cependant, lorsqu'un trépan conique est utilisé dans un élargisseur, lorsque le bras dudit élargisseur s'étend vers l'extérieur en cours d'opération, le rayon de roulement est augmenté au-delà du rayon de roulement normal

du cône. La charge de butée prévue dans un trépan côni30 que est dirigée frontalement contre l'élément de coupe.

Cependant, tandis que les bras de l'élargisseur s'ouvrent, sensiblement toute la charge sur l'assemblage du couteau est une charge de butée inverse appliquée contre le côté de l'élément de coupe. Cette charge de butée inverse est 35 l'élément majeur de la charge sur l'assemblage du couteau dans un élargisseur, particulièrement au début de l'opération ou si ledit élargisseur coupe seulement une petite alvéole car l'élargisseur utilise seulement le bord arrière extérieur du cône de coupe. De plus, dans un trou à haute

déviation, la charge de butée arrière est prédominante.

Tandis que l'assemblage de couteau s'ouvre pendant le fonc05 tionnement, la charge de butée arrière diminue, mais reste un élément significatif de la charge sur l'assemblage de coupe. De plus, pendant l'opération, le trépan cônique tente toujours de retourner à son rayon de roulement naturel, c'est-à-dire de fermer l'élargisseur ou de retourner 10 à la forme initiale ce qui créé sa propre charge contre l'assemblage de couteau. Ces charges variables subies par l'assemblage de couteau en cours de fonctionnement engendre une usure excessive et une usure non uniforme de l'assemblage de montage du couteau. Un effet d'une telle usure 15 non uniforme et d'une telle usure excessive est la détérioration rapide de la tige du bras d'élargisseur et les

paliers qui forment une partie de l'assemblage de couteau.

En pratique, quand l'usure de la tige sur le bras de l'élargisseur se produit, la partie d'extrémité du bras d'é20 largisseur est coupée et une nouvelle partie est soudée sur celui-ci. La chaleur d'une telle soudure affaiblit le bras de l'élargisseur. De plus, chaque fois que le bras est coupé, pour souder sur celui-ci une nouvelle partie d'extrémité, la plus grande partie du bras d'origine doit 25 être enlevée pour remplacer la section affaiblie par la chaleur. De ce fait, l'assemblage de couteau ne peut être

remplacé qu'un nombre réduit de fois.

L'assemblage de couteau pour élargisseur de la présente invention a une forme telle qu'il permet d'évi30 ter ces inconvénients dans les assemblages de couteau et les bras d'élargisseur existants. Le bras d'élargisseur de la présente invention est un élément en une seule pièce n'ayant aucune connexion soudée. De plus, il n'y a pratiquement pas d'usure sur le bras d'élargisseur ou son élé35 ment de tige, par l'assemblage de couteau, en cours de

fonctionnement de sorte qu'il n'a pas besoin d'être fréquemment remplacé. De plus, l'élément de couteau est at-

taché à l'élément de tige sur le bras de l'élargisseur par une construction qui procure une surface de palier ayant une haute capacité de charge non seulement pour la charge de butée normale, mais également pour la charge de butée 05 inverse, ainsi qu'une grande surface pour supporter la

charge radiale appliquée sur le couteau pendant le forage.

Pour accomplir les buts ci-dessus, les moyens formant palier de la présente invention utilisés pour connecter l'élément de couteau à l'élément de tige du bras d'élargisseur le connectent, de sorte que les moyens formant palier sont stationnaires sur l'élément de tige du bras de l'élargisseur et tous les mouvements se produisent

entre les moyens formant palier et l'élément couteau. Cet assemblage évite l'usure sur l'élément de tige du bras de 15 l'élargisseur.

Ces buts ainsi que d'autres selon la présente invention, plus spécialement, sont obtenus dans les variantes de réalisation de la présente invention en utilisant un palier lisse qui comporte des moyens pour éviter la ro20 tation de l'élément de palier par rapport à la tige sur le bras de l'élargisseur. De préférence, on utilisera un palier lisse fendu qui comportera de plus des moyens solidaires en forme de lobe pour supporter une charge de butée inverse. Les roulements à billes n'ont pas une grande ca25 pacité de butée. C'est pourquoi, des paliers lisses sont préférables. De plus, les deux parties du palier lisse fendu dans la présente invention sont séparées pour procurer des avantages additionnels. Dans les opérations de forage, dans des conditions de palier chargé, l'assemblage de couteau devient chaud et se dilate. Avec un palier lisse en une seule pièce ou un palier fendu dans lequel les deux parties viennent en butée, cette expansion sous l'effet de la chaleur peut bloquer le trépan et empêcher la lubrification. Dans la présente invention, les parties de 35 palier lisse ne peuvent se bloquer puisqu'elles sont séparées et qu'il y a de la place pour l'expansion. De plus,

en utilisation continue de l'assemblage de couteau et tan-

dis que l'usure se produit sur les surfaces intérieures,

des particules de poussière et de métal sont produites.

La séparation des deux moitiés du palier fendu procure une zone ouverte o de tels matériaux peuvent se rassem05os bler. Dans les assemblages de couteau conventionnels, de telles poussières et particules engendrent rapidement une usure additionnelle à l'intérieur de l'assemblage et

un éventuel blocage de l'assemblage de couteaux.

Ces buts et avantages ainsi que d'autres sont 10 ci-après décrits et expliqués en se référant aux Figures sur lesquelles: - la Figure 1 est une vue partielle en coupe et partiellement en élévation représentant l'élargisseur amélioré selon la présente invention, en position rétractée ou 15 d'avancée; - la Figure 2 est une vue semblable montrant l'élargisseur en position déployée ou position de coupe; - la Figure 3 est une vue en coupe détaillée de la tige sur l'extrémité inférieure du bras d'élargisseur et 20 le montage du couteau cônique sur celui-ci; - la Figure 4 est une vue en coupe du mode de réalisation de la Figure 3 prise le long de la ligne 4-4; - la Figure 5 est une vue de dessous partielle du mode de réalisation de la Figure 3 prise selon la direc25 tion de la flèche a; - la Figure 6 est une vue de côté d'un palier de butée du mode de réalisation de la Figure 3; - la Figure 7 est une vue de dessus illustrant la tige de verrouillage du mode de réalisation de la Figure 30 3; - la Figure 8 est un second mode de réalisation de la présente invention analogue à la Figure 3; - la Figure 9 est une vue en coupe de cette variante, analogue a la Figure 4; - les Figures 10 et 11 sont respectivement des vues en coupe axiale et radiale d'un troisième mode de réalisation de cette invention analogue aux Figures 3 et 4; - la Figure 12 est une vue en coupe radiale d'un autre exemple de réalisation de la présente invention; - la Figure 13 est une vue élargie en coupe radiale de l'élément d'étanchéité utilisé dans le mode de réalisa05 tion de la Figure 3; - la Figure 14 est une vue en coupe radiale de la bague d'étanchéité utilisée dans la réalisation de la Figure 12; - la Figure 15 est une vue en coupe radiale partiel10 le de la bague d'étanchité prise le long de a lige 15-15

de la Figure 14.

Sur les Figures,'la lettre A désigne la tête de forage rotative expansible ou l'outil pour un élargisseur, comportant la présente invention et l'extrémité supérieure 15 dudit outil est adaptée pour être attachée à l'extrémité inférieure d'une corde d'une canalisation de forage B s'étendant jusqu'au sommet d'un puitsde forage, au moyen de laquelle ledit outil est habituellement abaissé, par l'intermédiaire d'une corde de tubage de puits (non représen20 tée) jusqu'à une région située en dessous du tubage o

l'opération d'élargissement du trou doit être réalisée.

En général, l'outil comporte une partie de corps principal C dans laquelle sont prévus des éléments portant des couteaux ou des bras de connexion D ayant des assemblages de 25 couteau E à leurs extrémités inférieures. Un piston d'actionnement F est déplaçable à l'intérieur de l'alésage de la partie de corps principal C et comporte une connexion avec des bielles G qui relient ledit piston aux éléments portant des couteaux ou bras D. Lorsque le piston F est déplacé vers le bas, les extrémités inférieures des bielles G sont pivotées extérieurement et du fait qu'elles sont connectées aux parties inférieures des bras portant des couteaux D, lesdits bras sont pivotés vers l'extérieur pour déplacer les ensembles de couteaux E vers l'extérieur 35 dans leur position de coupe déployée comme représenté sur la Figure 2. Dans une telle position, une rotation de la corde de forage fait tourner la partie de corps principal

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C et les éléments portant les couteaux, de sorte que l'assemblage de c o u t e a u x E.

élargit ou réalise un forage agrandi du puits de forage.

Lorsque le piston retourne dans sa position supérieure comme représenté sur la Figure 1, les bielles G connectées

sur delui-ci ont une fonction de rétraction des couteaux.

La partie de corps C comporte une section tubulaire supérieure 10 ayant son extrémité supérieure connectée à la canalisation de forage B et une enveloppe infé10 rieure 11 qui est connectée à la section supérieure par un filetage 12. La se:!tion supérieure 10 comporte un alésage 10a qui communique avec le puits, la canalisation de forage et le contre-alésage lob dans lequel le piston F coulisse. L'enveloppe 11 comporte un alésage axial lila 15 s'étendant entièrement à travers celui-ci et la partie inférieure llb dudit alésage est élargie comme cela est

clairement illustré sur les Figures 1 et 2.

Une pluralité de fentes s'étendant verticalement 13 sont formées dans le corps pour recevoir les élé20 ments portant les couteaux ou bras D et comme représenté, trois de telles fentes sont prévues bien que le nombre de celles-ci puisse être variable. Chaque fente 13 s'étend longitudinalement dans l'enveloppe 11 et des ouvertures pour la réception des extrémités des tiges de pivotement 25 15, qui font pivoter un élément portant un couteau dans

une fente, sont percés dans les parois latérales de chaque fente. L'extrémité inférieure de chaque fente se ter-

mine par une ouverture circulaire 13a à travers laquelle

l'assemblage de couteaux E monté sur l'extrémité inférieure de chaque bras portant un couteau D peut se déplacer.

La construction de chaque élément portant un 05 couteau ou bras D est sensiblement rectangulaire en coupe, muni d'oreilles à son extrémité supérieure et comporte à cette extrémité une ouverture transversale. La largeur de chaque bras est à peu près la même que la largeur de la fente 13 et lorsque le bras D est en position dans la fen10 te, la tige de pivotement 15 s'étend à travers l'ouverture

avec ses extrémités engagées dans les ouvertures de l'enveloppe 11, de sorte que chaque bras est monté à pivotement à l'intérieur de chaque fente.

Du fait de la tige de pivotement 15 à l'extré15 mité supérieure de chaque bras, les bras peuvent pivoter vers l'extérieur au-delà des limites de la surface extérieure de l'enveloppe 11 de sorte que les assemblages de couteau E subissent une expansion comme représenté sur la Figure 2. Pour effectuer une expansion simultanée des 20 bras de couteau D, chaque bras de couteau comporte des connexions à travers une paire de bielles 29 comportant un élément de connexion 30, ledit élément étant connecté directement à travers un manchon tubulaire 31 avec l'extrémité inférieure du piston annulaire F. L'élément de 25 connexion 30 comporte une pluralité de bossages s'étendant vers l'extérieur, chacun étant muni d'une ouverture ou d'un renfoncement. Les extrémités supérieures des bielles 29 sont disposées de chaque coté de l'un des bossages 32, et chacune comporte un bossage s'étendant vers 30 l'intérieur qui s'engage dans l'ouverture ou le renfoncement du bossage sur l'élément 30 pour connecter à pivotement les extrémités supérieures desdites bielles audit bossage. Les bielles 29 sont disposées de chaque côté de la portée qui est formée sur la face interne de chaque 35 bras D et des ouvertures dans les extrémités internes des bielles sont en alignement avec l'ouverture dans la

portée pour recevoir une tige de pivotement.

Lorsque le piston annulaire est dans sa position soulevée vers laquelle il est repoussé par un ressort hélicoïdal 36, l'élément de connexion 30 est également soulevé pour être à proximité de la surface inclinée à 05 l'intérieur de chaque bras de couteau D. Du fait de la connexion avec les bielles 29, les bielles pivotent dans la position représentée sur la Figure 1 ce qui engendre un mouvement vers l'intérieur de leur extrémité inférieure et maintient chaque bras retracté à l'intérieur de l'enve10 loppe. Une bague d'orifice 37 est montée dans la partie inférieure de l'alésage de l'élément de connexion 30 (Figure 1) et lorsqu'un fluide sous pression est pompé vers le bas à travers la tige de forage et à travers le piston annulaire F ainsi que le manchon de connexion 31, l'anneau 15 d'orifice crée une restriction qui engendre une surpression au-dessus du piston F. Lorsque cette augmentation de pression dépasse la force du ressort hélicoïdal 36, lepistn F, le manchon 31 et l'élément de connexion 30 se déplacent vers le bas par rapport à l'enveloppe et aux bras de cou20 teaux. Ceci déplace le point de pivotement supérieur entre les bielles de connexion et l'élément 30 vers le bas ce qui entraîne un mouvement de pivotement vers l'extérieur des extrémités inférieures de la bielle 29, un tel mouvemeit de pivotement vers l'extérieur entraînant le pivote25 ment des bras de couteaux D autour de la tige supérieure de sorte que les extrémités inférieures des bras sont pivotées vers l'extérieur pour déplacer les couteaux E en position d'expansion. Afin de contrôler l'expansion radiale des bras de couteaux, le mouvement vers le bas 30 du piston annulaire F est limité par un manchon d'arrêt qui entoure le manchon de connexion 31 et repose sur un épaulement annulaire ild formé entre l'alésage lla et le contre-alésage lic de l'enveloppe 11. Lorsque l'extrémité inférieure du piston attaque l'extrémité supérieure 35 du manchon d'arrêt 40, un mouvement subséquent vers le bas du piston est empêché pour limiter de la sorte la trajectoire selon laquelle l'extrémité inférieure des

bielles 29 pivote.

Comme représenté sur la Figure 3, l'assemblage de couteau E comporte un couteau conique 50 muni d'éléments attaquant des dentures adaptées (non représentées), 05 telles que des dents ou des inserts, des moyens 54 pour fixer le couteau 50 sur une tige 52 d'un bras D et des

moyens formant palier de butée 56 placés entre la partie interne du couteau 50 et la partie externe de la tige 52 pour assurer une liberté de rotation du couteau 50 pen10 dant la coupe.

Le couteau 50 a une forme adaptée sur son enveloppe extérieure comme cela est bien connu dans la technique des couteaux côniques et comporte un alésage interne 58 muni d'une rainure circulaire 60 découpée dans les pa15 rois latérales. La tige 52 s'étend vers le bas et vers l'intérieur de l'extrémité inférieure du bras D et comporte un alésage central 64 et un contre alésage 66. Un trou 62 s'étend de la base de l'alésage 64 jusqu'à l'extrémité de la tige 52. La tige 52 comporte, dans la variante de 20 réalisation de la Figure 3, quatre alésages 68 percés à angles droits par rapport à l'alésage central 64, qui sont connectés par des contre-alésage 70 à l'alésage central 64. De plus, un trou 72 est percé à angles droits

par rapport au trou 62 complètement à travers l'extrémité 25 de la tige 52.

Des moyens 56 formant palier de butée, en matériau adapté comme cela est bien connu, sont constitués par un palier fendu ayant deux moitiés 56a et 56b qui lorsqu'elles sont placées ensemble ont une forme de coupelle annulaire. Chaque moitié du palier de butée 56 comporte un élément inférieur 76a et 76b respectivement, une paroi latérale 80a et 80b respectivement, et un lobe s'étendant vers l'extérieur à partir des parois latérales 78a à 78b respectivement, Des trous 82 sont percés dans les parois 35 latérales 80, un trou 82 pour chaque alésage 68. Les éléaients inférieurs 76a et 76b sont séparés par une nervure usinée sur la tige 52. Un certain nombre de rainure de graissage sont prévues dans les surfaces du palier de butée comprenant les rainures 109 dans les éléments inférieurs 76a et 76b, les rainures 112 dans les surfaces supérieures et inférieures des lobes 78a et 78b et les rai05 nures 114 dans les parois latérales 80a et 80b. De plus, les surfaces inférieures des éléments inférieurs 76a et 76b sont usinées en 118 pour procurer un espace initial pour la graisse au début du fonctionnement. Des tiges 90 sont prévues pour tenir le palier de butée 56a, 56b en position stationnaire par rapport à la tige 52 pendant le fonctionnement du couteau. Chaque tige 90 comporte un élément de corps principal 92 ayant une surface usinée avant qui s'emmanche dans l'alésage 82 dans un lobe de palier de butée respectif, une section arrière qui coulisse dans un 15 alésage 68 et un élément de tige s'étendant vers l'arrière 94 qui s'étend à travers le trou 70 dans la tige 52 vers l'alésage intérieur 64. Un élément clé 96, lors de l'assemblage du palier de butée, maintient les tiges 92 s'étendant dans les alésages 82 pour verrouiller le palier de 20 butée en place. L'élément clé 96 coulisse dans l'alésage 64 et comporte une extrémité inférieure qui est usinée pour positionner les tiges 90 vers l'extérieur par insertion de l'élément clé 96 dans l'alésage 64. De préférence, les tiges 90 comportent un alésage 91 à travers elle pour 25 éviter qu'il ne se forme un vide qui empêcherait de retirer les tiges. Un anneau de type instantané 98 retient l'élément clé 96 dans l'alésage 64 après assemblage des tiges. L'alésage central 116 dans l'élément 96 connecte l'alésage 64 sur l'alésage 62 pour former une chambre de 30 graissage. Le contre alésage 62 cui s'étend jusqu'à la surface extérieure du bras D est rendu étanche par le bouchon 100 qui est maintenu en place par un anneau de type instantané 102. Un joint torique 104 est prévu pour rendre étanche le contre alésage 66 par rapport à l'extérieur du 35 bras. Un bouchon central 106 est vissé dans le bouchon 100

pour permettre l'accès à l'intérieur du contre alésage 66 et du contre alésage 64. Un joint étanche 108 est égale-

ment prévu afin de réduire l'usure de la tige 52 tout en

fermant l'alésage de couteau comme cela va être décrit ciaprès.

Pour assembler l'assemblage de couteau E, des tiges 90 sont placées dans l'alésage 68 dans leur position rétractée avec des éléments de tige 94 s'étendant vers l'arrière dans l'ouverture centrale 64. Un joint d'étanchéité 108 est placé sur la tige 52. Les éléments formant palier de butée 56a, 56b sont placés à l'intérieur du cou10 teau 50 avec les lobes 78a, 78b à l'intérieur de la rainure 60. Le couteau avec les éléments de palier de butée en place est placé sur la tige 52 avec les deux éléments séparés par la nervure 110. Apres cela, les tiges 90 sont poussées vers l'extérieur dans les alésages 82 et l'élé15 ment clé 96 est inséré pour maintenir les tiges 90 dans leur position vers l'extérieur. Si cela est souhaité, l'élément clé 96 peut avoir une extrémité effilée et être utilisé pour pousser les éléments 96 dans leur position extérieure. L'anneau de type instantané 98 est mis en place pour maintenir l'élément clé 96 en place et le couteau est assemblé. Le joint torique est placé sur le bouchon 100 qui est poussé dans le contre alésage 66 et l'anneau, de type instantané, supérieur 102 est mis en place. La mise en place du bouchon 100 crée avec l'alésage central 64 et le contre alésage 66 une chambre de

graissage pour la lubrification de l'assemblage de couteau E. Cette chambre procure une lubrification aux éléments de palier de butée 56a, 56b à travers les trous 62 30 et 72 et l'alésage central 116 dans l'élément clé 96.

Des fentes de graissage 109, 112, 114, 118 prévues dans les parois inférieures et latérales des éléments de palier de butée 56a et 56b permettent un mouvement de la

graisse vers les différentes surfaces de palier de char35 ge.

Après assemblage de l'assemblage de couteau E comme décrit ci-dessus, un vide est crée dans la chambre de graissage formé par l'alésage central 64 et le contre alésage 66 et la chambre de graissage est remplie de graisse sous pression. La pression de la graisse pousse le bouchon 100 qui opère comme un piston, contre l'anneau, de ty05 pe instantané, supérieur 102. Le contre alésage 66 est ouvert à la pression du puits qui agit contre le bouchon 100 pour maintenir la pression sur la graisse pendant le fonctionnement de l'assemblage de couteau, La pression dans la chambre remplit la cavité centrale de l'élément de couteau 10 50 par les fentes de graissage 108, 112, 114, 118 et le jeu entre les différents éléments de l'assemblage de montage de sorte que la surface extérieure des éléments de palier de butée 56a et 56b et la fente 60 sont lubrifiées

pendant l'utilisation. Le joint étanche 108 évite des per15 tes de graisse.

Le démontage et la réparation de l'assemblage de couteau E sont rapide et simples.L'anneau de type instantané 102 est enlevé, ce qui permet d'enlever le bouchon du piston 100. L'élément clé 96 comporte une fente 20 de clé 120 qui a deux fentes 121, chacune ayant une encoche 123. L'outil clé des constructions habituelles est inséré dans les fentes de clé 121 et tourné dans les encoches 123 pour retirer l'élément clé 96 de l'alésage central 64. Les rainures 122 prévues dans l'extrémité de 25 chaque tige 94 permettent l'insertion d'un outil pour retirer les tiges 90 vers l'intérieur dans les alésages 68 ce qui permet aux éléments de palier de butée 56a,

56b et à l'élément couteau 50 d'être dégagé des tiges 52 du bras D, de sorte que les éléments de palier de butée 30 peuvent être examinés et remplacés si nécessaire.

En utilisation, l'assemblage de couteau fonctionne d'une manière normale pour découper une ouverture.

Cependant, lorsque le couteau tourne, tout mouvement entre l'élément de couteau 50 et le palier de butée 56 se situe sur la surface extérieure des éléments de palier de butée 56a, 56b. Comme représenté sur la Figure 3, le rayon normal de roulement du couteau est représenté en 126. La surface extérieure des côtés 80a, 80b des éléments de palier de butée supporte la charge radiale "b" placée sur l'assemblage de couteau pendant la découpe du trou. La charge de butée inverse "c", cependant, est supportée par 05 la surface 128 des lobes 78a, 78b. Uadnaedebatre xfl1e"a, est supportée par la surface inférieure des éléments 76a, 76b. De plus, comme la surface inférieure des éléments 56a et 56b s'use légèrement, la surface inférieure des lobes 78a et 78b procure une surface plus grande comprenant la 10 surface inférieure des lobes 78a et 78b pour supporter

cette charge que dans les assemblages de découpe habituels.

En prévoyant un moyen pour absorber la charge de butée inverse, la présente invention réalise un couteau et un assemblage de montage qui est capable d'avoir une durée de 15 vie supérieure à celle des assemblages conventionnels. La durée de vie supérieure de cet assemblage de couteau procure en outre une excellente lubrification de toutes les surfaces de palier. De plus, puisqu'aucune rotation ne se produit autour de la tige 52, aucune usure ne se produit 20 sur la tige 52 et le bras de l'élargisseur n'a pas besoin

d'être coupé pour avoir une nouvelle tige attachée sur celui-ci.

Le joint d'étanchéité 108, comme représenté en coupe radiale sur la Figure 13, procure un contact étan25 che entre le couteau 50 et la tige 52 tout en minimisant l'usure sur la tige 52. Contrairement aux dispositions d'étanchéité connues, qui engendrent une usure sur la tige 52 tandis que le joint tourne avec le couteau 50, le joint 108 reste en positionstationnaire par rapport à la tige 30 52, engendrant de la sorte seulement l'usure de la périphérie' externe du joint 108 à cause de la rotation du couteau 50. Le joint 108 a une forme sensiblement en C en coupe radiale avec une surface interne 130 d'une longueur plus grande que la surface externe 132. De plus, la lon35 gueur de la surface 130 et la longueur totale du joint 108 est plus grande que la cavité 109 dans laquelle le joint 108 est placé. Ainsi, le joint 108 est compressé

dans la cavité 109 d'une manière telle que la surface interne 130 du joint 108 adhère à la tige 52 et, de la sorte, est disposé de manière stationnaire dans celle-ci. D'un autre côté, le cône de couteau 50 tourne autour de la surfa05 ce extérieure 132 du joint 108.

Comme représenté sur la Figure 13, le joint 108 comporte un élément ressort 134 et un élément d'étanchéité 136. L'élément ressort 134 supporte l'élément d'étanchéité 136 et forme la configuration générale du joint d'étanché10 ité 108. De plus, cet élément ressort 134 permet à la fois à la surface interne 130 et à la surface externe 132 d'être repoussés vers leurs surfaces respectives de coopération afin de produire une forte étanchéité entre celles-ci. Cependant, l'élément de ressort 134 a une élasticité suffi15 sante pour supporter des compressions variées dues à des forces de butée irrégulière sur le noyau de couteau. Finalement, pour procurer une étanchéité fluide suffisante, l'élément d'étanchéité 136 est réalisé en matériau du type caoutchouc qui réduit l'usure sur les surfaces de coo20 pération tout en amortissant le contact entre l'élément de ressort 134 avec, soit le cône du couteau 50, soit la

tige 52.

Une seconde variante de réalisation de la présente invention est représentée sur les Figures 8 et 9.

Dans cette variante, des paliers à billes 202 sont utilisés à la place des tiges 90. Les éléments de palier de butée 156a et 156b sont construits de manière identique aux éléments 56a et 56b. Les paliers à billes 202 sont insérés dans les alésages 204 et mis en place manuelle30 ment et maintenus par l'élément clé 206. Un joint torique 208 d'étanchétéet une bague métallique 210 sont prévus

sur l'extrémité supérieure des surfaces latérales des paliers de butée 80a et 80b pour procurer une étanchéité.

L'anneau d'étanchéité 208 et l'anneau 210 sont circulai35 res et couvrent l'espace entre les éléments de palier de

butée fendus 156a et 156b.

Dans la variante de réalisation des Figures 10 et 11, les lobes sur les paliers de butée sont réalisés par des paliers de butée segmentés. Comme représenté, trois paliers de butée 304, 306, 308 s'étendent respectivement à travers les ouvertures 305, 307 et 309 dans 05 les paliers de butée en forme de coupelle 302 à l'intérieur de la rainure 312 découpée dans la surface interne du palier 302. Comme représenté, le palier de butée 302 est un palier solide. Cependant, si un palier fendu est souhaité, il peut être utilisé avec quatre paliers segmentés. En position assemblée, l'élément clé 310 maintient les paliers de butée 304, 306, 308 vers l'extérieur dans les rainures 312 de la manière décrite pour l'élément clé 96 dans la Figure 3. L'anneau de type instantané

314 maintient l'élément 310 en place.

Encore une autre variante de réalisation de la présente invention est représentée sur la Figure 12. Cette variante utilise un anneau d'étanchéité 402 qui est disposé dans la cavité 404 entre le couteau 50 et la tige 52. Cet anneau d'étanchéité 402 est placé au-dessus des 20 éléments de palier de butée 456a, 456b. Afin de réduire une usure inégale sur le joint torique d'étanchéité 406, l'anneau d'étanchéité 402 agit comme un palier de butée qui reste en position stationnaire par rapport à la tige 52. Le joint torique d'étanchéité 406 tourne avec le cô25 ne de découpe 50 ce qui engendre une usure sur la surface

périphérique extérieure 408 de l'anneau d'étanchéité 402.

Cependant, du fait du coût minimum dans la fabrication de l'anneau d'étanchéité 402, il peut être remplacé pour un coût minimum. De plus, du fait que l'usure dẻ à la butée 30 inverse C est transmise à toute la circonférence du joint torique 406, ces étanchéités ont une durée de vie plus grande, Un joint d'étanchéité interne 410 est prévu sur la surface intérieure 412 de l'anneau d'étanchéité 402

pour réaliser un contact étanche entre l'anneau d'étan35 chéité 402 et la tige 52.

En se référant maintenant aux Figures 14 et , l'anneau d'étanchéité 402 comporte une configuration sensiblement circulaire et est muni d'attaches de verrouillage 414 qui s'étendent entre les éléments de palier de butée 456a et 456b pour maintenir la relation d'espace entre les éléments de palier de butée. De plus, les attaches 414 05 évitent à l'anneau d'étanchéité 402 de tourner dans la cavité 404. L'anneau d'étanchéité 402 comporte également une rainure 416 dans laquelle le joint d'étanchéité 410

est maintenu. Finalement, l'anneau d'étanchéité 402 comporte une nervure périphérique 418 qui procure un espacement 10 approprié pour le joint torique 406.

Bien que ne soient décrits ci-dessus que les

principes de cette invention en relation avec un appareil spécifique, il doit être bien compris que cette description est faite seulement à titre d'exemple et ne doit pas 15 être considérée comme une limitation de la portée de l'invention.

Claims (12)

REVENDICATIONS

1 - Apparell de forage comportant: - un corps (C) ayant un alésage (10a, 0lob, lla, lib) qui le traverse et une fente (13) longltu5 dinale dans sa paroi, un bras (D) monté a son extrémité supérieure sur ledit corps, un couteau cônlque (50) ayant des moyens de coupe muni de dentures autour de sa périphérie externe, un alésage central (58) s'étendant partiellement a travers celui-ci ayant une paroi d'extrémité et une paroi latérale annulaire et des moyens formant rainure (60) dans ladite paroi latérale annulaire, des moyens d'assemblage (54) s'étendant à travers ledit bras et dans ledit alésage (58) pour fixer ledit couteau (50) à rotation sur ledit bras comportant des moyens formant tige (52) sur ledit bras (D) et des moyens de palier de butée (56) entourant lesdits moyens formant tige et en contact avec ledit alésage central (58), lesdits moyens d'assemblage (54) comportant des moyens formant lobe, 20 constituant une partie desdits moyens de palier de butée (56) s'étendant des lesdits moyens de rainure (60) après assemblage de l'appareil, des moyens pour éviter la rotation entre lesdits moyens de palier de butée (56) et lesdits moyens formant tige (52), et des 25 moyens (90, 96) pour maintenir lesdits moyens formant

lobe dans lesdits moyens formant rainure (60).

2 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de palier de butée (56) sont constitués d'un palier de butée fendu qui 30 comporte deux éléments (56a, 56b) qui, lorsqu'ils sont placés ensemble, forment un palier en forme de cuvette entourant lesdits moyens formant tige (90) et chacun de ces éléments comporte un lobe adapté pour s'insérer

dans lesdits moyens formant rainure (60).

3 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens pour éviter la rotation comportent au moins un élément de tige, lesdits moyens formant tige (52) ayant un alésage central (64), des moyens d'alésage latéraux (68, 70) sur le côté desdits moyens formant tige (52) s'étendant de l'extérieur des moyens formant tige (52) vers ledit alésage central (64) des moyens formant tige, ledit 10 élément de tige (94) étant adapté pour coulisser à l'intérieur desdits moyens d'alésage latéraux (68, 70) et, dans une première position, pour avoir au moins une partie de celui-ci glissée dans ledit alésage central (64) des moyens formant tige (52) et, dans une seconde position, pour positionner lesdits moyens en forme de lobe dans lesdits moyens de rainure (60), ainsi que des moyens (96) dans ledit alésage central (64) des moyens formant tige (52) pour retenir ledit

élément de tige dans ladite seconde position.

4 - Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit élément formant tige comporte une tige ayant une tête (90) et un corps de tige (94), lesdits moyens d'alésage latéraux (68, 70) comportant un section plus large (68) dans laquelle la25 dite tête coulisse et une section plus étroite (70) dans laquelle ledit corps de tige (94) coulisse, connectant ladite section plus large (68) avec ledit alésage central (64) des moyens formant tige (52), au moins une partie dudit corps de tige (94) s'étendant dans l'alésage central (64) desdits moyens formant

tige (52).

- Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit élément formant tige com-

porte une pluralité de paliers à billes (202).

6 - Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de palier de butée (56) sont munis d'une fente et ledit élément de tige comporte un élément de palier de butée (304, 306, 308), ledit élément de palier de butée formant à la fois le lobe desdits éléments de palier de butée et

dudit élément formant tige.

7 - Appareil selon la revendication 1, ca10 ractérisé en ce que lesdits moyens de palier de butée (56) sont constitués par un palier de butée fendu qui comporte deux éléments (56a, 56b) qui, losqu'ils sont placés ensemble, forment un palier en forme de cuvette entourant lesdits moyens formant tige (52) et chacun de ces éléments comporte un lobe adapté pour s'insérer dans lesdits moyens de rainure (60) dans ledit alésage central de couteau (58), lesdits moyens pour éviter la rotation comportant au moins un élément de tige dans chaque élément de palier de butée, lesdits moyens for20 mant tige (52) ayant un alésage central (64), des moyens d'alésage latéraux (68) dans chaque côté desdits moyens formant tige (52) s'étendant de l'extérieur des moyens formant tige jusqu'audit alésage central (64) des moyens formant tige (52), lesdits éléments de pa25 lier de butée ayant chacun des moyens d'alésage sur leur partie intérieure qui coopèrent avec lesdits moyens d'alésage latéraux (68), ledit élément de tige étant adapté pour coulisser dans lesdits moyens d'alésage latéraux (68) et dans une première position, 30 pour avoir une partie de celui-ci coulissée dans ledit alésage central (64) des moyens formant tige (52) et, dans une seconde position pour avoir une partie de celui-ci s'étendant dans les moyens d'alésage de l'élément de palier de butée pour positionner ledit lobe dans lesdits moyens de rainure, et des moyens (96) dans ledit alésage central des moyens de tige pour maintenir ledit élément de tige dans ladite se5 conde position et retenir ledit élément de tige dans

ladite seconde position.

8 - Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits moyens pour tenir lesdits éléments formant tige comportent des moyens clé (96, 10 206) qui peuvent coulisser dans l'alésage central (64) desdits moyens formant tige (52) adaptés pour tenir les éléments de tige dans ladite seconde position par insertion dans l'alésage central et des moyens (98) pour retenir lesdits moyens clé dans ledit alésage central (64) des moyens formant tige (52) et 15 comportant de plus des moyens bouchons (100) qui peuvent coulisser dans l'alésage central desdits moyens formant tige (52), de sorte que les moyens bouchons sont exposés à la pression du puits pendant le fonctionnement de l'élargisseur et des moyens (102) 20 pour retenir lesdits moyens bouchons (100) dans ledit alésage central, lesdits moyens bouchons définissant dans l'alésage central desdits moyens de tige (52) une chambre de graissage adaptée pour être remplie de graisse sous pression, tandis que lesdits moyens 25

bouchons sont sensibles à la pression de puits pour maintenir la pression sur ladite chambre de graissage.

9 - Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que chaque élément formant tige com30 porte une tige ayant une tête (90) et un corps de tige (94), chacun desdits moyens d'alésage latéraux (68, 70) comportant une section plus large (68) dans laquelle ladite tête (90) coulisse et une section plus étroite (70) dans laquelle ledit corps de tige (94) coulisse, connectant ladite section plus large avec ledit alésage central (64) des moyens de tige (52), au moins une partie dudit corps de tige s'étendant dans l'alésage central (64) desdits moyens de tige (52). - Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que lesdits moyant formant tige (52) comportent un élément de base, l'alésage central s'étendant à travers ledit élément de base, lesdits 10 éléments de palier de butée étant séparés par ledit élément de base, lesdits moyens clé (96) comportant un alésage (116) les traversant de sorte que ladite chambre de graissage est connectée à ladite paroi

d'extrémité de l'alésage central dans le couteau.

11 - Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens d'étanchéité (108; 402, 406, 410) placés à proximité desdits moyens formant palier, lesdits moyens d'étanchéité s'étendant autour desdits moyens formant tige 20 (52) et en contact avec ledit alésage central (58).

12 - Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce que lesdits moyens d'étanchéité sont constitués par un élément d'étanchéité élastique (108) ayant une configuration, vue en coupe, sensiblement en 25 forme de C, ledit élément d'étanchéité comportant un

élément ressort interne (134) et un élément d'étanchéité externe (136).

13 - Appareil selon la revendication 12, caractérisé en ce que ledit élément d'étanchéité (108) a 30 une configuration pour éviter la rotation dudit élément d'étanchéité avec ledit couteau conique (50).

14 - Appareil selon la revendication 11, ca-

ractérisé en ce que lesdits moyens d'étanchéité sont constitues par un anneau d'étanchéité (402) ayant une paire d'attaches de verrouillage (414) , lesdites attaches de verrouillage s'étendant entre lesdits éléments dudit palier de butée fendu pour éviter la rotation

dudit anneau d'étanchéité (402).

- Appareil selon la revendication 14, caractérisé en ce que ledit anneau d'étanchéité (402) comporte un joint torique (406) qui tourne avec ledit

couteau conique.

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