BE1012752A5 - Trepans de forage rotatifs pour forage directionnel presentant des caracteristiques de coupe variables dependant du poids applique sur le trepan. - Google Patents

Abstract

Trépan à lames rotatif équipé d'un PDC convenant tout particulièrement au forage directionnel. La taille du chanfrein des dispositifs de coupe et l'angle d'inclinaison arrière, ainsi que l'inclinaison arrière des dispositifs de coupe, peuvent être variés le long du profil du trépan entre le centre du trépan et la zone de front de taille, pour fournir un centre moins agressif et une région externe plus agressive sur la face du trépan, pour améliorer la stabilité tout en maintenant la possibilité de coupe latérale et pour assurer un degré de pénétration élevé en présence de l'application d'un poids relativement élevé au trépan.

Description

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  TRÉPANS DE FORAGE ROTATIFS POUR FORAGE DIRECTIONNEL PRÉSENTANT DES CARACTÉRISTIQUES DE COUPE VARIABLES
DÉPENDANT DU POIDS APPLIQUÉ SUR LE TRÉPAN DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne en général des trépans rotatifs pour le forage de structures souterraines. L'invention concerne plus spécifiquement des trépans à dispositifs de coupe fixes   ou "à lames"   appropriés à un forage directionnel, dans lesquels les formes géométriques du chanfrein des arêtes de coupe sont changées au niveau de différents emplacements ou zones sur la face du trépan, les changements étant destins à améliorer la réponse du trépan à des variations soudaines de la charge et à améliorer la stabilité du trépan ainsi que le taux de pénétration (ROP). 



  ÉTAT DE LA TECHNIQUE
Lors du forage directionnel de formations souterraines selon l'état de la technique, appelé aussi parfois forage dirigeable ou de navigation, un seul trépan agencé sur un train de tiges, connecté normalement à l'arbre d'entraînement d'un moteur de fond du puits du type à déplacement positif (Moineau) est utilisé pour forer des segments linéaires et non linéaires du trou de forage, sans enlever le train du trou de forage.

   L'utilisation d'un dispositif de déviation, par exemple d'un boîtier coudé, d'un raccord coudé, d'un stabilisateur excentrique ou de combinaisons correspondantes dans un assemblage de fond du puits (BHA), englobant un moteur, permet une orientation rotationnelle fixe de l'axe du trépan, à un angle défini par rapport à l'axe du train de tiges, en vue d'un forage non linéaire lorsque le trépan est tourné uniquement par l'arbre d'entraînement du moteur. Lorsque le train de tiges est tourné en combinaison avec la rotation de l'arbre du moteur, les déplacements par rotation superposés entraînent un forage pratiquement linéaire du trépan.

   D'autres procédés directionnels, utilisant des BHA non rotatifs, avec des patins de butée latérales ou autres éléments immédiatement au-dessus du trépan, permettent aussi un forage directionnel par l'intermédiaire de la seule rotation du train de tiges. 



   Dans tous les cas, pour un forage directionnel des segments non linéaires de trou de forage, l'agressivité de la face (agressivité des 

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 . L - dispositifs de coupe agencés sur la face du trépan) constitue une caractéristique très importante, étant donné qu'elle détermine dans une large mesure la réponse d'un trépan donné à des variations brusques de la charge du trépan.

   Contrairement aux trépans à cône à molettes, les trépans à lames rotatifs utilisant des dispositifs de coupe superabrasifs fixes (comprenant en général des agglomérés compacts de diamant polycristallin   ou"PDC")   sont très sensibles à la charge, cette sensibilité étant réflétée par un taux de pénétration beaucoup plus raide (ROP) par rapport au poids appliqué sur le trépan (WOB) et du couple appliqué au trépan (TOB) par rapport aux courbes du WOB, comme illustré dans les figures 1 et 2 des dessins. Une telle sensibilité élevée au WOB pose des problèmes dans le forage directionnel, dans lequel la forme géométrique du trou de forage est irrégulière, un blocage par adhérence ("stiction") résultant du BHA lors du forage d'une voie non linéaire rendant extrêmement difficile un transfert régulier et progressif du poids au trépan.

   Ces conditions entraînent souvent un blocage du moteur ainsi qu'une perte ou une oscillation de l'orientation de la face de l'outil. Lorsque la face de l'outil est perdue, la qualité du trou de forage est réduite. Pour établir un nouveau point de référence de la face de l'outil avant le redémarrage du forage, le foreur doit arrêter le forage sur l'avant et tirer le trépan en-dehors du fond du trou de forage, avec une perte de temps résultante et donc une réduction du ROP.

   Les procédés conventionnels destinés à réduire l'agressivité de la face du trépan à lames rotatif englobent des densités accrues des dispositifs de coupe, des inclinaisons arrière plus grandes (négatives) du dispositif de coupe et l'addition de noeuds d'usure sur la face du trépan. 1
Parmi les trépans représentés dans les figures 1 et 2 des dessins, Te trépan RC est un trépan à cône à molette conventionnel, représenté pour des objectifs de référence, FC1 étant un trépan à lames rotatif conventionnel équipé d'un aggloméré compact de diamant polycristallin conventionnel (PDC) comportant des dispositifs de coupe avec un angle d'inclinaison arrière de   20 ,

     le trépan FC2 constituant la version directionnelle du même trépan avec des dispositifs de coupe à angle d'inclinaison arrière de   30 .   Comme représenté dans la figure 2, le TOB   en : présence   d'un WOB donné du trépan FC2, correspondant à l'agressivité de sa. face, peut être inférieur de 30% à celui du trépan   FC1.   Le trépan FC2 est donc moins affecté par les variations subites des charges inhérentes au forage directionnel. La figure 1 montre toutefois aussi que le trépan 

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 FC2, moins agressif, présente un ROP notablement réduit pour un WOB donné, en comparaison avec la figure 2. 



   Il peut donc être avantageux qu'un trépan présente les caractéristiques moins agressives d'un trépan directionnel conventionnel, comme le trépan FC2 pour le forage non linéaire, sans réduire le ROP au même degré lors d'un accroissement du WOB pour forer un segment linéaire d'un trou de forage. 



   On sait depuis un certain temps que la formation d'un chanfrein annulaire perceptible sur l'arête de coupe de la table diamantée d'un dispositif de coupe PDC entraîne une durabilité accrue de la table diamantée, réduisant sa tendance à un effritement ou une cassure au cours des étapes initiales d'une opération de forage, avant la formation d'un méplat d'usure sur le côté de la table diamantée, et supportant le substrat contactant la formation en cours de forage. 



   Le brevet US Re 32036 attribué à Dennis décrit une telle arête de coupe chanfreinée, un dispositif de coupe PDC en forme de disque comprenant une table à diamant polycristallin formée en présence d'une pression et d'une température élevées, sur un substrat de support en carbure de tungstène. Pour les dispositifs de coupe PDC conventionnels, une dimension de chanfrein conventionnelle (largeur radiale) et un angle seraient de 0,25 mm (0, 010 pouce) (en cas d'une orientation vers la face de coupe de la table diamantée et perpendiculairement à celle-ci), avec un angle de   45    par rapport à l'axe longitudinal du dispositif de coupe, établissant ainsi une largeur radiale plus grande que celle mesurée sur la surface même du chanfrein.

   Des dispositifs de coupe PDC à chanfreins multiples sont également connus dans la technique, comme décrit par Cooley et al. dans le brevet US 5437343, attribué au cessionnaire de la présente invention. Des arêtes de coupe arrondies plutôt que chanfreinées sont également connues, comme décrit dans le brevet US 5016718 attribué à Tandberg. 



   Pendant une certaine période de temps, les tables diamantées des dispositifs de coupe PDC ont été limitées en profondeur ou en épaisseur à environ 0,76 mm (0,030 pouce) ou moins, par suite de la difficulté de fabriquer des tables plus épaisses de qualité adéquate. Des améliorations récentes des procédés ont toutefois permis la fabrication de tables diamantées beaucoup plus épaisses, supérieures à 1, 78 mm (0,070 pouce), jusqu'à 3,81 mm inclus (0, 150 pouce). La demande de brevet US, no. de série 08/602076, constituant l'actuel brevet US no. 5706906, cédé au 

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 cessionnaire de la présente invention, décrit et revendique différentes configurations d'un dispositif de coupe PDC utilisant une table diamantée relativement épaisse.

   De tels dispositifs de coupe englobent une face de coupe supportant un grand chanfrein ou"une zone inclinée" ("rake land"), adjacent à l'arête de coupe, cette zone inclinée pouvant avoir une largeur supérieure à 1,27 mm (0,050 pouce), la mesure étant faite radialement et à travers la surface de la zone inclinée même. D'autres dispositifs de coupe présentant de grands chanfreins, mais sans tables diamantées d'une telle profondeur accrue, sont également connus. 



   Des tests de laboratoire récents ainsi que des essais de plein champ ont montré de façon concluante qu'un paramètre important affectant la durabilité d'un dispositif de coupe PDC est constitué par la forme géométrique de l'arête de coupe. Des chanfreins d'attaque plus grands (le premier chanfrein sur un dispositif de coupe, destiné à rencontrer la formation lors de la rotation du trépan dans la direction normale) assurent plus spécifiquement des dispositifs de coupe plus durables. Le caractère robuste des dispositifs de coupe   à"zone inclinée"ci-dessus   corrobore ces résultats. Il a toutefois aussi été démontré que les dispositifs de coupe comportant de grands chanfreins freinent les performances globales du trépan ainsi équipé, en termes du ROP.

   Cette caractéristique des dispositifs de coupe à grand chanfrein a été considérée comme un inconvénient. 



  DESCRIPTION DE L'INVENTION
Les inventeurs ont constaté qu'une variation de la taille du chanfrein et de l'angle d'inclinaison du chanfrein de différents dispositifs de coupe PDC, comme fonction de la redondance des dispositifs de coupe au niveau de différents emplacements radiaux sur la face du trépan, ou en relation à celle-ci, peut servir à fournir un trépan présentant une agressivité relativement réduite et une bonne stabilité, tout en offrant un pouvoir de découpage latéral approprié pour le forage non linéaire, et en assurant lors du forage de segments linéaires du trou de forage un ROP supérieur à celui existant dans le cas de trépans directionnels ou dirigeables conventionnels, comportant des dispositifs de coupe à forte inclinaison arrière. 



   La présente invention fournit un trépan à lames rotatif équipé de dispositifs de coupe PDC, les dispositifs de coupe dans la région centrale à faible redondance du trépan présentant un chanfrein relativement grand 

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 et étant orientés à une inclinaison arrière relativement grande, la taille du chanfrein, tout comme l'angle d'inclinaison du chanfrein étant réduits dans les dispositifs de coupe agencés plus vers la région externe, ou vers la zone de front de taille du trépan, où la redondance du dispositif de coupe est plus élevée. 



   Un tel design de trépan entraîne des changements notables des caractéristiques du ROP et du TOB par rapport à celles du WOB du trépan, à partir des courbes linéaires à une seule pente représentées dans les figures 1 et 2 pour FC1 et FC2, vers des courbes exponentielles à deux pentes, représentées en référence à un trépan FC3 selon l'invention. 



   Ce sont les caractéristiques à double pente qui sont appropriées pour le forage directionnel, démontrant qu'un trépan, comme le trépan FC3, est lent et assure un forage lisse, avec application d'un couple réduit en présence d'un WOB relativement réduit, appliqué lors du forage orienté d'un segment non linéaire d'un trou de forage, tout en retrouvant son potentiel ROP complet en présence de niveaux de WOB relativement plus élevés, appliqués au cours du forage linéaire. 



   On a constaté que la taille du chanfrein détermine dans une large mesure le niveau du ROP et du WOB en présence duquel il y a un point d'inflexion entre les deux pentes, l'angle d'inclinaison arrière du chanfrein déterminant dans une large mesure les pentes de la courbe en présence d'un WOB réduit, et les angles d'inclinaison arrière du dispositif de coupe déterminant les pentes en présence d'un WOB élevé. L'angle d'inclinaison arrière du chanfrein par rapport à la formation en cours de forage peut être modifié en changeant l'angle du chanfrein sur le dispositif de coupe, en changeant l'angle d'inclinaison arrière du dispositif de coupe même ou en combinant ces deux procédés.

   Différentes pentes peuvent être atteintes en présence d'un WOB réduit pour des trépans utilisant des dispositifs de coupe avec des angles de chanfrein similaires, mais agencés au niveau d'angles d'inclinaison arrière différentes, ou pour des trépans utilisant des dispositifs de coupe avec des angles de chanfrein différentes, mais agencés à des angles d'inclinaison arrière similaires du dispositif de coupe. L'agencement de dispositifs de coupe relativement moins agressifs au centre de la face du trépan et de dispositifs de coupe relativement plus agressifs vers la zone de front de taille permet en général d'accroître la stabilité d'un trépan.

   Selon un concept général de l'invention, la taille du chanfrein et l'angle des dispositifs de coupe agencés au niveau de différents emplacements radiaux sur la face d'un 

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 trépan peuvent être changés comme fonction de la redondance des dispositifs de coupe au niveau des différents emplacements ou en relation à celle-ci. 



  BRÈVE DESCRIPTION DES DIFFÉRENTES VUES DES DESSINS
La figure 1 est une représentation graphique des caractéristiques ROP par rapport aux caractéristiques WOB de différents trépans de forage rotatifs utilisés lors du forage de Mancos Shale en présence d'une pression de fond du puits de 2.000 psi ; la figure   2 est   une représentation graphique des caractéristiques TOB par rapport aux caractéristiques WOB de différents trépans de forage rotatifs utilisés lors du forage de Mancos Shale en présence d'une pression de fond du puits de 2.000 psi ; la figure 3A est une vue frontale d'un dispositif de coupe PDC à petit chanfrein pouvant être utilisé avec la présente invention, la figure 3B étant une vue latérale en coupe du dispositif de coupe PDC à petit chanfrein de la figure 3A, prise le long des lignes de coupe B-B ;

   la figure 4 est une vue frontale d'un dispositif de coupe PDC à grand chanfrein pouvant être utilisé avec la présente invention ; la figure 5 est une vue latérale en coupe d'une première configuration interne du dispositif de coupe PDC à grand chanfrein de la figure 4 ; la figure 6 est une vue en coupe latérale d'une deuxième configuration interne du dispositif de coupe PDC à grand chanfrein de la figure 4 ; la figure 7 est une vue latérale en perspective d'un trépan à lames rotatif équipé d'un PDC selon la présente invention ; la figure 8 est une vue de face du trépan de la figure 7 ; la figure 9 est une vue de face oblique agrandie d'une seule lame du trépan de la figure 7, illustrant les tailles et les angles changeants du chanfrein du dispositif de coupe ainsi que les angles et les angles d'inclinaison du dispositif de coupe utilisé ;

   la figure 10 est une vue latérale schématique en quart de section d'un trépan ayant un profil similaire à celui de la figure 7, les emplacements des dispositifs de coupe étant tournés vers un seul rayon s'étendant d'une ligne médiane du trépan vers la zone de front de taille, montrant les emplacements de la face radiale du trépan des différentes tailles et des angles du chanfrein du dispositif de coupe, ainsi que les 

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 angles d'inclinaison arrière du dispositif de coupe, utilisé dans le trépan ; et la figure 11 est une vue latérale d'un dispositif de coupe PDC utilisé avec la présente invention, illustrant les effets de l'inclinaison arrière du chanfrein et de l'inclinaison arrière du dispositif de coupe. 



  MEILLEUR MODE D'EXÉCUTION DE L'INVENTION
Dans le cadre de la pratique de la présente invention, et en référence à la taille des chanfreins utilisés dans différentes régions de l'extérieur du trépan, il faut noter que les termes"grand"et"petit"sont relatifs et non pas absolus, différentes formations pouvant déterminer la signification d'un chanfrein relativement grand ou petit sur un trépan donné. La discussion ci-dessous des chanfreins"petits"et"grands"est donc seulement exemplaire, et non pas restrictive, en vue de fournir une description permettant de trouver le meilleur moyen de mise en pratique de l'invention, dans le sens voulu par les inventeurs. 



   Les figures 3A et 3B illustrent un dispositif de coupe à"petit chanfrein"exemplaire 10, composé d'une table PDC superabrasive 12 supportée par un substrat en carbure de tungstène (WC) 14, ceci étant bien connu dans la technique. La surface de liaison 16 entre la table à diamant PDC 12 et le substrat 14 peut être plane ou non plane, en fonction des nombreux designs différents, connus dans la technique. Le dispositif de coupe 10 est pratiquement cylindrique et symétrique autour de l'axe longitudinal 18, une telle symétrie n'étant certes pas nécessaire, des dispositifs de coupe non symétriques étant connus dans la technique.

   La face de coupe 20 du dispositif, de coupe 10, devant être orientée sur un trépan orienté en général dans la direction de la rotation du trépan, s'étend de façon pratiquement transversale par rapport à une telle" direction, et à l'axe 18. La surface 22 de la partie centrale de la face de coupe 20 est plane, comme représenté, des surfaces concaves, convexes, à nervures ou d'autres surfaces pratiquement planes, mais pas exactement planes pouvant toutefois aussi être envisagées. Un chanfrein 24 s'étend à partir de la périphérie de la surface 22 vers l'arête de coupe 26 au niveau de la paroi latérale 28 de la table PDC 12.

   Le chanfrein 24 et l'arête de coupe 26 peuvent s'étendre autour de l'ensemble de   la périphérie   de la table 12 ou seulement le long d'une partie de la périphérie devant être agencée près de la formation devant être forée. Le chanfrein 24 peut comprendre le chanfrein conventionnel ci-dessus de 0,25 mm (0,010 pouce) 

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 avec un angle de   45, le chantrein   pouvant aussi tormer un autre angle, comme indiqué en référence au chanfrein 124 du dispositif de coupe 110 décrit ci-dessous.

   La taille de 0,25 mm (0,010 pouce) du chanfrein est certes indiqué comme exemple de référence (dans le cadre des tolérances conventionnelles), mais des tailles de chanfrein comprises dans un intervalle allant de 0,13 mm à 0,51 mm (0,005 à environ 0,020 pouce) sont considérées comme établissant en général un"petit"chanfrein pour la pratique de l'invention. Il faut noter aussi que les dispositifs de coupe ne comportant pratiquement pas de chanfrein visible peuvent être utilisés pour certaines applications dans des régions externes sélectionnées du trépan. 



   Les figures 4 à 6 illustrent un dispositif de coupe à"grand   chanfrein"exemplaire   110, composé d'une table PDC superabrasive 112 supportée par un substrat en carbure de tungstène 114. La surface de liaison 116 entre la table à diamant PDC 112 et le substrat 114 peut être plane ou non plane, en fonction des nombreux designs différents connus dans la technique (voir plus spécifiquement les figures 5 et 6). Le dispositif de coupe 110 est pratiquement cylindrique et symétrique autour de l'axe longitudinal 118, une telle symétrie n'étant toutefois pas obligatoire, des dispositifs de coupe non symétriques étant connus dans la technique.

   La face de coupe 120 du dispositif de coupe 110, devant être orientée sur un trépan orienté en général dans la direction de la rotation du trépan, s'étend de façon pratiquement transversale par rapport à cette direction, et à l'axe 118. La surface 122 de la partie centrale de la face de coupe 120 est plane, comme représenté, des surfaces concaves, convexes, à nervures ou d'autres surfaces'pratiquement planes, mais non exactement planes pouvant toutefois aussi être envisagées. Un chanfrein 124 s'étend de la périphérie de la surface 122 vers l'arête de coupe 126 au niveau de la surface latérale 128 de la table diamantée 112. Le chanfrein 124 et l'arête de coupe 126 peuvent s'étendre autour de l'ensemble de la périphérie de la table 112 ou seulement le long d'une partie de la périphérie, en vue d'un agencement près de la formation devant être coupée.

   Le chanfrein 124 peut comprendre une surface orientée à 450 par rapport à l'axe 118, avec une largeur, mesurée radialement en regardant vers la face de coupe 120, et perpendiculairement à celle-ci, d'une valeur croissante à partir d'environ 0,76 mm (0,030 pouce), et comprise en général entre environ 0,76 mm et 1,52 mm (0,030 et 0,060 pouce). Des angles de chanfrein compris entre environ 100 et environ 80  par rapport à l'axe 118 sont 

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 estimés appropriés, des angles compris entre environ 300 et environ 600 étant préférés. L'angle effectif d'un chanfrein par rapport à la face de la formation en cours de forage peut également être modifié en changeant l'inclinaison arrière d'un dispositif de coupe. 



   La figure 5 illustre une configuration interne du dispositif de coupe 110, dans laquelle la table 112 a une épaisseur externe importante de l'ordre de 1,78 mm (0,070 pouce) ou plus, en fonction des instructions de la demande'076 ci-dessus. 



   La figure 6 illustre une deuxième configuration interne du dispositif de coupe 110, dans laquelle la face frontale 115 du substrat 114 a une configuration en tronc de cône, la table 112, de profondeur pratiquement constante, étant adaptée à la forme de la face frontale 115 pour établir la largeur voulue du grand chanfrein, sans exiger une masse de diamant PDC importante, requise dans la demande'076 ci-dessus. 



   Les figures 7 à 10 illustrent un trépan à lames rotatif 200 selon l'invention. Le trépan 200 englobe un corps 202 comportant une face 204 et englobant plusieurs (dans ce cas six) lames à orientation généralement radiale 206, s'étendant au-dessus de la face du trépan 204 vers une zone de front de taille 207. Des fentes à rebuts 208 sont agencées entre les lames adjacentes 206. Plusieurs buses 210 amènent du fluide de forage du plénum 212 dans le corps du trépan 202, le fluide étant transféré à travers les passages 214 vers la face du trépan 204. Les déblais produits au cours d'une opération de forage sont transportés par le fluide de forage à travers la face du trépan 204, à travers des voies de fluide 216 communiquant avec les fentes   à, rebuts   respectives 208.

   Des plaquettes de front de taille secondaires 240 sont décalées par rotation et de façon pratiquement longitudinale par rapport aux lames 206 et assurent une stabilité additionnelle du trépan 200 lors du forage de segments linéaires et non linéaires du trou de forage. Une telle stabilité additionnelle réduit la formation de barres rocheuses dans la paroi latérale du trou de forage ainsi que l'établissement de trajets en spirale dans la voie du trou de forage. La queue 220 englobe une connexion à broche filetée 222, bien connue dans la technique, d'autres types de connexion pouvant toutefois aussi être utilisés. 



   Le profil 224 de la face du trépan 204, comme défini par les lames 206, est illustré dans la figure 10, représentant le trépan 200 adjacent à une formation de roche souterraine 40 au fond du trou du puits. La 

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 première region   zzb   et la ceuxieme region zzb sur le   pror], ralsan   face aux zones rocheuses adjacentes 42 et 44 de la formation 40, supportent respectivement des dispositifs de coupe à grand chanfrein 110 et des dispositifs de coupe à petit chanfrein 10. La première région peut comprendre le cône 230 du profil du trépan 224, comme illustré, la deuxième région 228 pouvant comprendre le nez 232, le flanc 234 et s'étendre vers l'épaulement 236 du profil 224, se terminant au niveau de la zone de front de taille 207. 



   Dans une forme de réalisation actuellement préférée de l'invention, et en référence particulière aux figures 9 et 10, les dispositifs de coupe à grand chanfrein 110 peuvent comprendre des dispositifs de coupe comportant des tables PDC d'une profondeur supérieure à 1,78 mm (0,070 pouce), de préférence comprise entre environ 2,03 mm et 2,29 mm (0,080 et 0,090 pouce), avec des chanfreins 124 d'une largeur comprise entre environ 0,76 mm et 1, 52 mm (0,030 et 0,060 pouce), orientés vers la face de coupe 120 et perpendiculaires à celle-ci, et orientés à un angle de 45  par rapport à l'axe du dispositif de coupe 118.

   Les dispositifs de coupe mêmes, agencés dans la première région 226, sont inclinés vers l'arrière à un angle de 20  par rapport au profil du trépan (voir dispositifs de coupe 110 représentés en partie par des tirets dans la figure 10 pour désigner l'inclinaison arrière de 20 ) au niveau de chaque emplacement respectif du dispositif de coupe, établissant ainsi des chanfreins 124 avec une inclinaison arrière de   65 .   Les dispositifs de coupe 10, agencés dans la région 228, peuvent comprendre pour leur part des dispositifs de coupe à chanfrein conventionnel ayant une épaisseur de la table PDC d'environ 0,76 mm (0,030 pouce), et une largeur de chanfrein comprise entre environ 0,25 mm et 0,50 mm (0,010 et 0,020 pouce), orientés vers la face de coupe 20 et perpendiculaires à celle-ci,

   avec des chanfreins 24 orientés à un angle de   45    par rapport à l'axe du dispositif de coupe 18. Les dispositifs de coupe 10 sont eux-mêmes inclinés vers l'arrière de 15  au 
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 niveau du nez 232, établissant une inclinaison arrière du chanfrein de 60 , tandis que l'inclinaison arrière du dispositif de coupe est réduite à 10  au niveau du flanc 234, de l'épaulement 236 et de la zone de front de taille 207 du trépan 200, donnant une inclinaison arrière du chanfrein de 55 . Les dispositifs de coupe PDC 10 immédiatement au-dessus de la zone de font de taille 207 englobent des méplats préformés orientés parallèlement à l'axe longitudinal du trépan 200, ceci étant bien connu dans la technique.

   Dans les applications dirigeables, exigeant une plus 

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 grande durabilité au niveau de l'épaulement 236, des dispositifs de coupe à grand chanfrein 110 peuvent aussi être utilisés, mais orientés à une inclinaison arrière du dispositif de coupe de   10 .   L'angle de chanfrein des dispositifs de coupe 110 dans chaque première région 226 et au niveau de l'épaulement 236 peut en outre être différent de   45 .   Des angles de chanfrein de   70    peuvent par exemple être utilisés avec des largeurs de chanfrein (orientés verticalement vers la face de coupe du dispositif de coupe) comprises dans l'intervalle allant d'environ 0,89 mm à 1,02 mm (0,035 pouce à 0,045 pouce),

   les dispositifs de coupe 110 étant agencés à des inclinaisons arrière appropriées pour assurer les angles d'inclinaison voulus du chanfrein dans les régions respectives. 



   Une région de délimitation, plutôt qu'une limite nette, peut exister entre les première et les deuxième régions 226 et 228. La zone de roche 46, reliant les bords adjacents des zones de roche 42 et 44 de la formation 40 peut par exemple comprendre une zone dans laquelle les exigences posées aux dispositifs de coupe et la solidité de la formation sont toujours en transition, par suite des caractéristiques dynamiques du trépan. La zone de roche 46 peut aussi initialiser la présence d'une troisième région sur le profil du trépan, dans laquelle une troisième taille du chanfrein du dispositif de coupe peut être appropriée.

   Dans tous les cas, la zone annulaire du profil 224 opposée à la zone 46 peut être peuplée de dispositifs de coupe des deux types (c. à. d. largeur et angle de chanfrein), avec utilisation d'inclinaisons arrière respectives dans la région 226 et la région 228, ou de dispositifs de coupe avec des tailles de chanfrein, des angles et des inclinaisons arrière du dispositif de coupe intermédiaires entre celles des'dispositifs de coupe dans les régions 226 et 228. 



   Le trépan 200, équipé comme décrit d'une combinaison de dispositifs de coupe à petit chanfrein 10 et de dispositifs de coupe à grand chanfrein 110, assurera le forage avec un ROP pratiquement équivalent à celui des trépans conventionnels non directionnels équipés seulement de dispositifs de coupe à petit chanfrein, tout en maintenant une stabilité accrue et une vitesse largement supérieure à celle d'un trépan directionnel conventionnel équipé uniquement de dispositifs de coupe à grand chanfrein. 



   On estime que les avantages atteints par la présente invention résultent des effets décrits ci-dessus de la variation sélective de la taille du chanfrein, de l'angle d'inclinaison arrière du chanfrein et de l'angle d'inclinaison arrière du dispositif de coupe. En référence 

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 spécifique à la figure 11, la taille (largeur) du chanfrein 124 des dispositifs de coupe à grand chanfrein 110 au centre du trépan peut par exemple être sélectionnée de sorte à maintenir les caractéristiques non agressives du trépan jusqu'à un certain WOB ou ROP, désigné dans les figures 1 et 2   de"point d'inflexion"dans   les pentes de la courbe pour le trépan FC3.

   Pour des angles d'inclinaison arrière identiques du chanfrein   bd,   plus le chanfrein 124 est grand, plus le WOB appliqué avant l'entrée du trépan dans les deuxièmes parties à courbe plus raide des courbes doit être grand. Pour forer des segments de trou de forage non linéaires, le WOB appliqué étant en général relativement réduit, on estime donc que les caractéristiques non agressives du trépan peuvent être maintenues en assurant le forage vers une première profondeur de coupe   (DOC1),   associée à un WOB réduit, la coupe étant prise pratiquement à l'intérieur du chanfrein 124 des dispositifs de coupe à grand chanfrein 110 agencés dans la région centrale du trépan.

   Dans ce cas, l'angle d'inclinaison arrière effectif de la face de coupe 120 du dispositif de coupe 110 correspond à l'angle d'inclinaison arrière du chanfrein ssl, l'angle inclus effectif yl entre la face de coupe 120 et la formation 300 étant relativement petit. Pour le forage de segments linéaires du trou de forage, le WOB est accru de sorte que la profondeur de coupe (DOC2) s'étend au-dessus des chanfreins 124 sur les faces de coupe 120 des dispositifs de coupe à grand chanfrein pour établir un angle inclus effectif plus grand y2 (et un angle d'inclinaison arrière effectif ss2 de la face de coupe plus petit) entre la face de coupe 120 et la formation   300,   rendant les dispositifs de coupe 110 plus agressifs et accroissant ainsi le ROP pour un WOB donné, au-dessus du point de rupture de la   courbe jade   la figure 1.

   Comme représenté dans la figure 2, cet état est aussi démontré par un accroissement perceptible de la pente du TOB par rapport à la courbe WOB au-dessus d'un certain niveau de WOB. Lorsqu'un chanfrein 124 est excessivement grand, il faut évidemment appliquer un WOB excessif pour rendre le trépan plus agressif et accroître le ROP pour le forage linéaire. 



   L'angle d'inclinaison arrière du chanfrein Bl des dispositifs de coupe à grand chanfrein 110 peut être utilisé pour assurer la commande de 
 EMI12.1 
 la DOC pour un WOB donné au-dessous d'un WOB de seuil, la DOC dépassant la profondeur du chanfrein perpendiculairement à la formation. Plus l'angle inclus yl entre le chanfrein 124 et la formation 300 forée est petit, plus le WOB doit être important pour entraîner une DOC donnée. L'angle d'inclinaison du chanfrein Bl détermine en outre dans une large mesure les 

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 EMI13.1 
 pentes des courbes ROP/WOB et TOB/WOB des figures 1 et 2 en présence d'un faible WOB et au-dessous des points d'inflexion dans les courbes, étant donné que les dispositifs de coupe 110 s'engagent apparemment dans la formation à une DOC1 résidant pratiquement dans le chanfrein 124. 



   La sélection des angles d'inclinaison arrière   6   des dispositifs de coupe 110 mêmes (opposés aux angles d'inclinaison arrière ssl des chanfreins 124) peut en outre servir à déterminer dans une large mesure les pentes des courbes   ROP/WOB   et   TOB/WOB   en présence d'un WOB élevé et au-dessus des points d'inflexion dans les courbes, étant donné que les dispositifs de coupe 110 seront engagés dans la formation à une DOC2, de sorte que des parties des centres de la face de coupe des dispositifs de coupe 110 (c. à. d. au-dessus des chanfreins 124) seront engagées dans la formation 300.

   Comme les zones centrales des faces de coupe 120 des dispositifs de coupe 110 sont orientées de façon pratiquement perpendiculaire aux axes longitudinaux 118 des dispositifs de coupe 110, l'inclinaison arrière du dispositif de coupe   6   détermine dans une large mesure les angles d'inclinaison arrière de coupe (actuellement ss2) par rapport à la formation 300, indépendamment des angles d'inclinaison du chanfrein ssl. Comme indiqué ci-dessus, les angles d'inclinaison arrière du dispositif de coupe   6   peuvent aussi servir à changer le angles d'inclinaison du chanfrein ssl en vue de déterminer les performances du trépan au cours d'un forage à WOB relativement réduit. 



   On comprendra que la sélection appropriée de la taille du chanfrein et de l'angle d'inclinaison arrière du chanfrein des dispositifs de coupe à grand chanfrein peut servir à optimiser les performances d'un trépan de forage par rapport aux caractéristiques de sortie d'un moteur de fond entraînant le trépan au cours d'un forage dirigeable ou non linéaire d'un segment du trou de forage.

   Cette optimisation peut être réalisée en choisissant une taille de chanfrein telle que le trépan reste non agressif en présence d'un WOB maximal pouvant être appliqué au cours du forage dirigeable ou non linéaire de la formation ou les formations en question et en choisissant un angle d'inclinaison arrière du chanfrein tel que les exigences concernant l'application du couple au trépan dans le cadre de l'intervalle du WOB appliqué au cours d'un tel forage dirigeable ne dépassent pas le couple fourni par le moteur, empêchant ainsi un blocage. 



   En ce qui concerne l'emplacement des dispositifs de coupe comportant des chanfreins de taille différente sur l'extérieur, et plus spécifiquement sur la face d'un trépan, les largeurs de chanfrein utilisées dans 

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 différentes régions de la face du trépan peuvent être sélectionnées en fonction de la redondance des dispositifs de coupe ou de la densité au niveau de ces emplacements. Une région centrale du trépan, par exemple dans un cône entourant la ligne médiane du trépan (voir figures 7 à 10 et la discussion ci-dessus), peut par exemple comporter un seul dispositif de coupe (permettant un certain chevauchement radial des dispositifs de coupe) au niveau de chacun des plusieurs emplacements s'étendant radialement vers l'extérieur de la ligne médiane ou de l'axe longitudinal du trépan.

   En d'autres termes, il y a seulement une   redondance"unique"de   dispositifs de coupe au niveau de tels emplacements du dispositif de coupe. Une région externe du trépan, dont les parties peuvent être caractérisées comme comprenant un nez, un flanc et un épaulement, peuvent d'autre part comporter différents dispositifs de coupe, pratiquement au niveau du même emplacement radial. Il peut être indiqué de prévoir trois dispositifs de coupe, pratiquement au niveau du même emplacement radial dans la région externe, donnant un redondance pratiquement triple des dispositifs de coupe.

   Dans une région de transition entre les régions interne et externe, par exemple au niveau de la limite entre le cône et le nez, il peut y avoir une redondance intermédiaire des dispositifs de coupe, par exemple une redondance pratiquement double, deux dispositifs de coupe pouvant aussi être agencés au niveau de pratiquement chaque emplacement radial dans cette région. 



   En mettant en relation la redondance des dispositifs de coupe avec la largeur du chanfrein pour des objectifs exemplaires dans le cadre de la présente invention, les dispositifs de coupe au niveau des emplacements à redondance unique peuvent avoir des largeurs de chanfrein comprises entre environ 0,76 mm et 1, 52 mm (0,030 et 0,060 pouce), ceux au niveau des emplacements à redondance double pouvant avoir des largeurs de chanfrein comprises entre environ 0,50 mm et 1,02 mm (0,020 et 0,040 pouce), les dispositifs de coupe au niveau des emplacements à redondance triple pouvant avoir des largeurs de chanfrein comprises entre environ 0,25 mm et 0,51 mm (0,010 et 0,020 pouce). 



   Des angles d'inclinaison des dispositifs de coupe en relation avec leurs position sur la face du trépan ont été discutés ci-dessus en référence aux figures 7 à 10. On comprendra toutefois que des différences dans les angles de chanfrein par rapport aux angles exemplaires de   450   décrits ci-dessus peuvent exiger des différences concernant les angles 

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 d'inclinaison arrière relatifs du dispositif de coupe utilisé dans les différentes régions de la face de coupe par rapport à ceux de l'exemple. 



   La présente invention a certes été décrite en référence à la forme de réalisation illustrée, mais les hommes de métier comprendront qu'elle n'est pas limitée à celle-ci et que de nombreuses additions, suppressions et modifications peuvent être apportées à l'invention illustrée, sans se départir de l'objectif de l'invention, comme revendiquée ci-dessous.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS 1. Trépan à lames rotatif pour le forage d'une formation souterraine, comprenant : un corps de trépan comportant un axe longitudinal et s'étendant radialement vers l'extérieur à partir de celui-ci vers une zone de front de taille, le corps du trépan comprenant en outre au moins une première région et une deuxième région sur une face devant être orientée vers la formation souterraine au cours du forage ;

   et plusieurs dispositifs de coupe agencés sur le corps du trépan dans les première et deuxième régions, les dispositifs de coupe comprenant chacun une face de coupe superabrasive ayant une forme géométrique présélectionnée et positionnée de façon pratiquement transversale à une direction du déplacement du dispositif de coupe au cours du forage, et englobant une arête de coupe agencée de sorte à s'engager dans la formation souterraine, la face de coupe d'au moins un dispositif de coupe agencé dans la première région ayant un chanfrein d'une largeur notablement accrue près de l'arête de coupe qu'un chanfrein adjacent à l'arête de coupe d'au moins un dispositif de coupe agencé dans la deuxième région., 2.

   Trépan à lames rotatif selon la revendication 1. dans lequel la première région comprend une zone plus proche de l'axe longitudinal du corps du trépan qu'une deuxième région.

   3. Trépan à lames rotatif selon la revendication a. dans lequel l'a première région est située dans un cône sur la face du corps du trépan, la deuxième région s'étendant au moins au-dessus d'un nez et d'un flanc sur la face du corps du trépan.

   4. Trépan à lames rotatif selon la revendication 3, dans lequel la EMI16.1 deuxième région s'étend vers la zone de front de taille du corps du trépan.

   5. Trépan à lames selon la revendication 1, dans lequel les faces de coupe superabrasives sont formées sur des tables à aggloméré compact de diamant potycnstattin. <Desc/Clms Page number 17> EMI17.1 6. Trépan à lames rotatif selon la revendication 5, dans lequel les tables q aggloméré compact de diamant polycrista11in sont supportées par des substrats métalliques.

   7. Trépan à lames rotatif selon la revendication 6, dans lequel la table du au moins un dispositif de coupe dans la deuxième région est plus fine que la table du au moins un dispositif de coupe dans la première région.

   8. Trépan à lames rotatif selon la revendication 1. dans lequel les chanfreins d'au moins une majeure partie des dispositifs de coupe dans la première région sont plus grands que les chanfreins d'au moins une majeure partie des dispositifs de coupe dans la deuxième région- 12. Trépan à lames rotatif selon la revendication 60. dans lequel la première région est plus proche de l'axe longitudinal du corps du trépan que la deuxième région, plusieurs des dispositifs de coupe de la deuxième région englobant des dispositifs de coupe plus proches de la première région ayant des inclinaisons arrière supérieures aux inclinaisons arrière des dispositifs de coupe plus éloignés de la première région.

   13. Trépan à lames rotatif selon la revendication 12. dans lequel la deuxième région s'étend de la première région vers la zone de front de taille. les dispositifs de coupe de la deuxième région, plus proches de la première région, ayant des inclinaisons arrière supérieures à celles des dispositifs de coupe de la deuxième région, plus proches de la zone de front de taille.

   14. Trépan à lames rotatif selon la revendication 60, englobant en outre une région limite sur la face du trépan agencée entre les première et deuxième régions, tes dispositifs de coupe agencés dans 1 a régi on limite ayant une inclinaison arrière intermédiaire entre les inclinaisons arrière des dispositifs de coupe de la première région et des dispositifs de coupe de la deuxième région.

   16. Trépan à lames rotatif selon la revendication 61, dans lequel la première région est plus proche de l'axe longitudinal du corps du repas que la deuxième région. les plusieurs dispositifs de coupe de la deuxième région englobant des dispositifs de coupe plus proches de la première région, ayant des inclinaisons arrière de chanfrein supérieures aux <Desc/Clms Page number 18> -. inclinaisons arrière du chanfrein des dispositifs de coupe plus éloignés de la première région.

   17, Trépan à lames rotatif selon la revendication 16, dans lequel la deuxième région s'étend de 1a première région vers 1 a zone de front de taille, les dispositifs de coupe de la deuxième région, plus proches de la première région, ayant des inclinaisons arrière de chanfrein supérieures aux inclinaisons arrière du chanfrein des dispositifs de coupe de la deuxième région, plus proches de la zone de front de taille.

   18. Trépan à lames rotatif selon la revendication 61. englobant en outre une région limite sur la face du trépan agencée entre les première et deuxième régions, les dispositifs de coupe agencés dans la région limite ayant une inclinaison arrière du chanfrein intermédiaire entre les inclinaisons arrière du chanfrein des dispositifs de coupe de la première région et des dispositifs de coupe de la deuxième région.

   19. Trépan à lames rotatif selon la revendication 1, dans lequel le corps du trépan englobe en outre plusieurs lames à orientation généralement radiale, s'étendant sur la face du trépan et vers la zone de front de taille, le au moins un dispositif de coupe de la première région et le au moins un dispositif de coupe de la deuxième région étant agencés sur les lames.

   21. Trépan a lames rotatif selon la revendication 62, dans lequel le au moins un dispositif de coupe de la première région comprend plusieurs dispositifs de coupe, le au moins un dispositif de coupe de la deuxième région comprenant plusieurs dispositifs de coupe. et les plusieurs dispositifs de coupe de la première région étant orientés à des inclinaisons arrière supérieures aux inclinaisons arrière des plusieurs dispositifs de coupe de la deuxième région.

   22. Trépan à lames rotatif selon 1a revendication 21. dans lequel 1a première région est plus proche de l'axe longitudinal que la deuxième région, les dispositifs de coupe de la deuxième région, agencés relativement plus près de ta première région, étant orientés à des inclinaisons arrière supérieures aux inclinaisons arrière des dispositifs de coupe de la deuxième région, agencés relativement plus loin de la première région. <Desc/Clms Page number 19> 23. Trépan à lames rotatif selon la revendication 62, dans lequel les angles de chanfrein du dispositif de coupe eu au moins un dispositif de coupe de la première région et du au moins un dispositif de coupe de la deuxième région sont pratiquement égaux.

   24. Trépan à lames rotatif selon fa revendication 1. dans lequel les plusieurs dispositifs de coupe comportent des axes longitudinaux, les chanfreins du au moins un dispositif de coupe de la première région et du au moins un dispositif de coupe de la deuxième région étant agencés à des angles pratiquement égaux par rapport à leurs axes longitudinaux respectifs. EMI19.1

   26. Trépan à lames rotatif selon la revendication 1, dans lequel la première région est agencée dans un cône sur la face du corps du trépan. la deuxième région s'étendant au moins au-dessus d'un nez sur la face du corps du trépan.

   27. Trépan à lames rotatif pour le forage d'une formation souterraine, comprenant : un corps de trépan comportant un axe longitudinal et s'étendant radialement vers l'extérieur à partir de celui-ci vers une zone de front de taille. le corps du trépan comprenant en outre une face destinée à être orientée vers la formation souterraine au cours du forage ;

   et plusieurs dispositifs de coupe agencés sur le corps du trépan audessus de la face au niveau de plusieurs emplacements radiaux s'étendant d'un point proche de l'axe longitudinal vers un point proche de la zone de front de taille, différents degrés de redondance des dispositifs de coupe existant parmi les plusieurs emplacements radiaux, les plusieurs dispositifs de coupe comprenant chacun une face de coupe superabrasive ayant une forme géométrique présélectionnée et positionnée de façon pratiquement transversale à une direction du déplacement du dispositif de coupe au cours du forage et englobant une arête de coupe agencée de sorte à s'engager dans la formation souterraine, au moins certains des plusieurs dispositifs de coupe ayant des chanfreins près de leurs arêtes de coupe ;

   et les chanfreins d'au moins certains des dispositifs de coup2 ayant des largeurs radiales généralement proportionnelles à un degré de la <Desc/Clms Page number 20> redondance des dispositifs de coupe près de leurs emplacements radiaux respectifs.

   29, Trépan à lames rotatif selon la revendication 64, dans lequel les largeurs des chanfreins sur au moins certains des dispositifs de coupe dans le cône représentent pratiquement trois fois les largeurs des chanfreins sur au moins certains des dispositifs de coupe sur le nez.

   31. Trépan à lames rotatif selon la revendication 64. dans lequel les dispositifs de coupe agencés le long d'une limite généralement annulaire entre le cône et le nez sur la face du trépan sont agencés radialement. de sorte à assurer une redondance pratiquement double 33. Trépan à lames rotatif pour le forage d'une formation souterraine, comprenant : un corps de trépan supportant une structure de coupe, composés de plusieurs dispositifs de coupe superabrasifs, au moins certains des dispositifs de coupe superabrasifs étant configurés de sorte à avoir différentes largeurs de chanfrein et orientés de sorte à établir EMI20.1 différentes caractéristiques du ROP par rapport au WOB pour le trépan audessous et au-dessus d'une valeur de seuil du WOB.

   34. Trépan à lames rotatif pour le forage d'une formation souterraine, comprenant un corps de trépan supportant une structure de coupe, composée de plusieurs dispositifs de coupe superabrasifs, au moins certains des dispositifs de coupe superabrasifs étant configurés de sorte a avoir différentes largeurs de chanfrein et orientés de sorte à établir différentes caractéristiques du TOB par rapport au WOB pour le trépan audessous et au-dessus d'une valeur de seuil du WOB.

   35. Trépan à lames rotatif pour le forage d'une formation souterraine, comprenant : un corps de trépan comportant un axe longitudinal et s'étendant radialement vers l'extérieur â partir de cela'-ci vers une zone de front de taille, le corps du trépan comprenant en outre au moins une première région et une deuxième région sur une face devant être orientée vers la formation souterraine au cours du forage ;

   et plusieurs dispositifs de coupe agencés sur le corps du trépan dans les première et deuxième régions. les dispositifs de coupe comprenant <Desc/Clms Page number 21> chacun une face de coupe superabrasive ayant une forme géométrique présélectionnée, avec un angle d'inclinaison arrière effectif présélectionné de la face de coupe, et positionnées de façon pratiquement transversale à une direction du déplacement du dispositif de coupe au cours du forage, et englobant une arête de coupe agencée de sorte a s'engager dans la formation souterraine,

   les faces de coupe respectives d'une majeure partie des dispositifs de coupe agencés dans la première région ayant des angles d'inclinaison arrière effectifs de la face de coupe notablement supérieurs aux angles d'inclinaison arrière effectifs de la face de coupe des faces de coupe respectives d'une majeure partie des dispositifs de coupe agencés dans la deuxième région.

   37, Trépan à lames rotatif selon la revendication 35. dans lequel la première région est située dans un cône sur la face du corps du trépan, la deuxième région s'étendant au moins au-dessus d'un nez et d'un flanc sur la face du corps du trépan, 38. Trépan à lames rotatif selon 1a revendication 37. dans lequel la deuxième région s'étend vers la zone de front de taille du corps du EMI21.1 trépan.

   39. Trépan à lames selon la revendication 35. dans lequel les faces de coupe superabrasives sont formées sur des tables à aggloméré compact de diamant polycristatlin.

   40. Trépan à lames rotatif selon la revendication 39. dans lequel les tables à aggloméré compact de diamant polycristallin sont supportées par des substrats métalliques.

   43, Trépan à lames rotatif selon la revendication 66, dans lequel la deuxième région s'étend de la première région vers la zone de front de taille, les dispositifs de coupe de la deuxième région, plus proches de la première région, ayant des inclinaisons arrière supérieures à celles des dispositifs de coupe de la deuxième région, plus proches de la zone de front de taille.

   44, Trépan à lames rotatif selon la revendication 35. englobant en outre une région limite sur la face du trépan agencée entre les première et deuxième régions, au moins un dispositif de coupe agencé dans la région limite ayant un angle d'inclinaison arrière effectif présélectionné de la face de coupe d'une valeur intermédiaire entre celles des angles <Desc/Clms Page number 22> d'inclinaison arrière effectifs présélectionnés de la face de coupe de la majeure partie des dispositifs de coupe de la première région et de la majeure partie des dispositifs de coupe de la deuxième région.

   45. Trépan à lames rotatif selon la revendication 35, dans lequel la première région comprend plusieurs dispositifs de coupe ayant des chanfreins, la deuxième région comprenant plusieurs dispositifs de coupe ayant des chanfreins, les plusieurs dispositifs de coupe de la première région ayant des chanfreins englobant des chanfreins orientés à des angles d'inclinaison arrière de chanfrein supérieur.

   aux angles d'inclinaison arrière de chanfrein des chanfreins des plusieurs dispositifs de coupe de la deuxième région ayant des chanfreins, les plusieurs dispositifs de coupe de la deuxième région ayant des chanfreins englobant des dispositifs de coupe plus proches de la première région ayant des angles d'inclinaison arrière de chanfrein des chanfreins supérieurs à ceux d'autres dispositifs de coupe ayant des chanfreins agencés dans la deuxième région, mais plus éloignés de la première région.

   47. Trépan à lames rotatif selon la revendication 45. dans lequel la deuxième région s'étend de la première région vers la zone de front de taille, les dispositifs de coupe de la deuxième région. plus proches de la première région ayant des chanfreins formant des angles d'inclinaison arrière de chanfrein supérieurs aux angles d'inclinaison arrière de chanfrein des dispositifs de coupe de la deuxième région ayant des chanfreins, plus proches de la zone de front de taille.

   48. Trépan à lames rotatif selon la revendication 45. englobant en outre une région limite sur la face du trépan agencée entre les première et deuxième régions, les chanfreins des dispositifs de coupe agencés dans la région limite ayant des chanfreins ayant chacun une inclinaison arrière du chanfrein intermédiaire entre celles des angles d'inclinaison arrière du chanfrein des dispositifs de coupe de la première région ayant des chanfreins et les dispositifs de coupe de la deuxième région ayant des chanfreins.

   49. Trépan à lames rotatif selon la revendication 35. dans lequel le corps du trépan englobe en outre plusieurs lames à orientation généralement radiale, s'étendant sur la face du trépan et vers la zone de front de taille. les dispositifs de coupe de la première région et les dispositifs de coupe de la deuxième région étant agencés sur les lames. <Desc/Clms Page number 23>

   50. Trépan à lames rotatif selon 1 a revendication 35, dans lequel les angles d'inclinaison arrière effectifs de la face de coupe des dispositifs de coupe sont déterminés au moins en partie par les angles d'inclinaison arrière des dispositifs de coupe, 51. Trépan a lames rotatif selon la revendication 50. dans lequel chacun des plusieurs dispositifs de coupe dans la première région sont orientés à des angles d'inclinaison arrière supérieurs à ceux de chacun des angles d'inclinaison arrière des plusieurs dispositifs de coupe dans la deuxième région.

   53. Trépan à lames rotatif selon la revendication 35, dans lequel au moins un dispositif de coupe de la première région et au moins un dispositif de coupe de la deuxième région englobent chacun un chanfrein, avec un angle d'inclinaison arrière du chanfrein présélectionné au niveau d'une périphérie de la face de coupe, les angles d'inclinaison arrière du chanfrein d'au moins un dispositif de coupe de la première région et d'au au moins un dispositif de coupe de la deuxième région étant pratiquement égaux.

   54. Trépan à lames rotatif selon la revendication 45, dans lequel les dispositifs de coupe ont des axes longitudinaux. les chanfreins des dispositifs de coupe de la première région ayant des chanfreins et des dispositifs de coupe de 1a deuxième région ayant des chanfreins étant agencés à des angles pratiquement égaux par rapport à leurs axes longitudinaux respectifs.

   55. Trépan à lames rotatif selon la revendication 35, dans lequel au moins un dispositif de coupe proche de la région de front de taille a une inclinaison arrière à un angle inférieur à un angle d'inclinaison arrière d'au moins un dispositif de coupe dans la première région.

   56. Trépan à lames rotatif selon la revendication 35, dans lequel la première région se situe dans un cône sur la face du corps du trépan, la deuxième région s'étendant au moins au-dessus d'un nez sur la face du corps du trépan, EMI23.1 57, Trépan à lames rotatif pour le forage de segments pratiquement linéaires et pratiquement non linéaires d'un trou de forage, à travers une formation souterraine, comprenant : <Desc/Clms Page number 24> EMI24.1 un corps de trépan ayant un axe longitudinal et une face destinée à être orientée vers la formation souterraine au cours du forage ;

   et plusieurs dispositifs de coupe agencés sur le corps du trépan audessus de la face, les plusieurs dispositifs de coupe comportant chacun EMI24.2 une face de coupe superabrasive ayant une forme géométrique présélectionnée et posit4 nL présélectionnée et positionnée de façon pratiquement transversale à la direction du déplacement du dispositif de coupe au cours du forage et englobant une arête de coupe agencée de sorte à s'engager dans une formation ;

   une majeure partie des dispositifs de coupe agencés près de Taxe longitudinal du corps du trépan ayant des angles d'inclinaison arrière supérieurs aux angles d'inclinaison arrière d'une majeure partie des dispositifs de coupe relativement plus éloignés de l'axe longitudinal. au moins un dispositif de coupe de la majeure partie des dispositifs de coupe relativement plus éloignes de Taxe longitudinal ayant un angle d'inclinaison arrière différent de celui d'au moins un autre dispositif de coupe de la majeure partie des dispositifs de coupe relativement plus éloignés de l'axe longitudinal, et suffisamment grands pour réduire notablement l'agressivité d trépan au-dessous d'une valeur de seuil du WOB appliqué.

   58. Trépan à lames rotatif pour le forage d'une formation souterraine, comprenant : un corps de trépan comportant un axe longitudinal et s'étendant radialement vers l'extérieur de celui-ci vers une région de front de taille, le corps du trépan comprenant en outre au moins une première région et une deuxième région sur une face devant être orientée vers la formation souterraine au cours du forage ;

   plusieurs dispositifs'de coupe agencés sur le corps du trépan dans les première et deuxième réglons, es dispositifs de coupe comprenant chacun une face de coupe. superabrasive, ayant une forme géométrique présélectionnée et positionnée de façon pratiquement transversale à une direction de déplacement du dispositif de coupe au cours du forage, et englobant une première arête de coupe. agencée de sorte à s'engager dans la formation souterraine, la face de coupe du au moins un dispos de coupe agencé dans la première région ayant près de la première arête de <Desc/Clms Page number 25> coupe un chanfrein notablement supérieur à un deuxième chanfrein adjacent à une deuxième arête de coupe d'au moins un dispositif de coupe agencé dans la deuxième région ;

   et au moins un dispositif de coupe agence près d'une limite entre les première et deuxième régions, et ayant un chanfrein d'une taille intermédiaire entre celles des chanfreins du au moins un dispositif de coupe dans la première région et du au moins un dispositif de couve dans la deuxième région.

   59. Trépan à lames rotatif pour le forage d'une formation souterraine, comprenant : un corps de trépan comportant un axe longitudinal et s'étendant radialement vers l'extérieur de celui-ci vers une région de front de taille, le corps du trépan comprenant en outre au moins une première région et une deuxième région sur une face devant être orientée vers la formation souterraine au cours du forage ;

   plusieurs dispositifs de coupe agencés sur le corps du trépan dans la première région et plusieurs dispositifs de coupe agencés sur le corps du trépan dans la deuxième région. les dispositifs de coupe comprenant chacun une face de coupe superabrasive ayant une forme géométrique présélectionnée et positionnée de façon pratiquement transversale à une direction du déplacement du dispositif de coupe au cours du forage, et englobant une première arête de coupe agencée de sorte à s'engager dans la formation souterraine. la face de coupe d'au moins un dispositif de coupe agencé dans la première région ayant près de la première arête de coupe un chanfrein notablement supérieur à un chanfrein adjacent à une deuxième arête de coupe d'au moins un dispositif de coupe agencé dans la deuxième région ;

   et une zone sur la face du trépan comprenant une région limite entre les première et deuxième régions englobant plusieurs dispositifs de coupe, au moins un des dispositifs de coupe dans la région limite ayant un chanfrein d'une taille similaire à celle des plusieurs dispositifs de coupe de la première région et au moins un autre des dispositifs de coupe dans la région limite ayant un chanfrein d'une taille similaire à celle des plusieurs dispositifs de coupe de la deuxième région. <Desc/Clms Page number 26>

   60, Trépan rotatif à lames pour le forage d'une formation souterraine. comprenant : un corps de trépan comportant un axe longitudinal et s'étendant radialement vers l'extérieur de celui-ci vsrs une région de front de taille, le corps du trépan comprenant en outre au moins une première région et une deuxième région sur une face devant être orientée vers la formation souterraine au cours du forage :

   plusieurs dispositifs de coupe agencés sur le corps du trépan dans la première région et plusieurs dispositifs de coupe agencés sur le corps du trépan dans la deuxième région, les dispositifs de coupe comprenant chacun une face de coupe superabrasive ayant une forme géométrique présélectionnée et positionnée de façon pratiquement transversale à une direction du déplacement du dispositif de coupe au cours du forage, et englobant une première arête de coupe agencée de sorte à s'engager dans la formation souterraine, la face de coupe du au moins un dispositif de coupe agencé dans la première région ayant près de la première arête de coupe un chanfrein notablement supérieur à un chanfrein adjacent à une deuxième arête de coupe d'au moins un autre dispositif de coupe agencé dans la deuxième région ;

   les plusieurs dispositifs de coupe de la première région étant orientés à des inclinaisons arrière supérieures aux inclinaisons arrière des plusieurs dispositifs de coupe de la deuxième région.

   61. Trépan à lames rotatif pour le forage d'une formation souterraine, comprenant ; un corps de trépan comportant un axe longitudinal et s'étendant radialement vers l'extérieur de celui-ci, vers une région de front de taille, le corps du trépan comprenant en outre au moins une première région et une deuxième région sur une face devant être orientée vers la formation souterraine au cours du forage ;

   plusieurs dispositifs de coupe agencés sur le corps du trépan dans la première région et plusieurs dispositifs de coupe agencés sur le corps du trépan dans la deuxième région, les dispositifs de coupe comprenant chacun une face de coupe superabrasive ayant une forme géométrique présélectionnée et positionnée de façon pratiquement transversale à une direction du déplacement du dispositif de coupe au cours du forage, et englobant une première arête de coupe agencée de sorte à s'engager dans la <Desc/Clms Page number 27> formation souterraine, la face de coupe d'au moins un dispositif de coupe agencé dans la première région ayant près de la première arête de coupe un chanfrein notablement supérieur à un chanfrein adjacent à une deuxième arête de coupe d'au moins un dispositif de coupe agencé dans la deuxième région ;

   les plusieurs dispositifs de coupe de la première région englobant des chanfreins orientés a des inclinaisons arrière supérieures aux inclinaisons arrière des chanfreins des plusieurs dispositifs de coupe de la deuxième région.

   62. Trépan a lames rotatif pour le forage d'une formation soutene, comprenant ; un corps de trépan comportant un axe longitudinal et s'étendant radialement vers l'extérieur de celui-ci. vers une région de front de taille, le corps du trépan comprenant en outre au moins une première région et une deuxième région sur une face devant être orientée vers la formation souterraine au cours du forage ;

   plusieurs dispositifs de coupe agencés sur le corps du trépan dans les première et deuxième régions, les dispositifs de coupe comprenant chacun une face de coupe superabrasive ayant une forme géométrique présélectionnée et positionnée de façon pratiquement transversale à une direction du déplacement du dispositif de coupe au cours du forage, et englobant une première arête de coupe agencée de sorte à s'engager dans la formation souterraine, la face de coupe d'au moins un dispositif de coupe agencé dans la première région ayant près de la première arête de coupe un chanfrein notablement supérieur à un chanfrein adjacent à une deuxième arête de coupe d'au moins un dispositif de coupe agencé dans la deuxième région,

   et les chanfreins du au moins un dispositif de coupe de la première région et du au moins un autre di sortit de coupe de la deuxième région étant orientés à des inclinaisons arrière déterminées en partie par l'angle de chanfrein et en partie par l'inclinaison arrière du dispositif de coupe.

   63. Trépan à lames rotatif pour le forage d'une formation souterraine, comprenant ; un corps de trépan comportant un axe longitudinal et s'étendant radialement vers T extérieur de celui-ci, vers une région de front de <Desc/Clms Page number 28> EMI28.1 taille, le corps du trépan comprenant en outre au moins une première région et une deuxième région sur une face devant être orientée vers la formation souterraine au cours du forage ;

   plusieurs dispositifs de coupe agencés sur le corps du trépan dans les première et deuxième régions, les dispositifs de coupe comprenant chacun une face de coupe superabrasive ayant une forme géométrique présélectionnée et positionnée de façon pratiquement transversale à une direction du déplacement du dispositif de coupe au cours du forage, et englobant une première arête de coupe agencée de sorte à s'engager dans la formation souterraine, la face de coupe d'au moins un dispositif de coupe agencé dans la première région ayant près de la première arête de coupe un chanfrein notablement supérieur à un chanfrein adjacent à une deuxième arête de coupe d'au moins un dispositif de coupe agencé dans la deuxième région :

   et le au moins un dispositif de coupe dans la première région ayant une inclinaison arrière avec un angle supérieur à celui du au moins autre dispositif de coupe dans la deuxième région, et englobant en outre au moins un autre dispositif de coupe additionnel proche de la zone de front de taille, ayant un chanfrein d'une talle correspondant à celle du au moins un dispositif de coupe dans la première région, et une inclinaison arrière avec un angle inférieur à l'angle d'inclinaison arrière du dispositif de coupe du au moins un dispositif de coupe dans la première région.

   64. Trépan à lames rotatif pour le forage d'une formation souterraine, comprenant ; un corps du trépan comportant un axe longitudinal et s'étendant radialement vers l'extérieur de celui-ci, vers une zone de front de EMI28.2 'taille, le corps du trépan comprenant en outre une face destinée à être orientée vers la formation souterraine au cours du forage, la face englobant un cône proche de l'axe longitudinal et un nez plus éloigné de l'axe longitudinal que le cône :

   plusieurs dispositifs de coupe agencés sur le corps du trépan sur la face au niveau de plusieurs emplacements radiaux s'étendant d'un point proche de l'axe longitudinal vers un point proche de la zone de front de taille, différents degrés de redondance des dispositifs de coupe existant <Desc/Clms Page number 29> parmi les plusieurs emplacements radiaux, les plusieurs dispositifs de coupe comprenant chacun une face de coupe superabrasive ayant une forme géométrique présélectionnée et positionnée de façon pratiquement transversale à une direction du déplacement du dispositif de coupe au cours du forage et englobant une arête de coupe agencée de sorte à s'engager dans la formation souterraine, au moins certains des plusieurs dispositifs de coupe ayant des chanfreins près de leurs arêtes de coupe ;

   et les chanfreins d'au moins certains des dispositifs de coupe ayant des largeurs radiales généralement proportionnelles à un degré de redondance des dispositifs de coupe près de ieurs emplacements respectifs, les largeurs radiales des chanfreins sur au moins certaines des dispositifs de coupe dans le cône ne représentant pas moins de trois fois les largeurs radiales des chanfreins sur au moins certains des dispositifs de coupe sur le nez.

   65. Trépan à lames rotatif pour le forage d'une formation souterraine. comprenant : un corps du trépan comportant un axe longitudinal et s'étendant radialement vers l'extérieur de celui-ci, vers une zone de front de taille, le corps du trépan comprenant en outre une face destinée à être orientée vers la formation souterraine au cours du forage, la face englobant un cône proche de l'axe longitudinal et un nez plus éloigné de l'axe longitudinal que le cône :

   plusieurs dispositifs de coupe agencés sur le corps du trépan sur la face au niveau de plusieurs emplacements radiaux s'étendant d'un point proche de l'axe longitudinal vers un point proche de la zone de front de taille, différents degrés de redondance des dispositifs de coupe exisiant parmi les plusieurs emplacements radiaux, les plusieurs dispositifs de coupe comprenant chacun une face de coupe superabrasive ayant une forme géométrique présélectionnée et positionnée de façon pratiquement transversale à une direction du déplacement du dispositif de coupe au cours du forage et englobant une arête de coupe agencée de sorte à s'engager dans la formation souterraine, au moins certains des plusieurs dispositifs de coupe ayant des chanfreins près de leurs arêtes de coupe ;

   et <Desc/Clms Page number 30> ) es cnanïreins a au moins certains des dispositifs de coupe ayant des largeurs radiales généralement proportionnelles à un degré de redondance des dispositifs de coupe près de leurs empl acements r5. di aux respectifs. et en outre les dispositifs de coupe dans le cône étant agencés radialement de sorte à assurer une redondance pratiquement simple, les dispositifs de coupe sur le nez étant agencés radialement de sorte à assurer une redondance pratiquement triple.

   66. Trépan à lames rotatif pour le forage d'une formation souterraine, comprenant : un corps de trépan comportant un axe longitudinal et s'étendant radialement vers l'extérieur à partir de celui-ci, vers une zone de front de taille, le corps du trépan comprenant en outre au moins une première région et une deuxième région sur une face devant être orientée vers la formation souterraine au cours du forage ;

   plusieurs dispositifs de coupe ayant des angles d'inclinaison arrière présélectionnés du dispositif de coupe agencés sur le corps du trépan dans les première et deuxième régions, les dispositifs de coupe comprenant chacun une face de coupe supersbrasive ayant une ferme géométrique présélectionnée et positionnée de façon pratiquement transversale à une direction du déplacement du dispositif de coupe au cours du forage, et englobant une arête de coupe agencée de sorte à s'engager dans la formation souterraine,

   les angles d'inclinaison arrière des dispositifs de coupe d'une majeure partie des plusieurs dispositifs de coupe agencées dans la première région ayant des angles d'inclinaison arrière supérieurs aux angles d'inclinaison arrière des dispositifs de coupe d'une majeure partie des plusieurs dispositifs de coupe agencés dans la deuxième région ; et les plusieurs dispositifs de coupe dans la deuxième région englobant des dispositifs de coupe plus proches de la première région, ayant des angles d'inclinaison arrière des dispositifs de coupe supérieurs aux angles d'inclinaison arrière d'autres dispositifs de coupe dans la deuxième région, mais plus éloignés de la première région.

   67. Trépan à lames rotatif selon la revendication 35, dans lequel les angles d'inclinaison arrière effectifs de la face de coupe des disposifs de coupe dans. les deux régions sont déterminés au moins en partie par <Desc/Clms Page number 31> l'angle d'inclinaison arrière des dispositifs de coupe, chacun des dispositifs de'coupe dans 1 a première région ayant des angles d'inclinaison arrière effectifs des dispositifs de coupe supérieurs aux angles d'inclinaison arrière effectifs de chacun des dispositifs de coupe dans la deuxième région :

   et les plusieurs dispositifs de coupe dans la deuxième région comprenant des dispositifs de coupe agencés relativement plus près de la première région, ayant des angles d'inclinaison arrière des dispositifs de coupe supérieurs aux angles d'inclinaison arrière des dispositifs de coupe d'autres dispositifs de coupe dans ! a deuxième région, mais plus éloignés de la première région.