BE865953A

BE865953A - Perfectionnements aux installations de forage

Info

Publication number: BE865953A
Application number: BE186770A
Authority: BE
Original assignee: Foraky
Priority date: 1978-04-13
Filing date: 1978-04-13
Publication date: 1978-07-31

Description


  "Perfectionnements aux installations de forage"

  
L'invention a pour objet un dispositif destiné à être associé à l'extrémité d'un tube de forage, en particulier pour le forage par battage.

  
On constate, lorsque l'on effectue des forages, en particulier en terrains du type argileux et en particulier lorsque ces forages sont de faible diamètre et sont réalisés suivant une direction sensiblement horizontale, qu'il est difficile de maintenir le tube de forage dans l'axe de forage que l'on s'est fixé.

  
L'invention a pour but de procurer un dispositif à fixer à l'extrémité du tube de forage et qui est destiné à rectifier toute variation de direction de l'extrémité du tube de forage par rapport à l'axe idéal de forage, des moyens indépendants du dispositif ou incorporés à ce dernier étant prévus pour détecter toute variation de direction susdite de l'extrémité du tube de forage.

  
A cet effet, suivant l'invention, ledit dispositif comprend un élément tubulaire, une tête de battage montée à une des extrémités de cet élément tubulaire, des moyens agencés à l'autre extrémité de ce dernier pour le raccorder au tube de forage dans le prolongement de celui-ci et des moyens agencés dans l'élément tubulaire pour déformer sélectivement ledit dispositif de telle sorte que sa trajectoire, dans le sol et sous l'action d'une force exercée suivant l'axe du tube de forage et dans le sens de ce dernier, puisse être commandée pour diverger par rapport à la direction prise par l'extrémité du tube de forage sur laquelle le dispositif est monté afin de corriger tout écart de cette direction par rapport à l'axe de forage choisi.

  
Suivant une forme de réalisation de l'invention, le dispositif comprend des moyens agencés pour détecter les variations de trajectoire du dispositif par rapport à l'axe de forage.

  
Suivant un mode de réalisation avantageux de l'invention, les moyens agencés pour déformer le dispositif sont montés à coulissement dans l'élément tubulaire et leur section est inférieure à celle du tube de forage afin de permettre le dégagement desdits moyens du dispositif et du tube de forage.

  
Suivant une forme de réalisation particulièrement avantageuse de l'invention, l'élément tubulaire présente, pour permettre de déformer le dispositif, des ailettes régulièrement  réparties sur sa périphérie, chacune de ces ailettes étant guidée dans un évidement prévu dans l'épaisseur de l'élément tubulaire et agencée pour pouvoir se déplacer, sous l'action des moyens susdits logés dans l'élément tubulaire pour déformer sélectivement e dispositif, entre deux positions extrêmes, une première posiion extrême dans laquelle l'ailette fait saillie par rapport  surface externe de l'élément tubulaire et une seconde position

  
 <EMI ID=1.1> 

  
ement précité.

  
D'autres détails et particularités de l'invention

  
 <EMI ID=2.1> 

  
:cire et qui représentent, à titre d'exemples non limita tifs , deux

  
 <EMI ID=3.1> 

  
La figure 1 est une vue en élévation, avec brisu- <EMI ID=4.1> 

  
be de forage.

  
La figure 2 est une vue analogue à la figure 1 dans quelle les éléments du dispositif suivant l'invention sent re&#65533;sentés dans une position différente de celle qu'ils occupent <EMI ID=5.1>  La figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne <EMI ID=6.1>  <EMI ID=7.1> 

  
 <EMI ID=8.1>  <EMI ID=9.1> 

  
Dans les différentes figures, les mêmes notations référence désignent des éléments identiques ou analogues.

  
Le dispositif 1 suivant l'invention et représenté dessins est destiné à être associé à l'extrémité 2 d'un tube forage 3 et comprend un élément tubulaire 4 vissé à l'extrémi2 du tube de forage, une tête de battage 5 montée à l'extrémité .'élément 4 opposée à son extrémité fixée au tube de forage, moyens 6 agencés pour détecter les variations de trajectoire dispositif 1 par rapport à l'axe de forage 7 et des moyens 8 :cés dans l'élément tubulaire 4 pour déformer sélectivement le dispositif, en fléchissant ledit élément tubulaire, de telle sorte que sa trajectoire dans le sol et sous l'action d'une force exercée suivant l'axe du tube de forage 3 et dans le sens du forage, puisse être commandée pour dévier,par rapport à la direction prise par l'extrémité du tube de forage sur lequel le dispositif est monté,

  
de manière à corriger tout écart de cette direction, détecté par

  
les moyens 6, par rapport à l'axe de forage 7. Les moyens 8 susdits, qui permettent de déformer l'élément tubulaire 4, sont maintenus dans ce dernier par un dispositif 9 d'ancrage et de positionnement, dit à pied d'ane et connu en soi, permettent de régler les positions longitudinale et angulaire desdits moyens 8 par rapport

  
à l'élément 4. Ces moyens 8, le dispositif 9 et les moyens de détection 6 sont agencés de manière à pouvoir être dégagés de l'élément tubulaire 4 et du tube de forage 3 soit pour les récupérer lorsque les opérations de forage sont terminées, soit pour remplacer temporairement les moyens 8 par un marteau pneumatique destiné à coopérer avec la tête de battage 5,par exemple lorsque des roches

  
se trouvent dans l'axe de forage.

  
Dans la forme de réalisation illustrée aux figures 1 

  
 <EMI ID=10.1> 

  
 <EMI ID=11.1> 

  
ment de 90[deg.] l'une par rapport à l'autre et décalées régulièrement suivant l'axe de l'élément. Chacune des ailettes 10 est guidée eL maintenue dans un évidement 11 prévu dans l'épaisseur de l'élément

  
 <EMI ID=12.1> 

  
 <EMI ID=13.1> 

  
 <EMI ID=14.1> 

  
 <EMI ID=15.1> 

  
tièrement logée dans l'évidement 11. Les évidements 11 et les ailettes 10 sont agencées pour que ces dernières se déplacent, sous l'action des moyens 8, suivant une direction perpendiculaire à l'axe 

  
 <EMI ID=16.1>  

  
 <EMI ID=17.1> 

  
de l'élément 4. Les quatre ailettes 10 sont identiques et leur face 13, destinée à faire saillie par rapport à l'élément 4, est cylindrique, le diamètre de cette face 13 étant sensiblement égal au diamètre externe de l'élément 4 et l'axe,de trace 14, de cette face 13 coupant l'axe de l'élément tubulaire, l'intersection de ces deux axes étant située entre l'ailette considérée et la tête de battage 5 et l'angle formé par ces deux axes étant de l'ordre de 15[deg.]. La face 15 des ailettes, opposée à leur face 13, est avantageusement pourvue de moyens 16 permettant de fixer l'ailette, de

  
 <EMI ID=18.1> 

  
 <EMI ID=19.1> 

  
 <EMI ID=20.1> 

  
Les moyens 8 destinés à déformer le dispositif en agissant sur les ailettes 10 et qui sont illustrés aux figures

  
1 à 3 comprennent une barre rigide 17, coaxiale à l'élément 4 et de section inférieure à la section interne dudit élément, des paliers 18 prévus dans l'élément 4 pour que la barre 17 puisse se déplacer à l'intérieur de l'élément 4 parallèlement à son axe et puisse tourner autour dudit axe pour être verrouillée, grâce au dispositif 9, suivant une position déterminée longitudinalement et angulairement par rapport aux ailettes 10 et des moyens 19 agencés pour prendre appui sur la barre 17 et sur les faces 15 

  
 <EMI ID=21.1> 

  
des ailettes 10. Ces moyens 19 sont constitués par des vérins

  
20 dont les cylindres 21 sont ménagés dans la barre 17 et qui sont répartis sur la périphérie de celle-ci pour être mis en concordance , lorsque la barre occupe sa position déterminée précitée, avec les ailettes 10. Ces vérins 20 sont agencés pour que leur tige de piston 21'se déplace, sous l'action d'un fluide sous . 

  
 <EMI ID=22.1> 

  
et pour que l'extrémité libre 23 de leur tige de piston puisse coopérer avec la face 15 des ailettes.La course des pistons est réglée de manière à ce que les vérins puissent amener les ailettes de leur seconde position extrême susdite à leur première position extrême. Des moyens connus en soi et non représentés étant en outre prévus pour sélectionner le ou les vérins 20 à mettre sous pression pour déformer l'élément tubulaire 4 dans le sens opposé

  
à la déviation prise par le dispositif 1. Les moyens de verrouillage 16 précités sont, comme illustrés aux dessins, constitués par une saillie 24 ménagée à l'extrémité libre 23 des tiges de piston et par une encoche 25 correspondante pratiquée dans les ailettes

  
10. Ces saillies et encoches sont agencées pour coopérer entre elles lorsque la barre occupe sa position déterminée précitée et pour être dégagées les unes des autres lorsque l'on désire dégager les moyens 8 de l'élément tubulaire 4, la course des pistons des vérins 20 étant bien entendu réglée de manière à ce que l'extrémité libre 23 des tiges de piston puissent occuper une position telle que la barre et les vérins qu'elle porte puisse coulisser suivant son axe dans l'élément tubulaire 4. Pour faciliter la déviation et l'enfoncement du tube de forage 3, l'élément tubulaire 4 a avantageusement un diamètre externe légèrement supérieur au diamètre externe du tube de forage.

  
Les moyens 8 susdits agissant sur les ailettes 10 et qui sont représentés à la figure 4 comprennent une barre rigide
17, des paliers 18 et un dispositif 9 tels que décrits ci-dessus. Ils comprennent en outre un vérin rotatif 26, commandé par un fluide sous pression, agencé pour faire tourner la barre 17 autour de son axe, ainsi que des moyens 19 agencés pour prendre appui 

  
sur la barre 17 et sur la face 15 d'une des ailettes 10, ces der- 

  
 <EMI ID=23.1>  <EMI ID=24.1> 

  
 <EMI ID=25.1> 

  
ménagé dans la barre 17 et dont la tige de piston 21'est perpendi-culaire à l'axe de la barre. Ce vérin 20 est agencé pour que,

  
 <EMI ID=26.1> 

  
qu'elle est orientée à l'aide du vérin rotatif 26 pour disposer

  
le vérin en regard de l'ailette 10 choisie, l'extrémité libre

  
23 de la tige du piston puisse venir en contact avec la face 15

  
de cette ailette pour déplacer cette dernière.

  
Lorsque le dispositif 1, dans sa forme de réalisation illustrée aux figures 1 à 3, dévie de sa trajectoire, cette déviation est détectée et mesurée par les moyens 6. A partir des indications données par ces derniers, on sélectionne le ou les vérins 20 à actionner pour rétablir le dispositif dans sa trajectoire et on met sous pression le ou les vérins 20 de manière à déplacer la ou les ailettes 10 correspondantes pour qu'elles fassent saillie, d'une hauteur déterminée en fonction de la déviation constatée, par rapport à l'élément tubulaire 4 pour forcer le dispositif à dévier pour reprendre sa trajectoire suivant l'axe de forage.

  
Lorsque le dispositif 1, dans sa forme de réalisation illustrée à la figure 4, dévie de sa trajectoire, on met

  
sous pression, d'après les indications fournies par les moyens

  
6, le vérin rotatif 26 pour qu'il fasse tourner la barre 17 autour de son axe de manière à amener la tige de piston 21'du vérin
20 en regard de l'ailette 10 à commander pour corriger la déviation constatée, le vérin 20 étant ensuite mis sous pression pour déplacer cette ailette dans son logement pour qu'elle fasse saillie

  
par rapport à l'élément tubulaire pour forcer le dispositif 1 à

  
 <EMI ID=27.1> 

  
 <EMI ID=28.1> 

  
Dans les deux formes de réalisation montrées aux ' dessins, la barre 17 est supportée par la tête de battage 5, cette

  
 <EMI ID=29.1> 

  
gé dans ce dernier, une cavité 28 étant prévue dans cet appendice 27 pour recevoir l'extrémité 29 de la barre 17. De plus, l'appendice 27 de la tête de battage 5 et l'élément 4 sont agencés pour que l'appendice puisse coulisser dans ce dernier suivant une direction parallèle à son axe et sur une distance inférieure à la longueur de l'appendice.

   L'élément tubulaire 4 est agencé pour recevoir, lorsque les moyens 8 sont dégagés du dispositif 1 , un marteau pneumatique dont l'extrémité vient se loger dans la cavité 28 et qui prend appui sur l'appendice. 27 de la tête de battage, ce marteau pneumatique étant destiné à être utilisé temporairement pour faire pénétrer cette tête de battage dans les roches se trouvant dansl'axe de forage, des canalisations 30 étant prévues dans le dispositif pour le fluide sous pression commandant ledit marteau pneumatique, ainsi que des caralisations 31 et32 pour les vérins 20 et 26.

  
Les moyens de détection 6 montrés schématiquement

  
à la figure 4 peuvent être constitués par une source lumineuse montée dans le dispositif 1 et agencée pour émettre un rayon orienté dirigé à travers le tube de forage 3 dans le sens opposé au forage et par un ensemble de cellules photo-électriques agencées à l'extérieur du tube 3 et dans l'axe de celui-ci pour détecter et mesurer les déviations du rayon précité.

  
Ces moyens de détection 6 pourraient également être constitués soit par un gyroscope, soit par un compas gyroscopique ou encore par un niveau d'eau monté dans le dispositif 1, des moyens connus en soi étant prévus pour transformer les indications en provenance de l'engin utilisé et pour transmettre ces signaux à

  
un appareil de contrôle et de mesure prévu à l'extérieur du tube de forage.

  
Il doit être entendu que l'invention n'est nullement limité aux formes de réalisation décrites et que bien des modifications peuvent être apportées à ces dernières sans sortir du cadre du présent brevet. 

REVENDICATIONS.

  
1. Dispositif destiné à être associé à l'extrémité d'un tube de forage, en particulier pour forage par battage, carac-

  
 <EMI ID=30.1> 

  
tage montée à une des extrémités de cet élément tubulaire, des moyens agencés à l'autre extrémité de ce dernier pour le raccorder au tube de forage dans le prolongement de celui-ci et des moyens agencés dans l'élément tubulaire pour déformer sélectivement ledit dispositif de telle sorte que sa trajectoire, dans le

  
sol et sous l'action d'une force exercée suivant l'axe du tube de forage et dans le sans de ce dernier, puisse être commandée pour diverger par rapport à la direction prise par l'extrémité du tube de forage sur laquelle le dispositif est monté afin de corriger tout écart de cette direction par rapport à l'axe de forage choisi.

Claims

2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens agencés pour détecter les variations de trajectoire du dispositif par rapport à l'axe de forage.

3. Dispositif-suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens agencés pour déformer le dispositif sont montés à coulissement dans l'élément tubulaire et leur section est inférieure à celle du tube de forage afin de permettre le dégagement desdits moyens du dispositif et

du tube de forage.

4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément tubulaire présente, pour permettre de déformer le dispositif,des ailettes régulièrement réparties sur sa périphérie, chacune de ces ailettes étant guidée et <EMI ID=31.1>

pour pouvoir se déplacer, sous l'action des moyens sudits logés

dans l'élément tubulaire pour déformer sélectivement le dispositif, entre deux positions extrêmes, une première position extrême dans laquelle l'ailette fait saillie par rapport à la surface externe

de l'élément tubulaire et une seconde position extrême dans laquelle l'ailette est logée entièrement dans l'évidement précité.

5. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend quatre ailettes décalées de 90[deg.] l'une par rapport à l'autre.

6. Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que les évidements et les ailettes sont agencés pour que ces dernières se déplacent, entre leurs deux positions extrêmes précitées,suivant une direction perpendiculaire à l'axe de l'élément tubulaire.

7. Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la face de chacune des ailettes destinée à faire saillie par rapport à l'élément tubulaire est cylindrique , le diamètre de cette face étant sensiblement égal au dianètre externe de l'élément tubulaire et l'axe de ladite face coupant l'axe dudit élément tubulaire , l'intersection des deux axes étant située entre l'ailette considérée et la tête de battage.

8. Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que l'angle formé par l'axe de ladite face et l'axe de l'élément tubulaire est de l'ordre de 15[deg.].

9. Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendi-

<EMI ID=32.1>

à la face cylindrique de cette dernière est pourvue de moyens permettant de fixer l'ailette, d'une manière amovible, aux moyens précités prévus pour déformer le dispositif, les évidements susdits réalisés dans l'élément tubulaire pour recevoir les ailettes étant agencés pour livrer passage à ces derniers moyens.

10. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 4 à 9, caractérisé en ce que les moyens agencés dans l'élément tubulaire pour déformer sélectivement le dispositif comprennent une barre rigide, coaxiale à l'élément tubulaire et de section

<EMI ID=33.1>

prévus dans ledit élément tubulaire pour que la barre puisse se déplacer à l'intérieur dudit élément parallèlement à son axe et puisse tourner autour de ce dernier, le dispositif comprenant en outre des moyens pour verrouiller la barre dans une position déterminée par rapport aux ailettes précitées, cette barre supportant des moyens agencés pour prendre appui sur la barre et sur

les ailettes de manière à déplacer ces dernières entre leur deux positions extrêmes précitées.

11. Dispositif suivant la revendication 10, caractérisé en ce que les moyens agencés pour prendre appui sur la barre et sur les ailettes sont constitués par des vérins associés à la barre et répartis sur la périphérie de cette dernière pour pouvoir être amenés en correspondance avec les ailettes, ces vérins étant agencés pour que leur tige de piston se déplace, sous l'action d'un fluide sous pression, suivant une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe de la barre et pour que l'extrémité libre de cette tige de piston puisse coopérer avec la face de l'ailette correspondante opposée à la face cylindrique de cette dernière,

la course du piston étant telle qu'il puisse amener l'ailette de sa seconde position extrême susdite à sa première position extrême, des moyens d'amenée de fluide sous pression étant prévus pour chacun des vérins ainsi que des moyens de répartition du fluide pour permettre de sélectionner le ou les vérins à mettre sous pression pour déformer l'élément tubulaire dans le sens opposé à la déviation prise par le dispositif.

12. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 4 à 9, caractérisé en ce que les moyens agencés dans l'élément tubulaire pour déformer sélectivement le dispositif comprennent une barre rigide, coaxiale à l'élément tubulaire et de section inférieure à la section de ce dernier, des moyens de guidage pour amener cette barre en une position déterminée longitudinalement par rapport à l'axe de l'élément tubulaire et pour permettre la rotation de la barre autour de son axe, un vérin rotatif,commandé par un fluide sous pression,agencé pour faire tourner la barre autour de son axe et des moyens agencés pour prendre appui sur la barre et sur une des ailettes précitées de manière à déplacer cette ailette entre ses deux positions extrêmes susdites.

13. Dispositif suivant la revendication 12, caractérisé en ce que les moyens susdits agencés pour prendre appui sur la barre et sur une des ailettes est constitué par un vérin associé à la barre et dont la tige de piston est sensiblement perpendiculaire à l'axe de ladite barre, ce vérin étant agencé pour que, lorsque la barre occupe sa position déterminée susdite et qu'elle est orientée à l'aide du vérin rotatif pour disposer le vérin en regard de l'ailette choisie, l'extrémité libre de la tige de piston puisse être verrouillée aux moyens précités prévus sur la face de l'ailette opposée à la face cylindrique de cette dernière.

14. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que l'élément tubulaire a un diamètre externe supérieur au diamètre externe du tube de forage.

15. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que la tête de battage présente un appendice, coaxial à l'élément tubulaire, engagé dans ce dernier, lesdits élément tubulaire et appendice étant agencés pour que ce dernier puisse coulisser dans l'élément suivant en direction parallèle à son axe et sur une distance inférieure à Jalon-

<EMI ID=34.1>

gueur de l'appendice.

16. Dispositif suivant la revendication 15, caractérisé en ce que l'appendice susdit présente une cavité, coaxiale à l'appendice et située à l'opposé de la tête de battage propre-ment dite, avec les parois de laquelle coopère l'extrémité correspondante de la barre susdite.

17. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 3 à 16, caractérisé en ce que l'élément tubulaire est agencé pour recevoir, lorsque les moyens précités prévus pour déformer sélectivement le dispositif sont dégagés de l'élément tubulaire,

un marteau pneumatique destiné à prendre appui sur la tête de battage, des moyens étant prévus sur le dispositif pour l'alimentation dudit marteau pneumatique en fluide sous pression.

18. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 à 17, caractérisé en ce que les moyens agencés pour détecter les variations de trajectoire du dispositif par rapport à l'axe de forage sont constitués par une source lumineuse montée

dans le dispositif et agencée pour émettre un rayon orienté dirigé

à travers le tube de forage dans le sens opposé au forage et par

un ensemble de cellules photo-électriques agencées à l'extérieur

du tube de forage et dans l'axe de ce dernier pour détecter les déviations du rayon précité.

19. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 à 17, caractérisé en ce que les moyens agencés pour dé- tecter les variations de trajectoire du dispositif par rapport à l'axe de forage sont constitués par un gyroscope ou un compas gyroscopique monté dans le dispositif, des moyens étant prévus pour transformer les indications en provenance du gyroscope ou compas gyroscopique en signaux et pour transmettre ces signaux, un appareil de mesure étant également prévu à l'extérieur du tube de forage pour capter les signaux susdits.

20. Dispositif suivant l'une quelconque des revendi- cations 2 à 17, caractérisé en ce que les moyens agencés pour détecter les variations de trajectoire du dispositif par rapport à l'axe de forage sont constitués par un niveau d'eau monté dans le dispositif, des moyens étant prévus pour transformer les indications en provenance du niveau d'eau en signaux et pour transmettre ces signaux, un appareil de mesure étant également prévu à l'extérieur du tube de forage pour capter les signaux susdits.

21. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 3 à 20, caractérisé en ce que les moyens agencés pour détecter les variations de trajectoire du dispositif par rapport à l'axe de forage sont fixés sur les moyens susdits agencés pour déformer le dispositif afin de pouvoir être dégagés du dispositif et du tube de forage en même temps que ces derniers moyens.

22. Dispositif tel que décrit ci-avant ou représenté aux dessins annexés.