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INSTALLATION POUR LA MANOEUVRE DES TIGES D'UN FORAGE ROTATIF;
La présente invention est relative à une installation pour la manoeuvre des tiges d'un forage rotatif, du type comprenant, d'une part, un moteur qui descend avec la tige supérieure pendant l'enfoncement de celle-ci et, d'autre part, un appareil de levage qui permet de faire remonter le moteur et les tiges.
On a déjà proposé une installation de forage de ce genre dans laquelle le moteur et un réducteur de vitesse sont montés directement sur la tige de forage supérieure dans l'axe de celle-ci. Le moteur et le réducteur de vitesse sont suspendus au câble d'un treuil passant sur une poulie de renvoi supportée par un trépied dans l'axe du trou à forer. En outre, la réaction exercée par le moteur est transmise à un point fixe disposé sur le côté, par l'intermédiaire d'un dispositif télescopique incliné dont un des éléments coulisse dans l'autre. Cette installation présente l'inconvénient de nécessiter le guidage à la main des tubes et du mécanisme de commande qui a tendance à s'écarter de l'axe du trou.
On connaît également des installations de forage à rotation dans lesquelles un plateau horizontal mis en rotation par un moteur porté par un chariot pouvant être écarté horizontalement du trou est traversé par la tige de forage supérieure. Sur celle-ci,est serré un carcan qui peut glisser au cours de la descente le long de broches verticales solidaires du plateau susdit. Ces broches, dont la longueur n'est qu'un sous-multiple de celle de chaque tige de forage, servent à entrainer le carcan et les tiges de forage en rotation. La tige de forage supérieure est surmontée d'une tëte d'injection suspendue au câble d'un treuil passant sur une poulie de renvoi portée par un trépied. Le carcan susdit doit être déplacé le long de la tige supérieure de forage chaque fois que celle-ci a descendu d'une longueur égale à la longueur utile des broches susdites.
On connaît également des installations de forage à rotation dans lesquelles un plateau horizontal actionné comme dans le cas précédent est
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traversé par une tige verticale qui sert à l'entraînement des tiges de forage. Cette tige d'entraînement peut coulisser suivant son axe mais est entraînée en rotation par le plateau susdit. Dans ce cas, la tête d'injection est montée à l'extrémité supérieure de cette tige d'entraînement et est suspendue au câble d'un treuil tandis que la tige de forage supérieure est vissée à l'extrémité inférieure de la tige qui traversa le plateau susdit.
Cette installation présente l'inconvénient de nécessiter, pour la mise en place d'une nouvelle tige de forage, le relèvement de la dernière tige en place, l'enlèvement de la tige d'entraînement, la fixation de la nouvelle tige de forage et l'abaissement de l'ensemble assez bas pour pouvoir rentrer dans le plateau horizontal.
On connaît enfin des installations de forage dans lesquellesla tige de forage supérieure porte la tête d'injection à son extrémité supérieure et est immobilisée par des clames de serrage par rapport à un manchon qu'elle traverse et qui peut coulisser dans l'axe du plateau tournant bien qu'il soit entrainé par celui-ci. La tête d'injection est suspendue au câble du treuil qui permet de faire remonter les tiges de forage.
Par le fait que le manchon de cette installation est relativement court, il faut souvent déplacer les clames. De plus, le manchon constitue un organe encombrant au-dessus du trou.
La présente invention a comme objet une installation de forage du type susdit donnant lieu simultanément aux avantages suivants :
1 ) chaque tige de forage peut être enfoncée sur toute sa longueur sans qu'il soit nécessaire de déplacer des clames ou de mettre sur le côté une tige d'entraînement;
2 ) la dernière tige mise en place peut être mise en rotation sans que l'on ait besoin d'une réserve en profondeur telle que celle qui est nécessaire pour descendre la tige de réserve dans le plateau d'entraînement de certaines installations connues;
3 ) le moteur peut être utilisé pour dévisser la tête de forage de la tige de forage supérieure, pour visser cette tête sur une nouvelle tige et ensuite celle-ci sur la dernière tige de forage mise en place. il peut également être utilisé pour faire les opérations inverses.
Certains appareils élévateurs employés conjointement avec les autres installations de forage ne sont donc plus nécessaires;
4 ) la réaction du moteur est supportée par la même pièce que celle grâce à laquelle on peut faire monter les tiges de forage;
5 ) la tête d'injection est immobilisée par rapport à la partie fixe du mécanisme moteur et empêche l'entraînement en rotation du tuyau fle- xible d'injection parcouru par le liquide,-
6 ) l'injection indirecte, c'est-à-dire l'envoi d'eau sous pression à l'extérieur de la tige de forage et son retour à l'intérieur de celle-ci peut être effectuée très facilement par le fait qu'il n'y a pas de tige d'entraînement qui pénètre dans le trou de forage; mètre ; 7 ) l'entrée du puits est toujours libre, quel que soit son diamètre;
8 ) le forage peut être effectua en remontant, dans le cas où le trou serait rebouché au-dessus de l'outil de forage, ce qui n'est pas possible dans une installation avec une tige d'entraînement;
A cet effet, l'installation de forage à rotation suivant l'invar - tion est caractérisée en ce que le moteur est fixé à un châssis qui peut pivoter latéralement par rapport à un chariot mobile le long d'un guide vertical qui empêche en même temps ce chariot de tourner autour de lui, en ce que ce chariot peut être déplacé le long du guide par l'appareil de levage susdit, en ce que, dans le châssis susdit, est monté un tube qui peut être fixé sur la tige supérieure,
être mis en rotation par le moteur et être dé-
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placé en hauteur avec celui-ci par le châssis dans lequel il est monté et en ce que ce tube est pourvu d'au moins une tête d'injection immobilisée par rapport au châssis et présentant un bourrage entre elle et le tube.
L'invention est également relative à une installation de forage pour la manoeuvre des tiges d'un forage rotatif comprenant un guide du mou- vement axial des tiges. Elle a pour but de faciliter le rabattement et éven- tuellement le transport de cette installation.
Dans l'installation suivant l'invention, le guide susdit est con- stitué par un mât qui porte les autres organes de l'installation et qui est monté sur une plate-forme. En outre, le centre de gravité de l'ensemble constitué par la plate-forme, par le mât et par les organes portés par ce- lui-ci est situé plus bas que l'axe d'une portion de cylindre disposée à côté de la base de la dite plate-forme.
De préférence, elle est équipée de deux roues coaxiales disposées au voisinage de la plate-forme susdite de façon à venir en contact avec le sol quand on rabat le mât horizontalement en faisant rouler la portion cy- lindrique susdite sur le sol.
L'invention est également relative à une installation de forage pour la manoeuvre des tiges d'un forage rotatif comprenant un réservoir de décantation de l'eau qui sert à faire remonter les déblais autour des ti- ges de forage.
Dans les installations de ce genre connues, l'extrémité supérieure du trou est pourvue d'un tube qui s'étend assez profondément dans le trou pour empêcher que l'eau parvienne à la surface du sol à l'extérieur de ce tube. Celui-ci déverse l'eau qu'il regoit dans une goulotte qui la conduit dans un réservoir de décantation enterré dans le sol à une certaine distance du trou.
Avant de commencer un forage, on est donc obligé de mettre le tube susdit et le réservoir de décantation dans le sol et de les raccorder par la goulotte susdite.
Au contraire, l'installation suivant l'invention permet de commencer le forage aussitôt que la première tige de forage est en place par le fait qu'elle comprend, à sa partie inférieure, d'une part, le réservoir de décantation susdit et, d'autre part, un tube d'amenée de l'eau dans ce réservoir, qui pénètre de manière étanche, dans la partie supérieure du trou de forage.
De préférence, la partie du tube susdit qui pénètre dans le trou de forage est entourée d'une chambre à air qui est aplatie sur le sol sous le poids de l'installation et assure, de ce fait, l'étanchéité entre le trou de forage et le tube susdit.
D'autres particularités et détails de l'invention apparaîtront au cours de la description des dessins annexés au présent mémoire, qui représentent schématiquement, et à titre d'exemple seulement, trois formes d'exécution de la tête de forage suivant l'invention.
La figure 1 est une vue en élévation, après coupe longitudinale partielle, d'une première forme d'exécution.
La figure 2 est une vue en perspective d'une variante d'un détail de l'installation suivant la figure 1.
La figure 3 est une vue en élévation d'une autre installation de forage suivant l'invention.
Dans ces différentes figures, les mêmes notations de référence désignent des éléments identiques.
L'installation de forage représentée à la figure 1 comprend un moteur 2 fixé sur un châssis 3. Celui-ci peut pivoter latéralement autour d'un pivot 4 par rapport à un chariot 5 qui est mobile le long d'un guide
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vertical 6 formé par un mät. Le chariot est emboîte sur ce mât de façon à ne pas pouvoir tourner dans un plan horizontal autour de lui. Cette rotation est, par exemple, empêchée par une clavette fixée dans le chariot et engagée dans une rainure longitudinale du mât de façon à pouvoir y coulisser.
Le chariot 5 est suspendu à un câble 7 passant sur deux poulies de renvoi 8 montées à l'extrémité supérieure du mât 6. Ce câble s'enroule sur le tambour 9 d'un treuil qu'on peut actionner, par exemple, par une manivelle 10.
Dans le châssis 3 est monté un tube vertical 11 qui est mobile avec ce châssis le long du mât 6. Ce tube peut être mis en rotation par le moteur 2 par l'intermédiaire d'un réducteur de vitesse constitué par des engrenages 12 et 13. L'extrémité inférieure du tube 11 est taraudée en 14 de façon à pouvoir être fixée sur la tige supérieure de forage 15 par vissage.
En-dessous du châssis 3, est montée une tête d'injection 16 pourvue de bourrages 17 et 18 entre elle et le tube 11. Cette tête d'injection est immobilisée par rapport au châssis 3 par des bras 19. De cette façon, un tuyau souple 20 raccordé à la tête d'injection ne peut pas être entrainé en rotation avec le trbe 11. Des lumières 21 sont ménagées dans le tube 11 à l'intérieur de la të@e d'injection 16 pour amener l'eau dans le tube de forage.
Le tube 11 peut également être pourvu d'une tête d'injection à son extrémité supérieure et dans son axe. Une tête de ce genre est représentée en 22. Cette tête est également immobilisée par rapport au châssis 3 à l'aide de bras 23 et est pourvue d'un bourrage 24 entre elle et le tube. Un tuyau flexible 25 y est raccordé.
Il va de soi que lorsque la tête d'injection 16 est utilisée, l'extrémité supérieure du tube 11 est obturée.
Grâce au pivot 4, on peut amener le tube 11 horizontalement. Si, lorsque ce tube est dans cette position, on descend le chariot 5 le long du mât 6, on peut, en faisant tourner le moteur 2, visser la tête sur une nouvelle tige qu'on désire ajouter à celles déjà en place. Il suffit alors de relever la tête de forage pour que le vissage de cette nouvelle tige sur la dernière tige en place puisse être effectué à l'aide du moteur.
Si on désire retirer les tiges de forage du puits, on monte sur le tube 11 des clames 26 qui permettent d'entraîner la tige supérieure 15 en sens inverse de celui utilisé pendant le forage. Cette rotation peut être obtenue facilement si le moteur 2 est un moteur réversible. Les clames 26 empêchent que le tube 11 se dévisse de la tige 15 pendant cette rotation. Après dévissage de la tige 15 à son extrémité inférieure, on peut, en faisant pivoter le châssis 3 autour du pivot 4, amener cette tige supérieure horizontalemert sur le côté de l'installation de forage, enlever les clames 26 et dev@@@er le tube 11 à l'aide du moteur 2 pendant qu'on maintient la tige 15 immobile.
Il suffit ensuite de revisser le tube 11 sur la tige de forage supérieure encore en place pour continuer le relèvement des cutils de forage.
Lorsqu'on utilise la tête d'injection 16, on ne peut effectuer le nettoyage du puits que par injection directe dans l'axe des tiges de forage. Au contraire, lorsqu'on utilise la tête d'injection 22, on peut effectuer aussi bien le nettoyage par injection indirecte que par injection directe parce que le noyau qui remonte dans l'axe des tiges de forage en cas d'injection indirecte,peut être évacué facilement par le tuyau souple 25.
L'installation représentée à la figure 1 comprend, en outre, un anneau 27 fixé au châssis 3 et dans lequel on peut faire passer un crochet 28 montré à l'extrémité inférieure d'un câble 29 dont l'autre extrémité est fixée à la partie supérieure du mât 6. Ces éléments sont disposés de façon telle que si après avoir engagé le crochet 28 dans l'anneau 27, on fait
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descendre le chariot 5, le châssis 3 est obligé de pivoter latéralement au- tour do son pivot 4.
Le châssis 3 peut également être réuni au chariot 5 de la fagon schématisée à la figure 2 où on voit que le pivot horizontal 4 est solidai- re d'un autre pivot 30 qui lui est perpendiculaire et qui est lui-même mou- lé dans le chariot 5. Avec une double articulation de ce genre, on peut donc faire pivoter le châssis 3 dans deux plans verticaux perpendiculaires l'un à l'autre.
A la figure 3, on a représenté une autre installation de forage suivant l'invention dans laquelle le mât 6 est monté sur une plate-forme 31. A côté de la base plane 32 de cette plate-forme, est disposée une portion d'un cylindre 33. Le centre de gravité 34 de 1 ensemble constitué par la plate-forme, par le mât et par les différents organes portés par celuici (parmi lesquels le moteur servant à faire tourner les tiges de forage et un appareil de levage de ces tiges) est situé plus bas que l'axe 35 de la partie cylindrique 33.
Il en résulte que, pendant le forage, l'installation repose d'une manière stable en présentant son centre de gravité au-dessus de la partie plane 32 de sa base. Si on veut coucher le mât avec tous les organes qu'il porte en vue de faciliter son transport, il suffit de faire rouler la partie cylindrique 33 au contact du sol.
Le transport de l'ensemble couché peut se faire aisément grâce à deux roues coaxiales dont une est désignée par 36, ces deux roues étant disposées au voisinage de la partie cylindrique 33 de façon à venir en contact avec le sol quand on rabat le mât horizontalement.
L'installation de forage suivant l'invention comprend, en outre, à sa partie inférieure, un réservoir 37 dans lequel l'eau qui sert à faire remonter les déblais autour des tiges de forage est amenée par un tube 38 dont le diamètre est suffisante pour permettre le passage de l'outil de forage, Ce tube présente son extrémité supérieure 39 au-dessus du niveau d'un réservoir 40 par lequel s'écoule l'eau qui s'est décantée dans le réservoir 37.
Le tube 38 pénètre de manière étanche dans la partie supérieure du trou de forage par le fait qu'il est entouré, en-dessous du réservoir 37, d'une chambre à air 41. Celle-ci est disposée de fagon à s'aplatir sur le sol autour de l'extrémité supérieure du trou de forage, sous le poids de l'installation.
Il est évident que l'invention n'est pas exclusivement limitée aux formes d'exécution représentées et que bien des modifications peuvent être apportées dans la forme, la disposition et la constitution de certains des éléments intervenant dans sa réalisation, à condition que ces modifi- cations ne soient pas en contradiction avec l'objet de chacune des revendications suivantes.
Il va de soi, par exemple, que le déplacement latéral du châssis 3 et des éléments qu'il porte pourrait se faire autour d'une autre articu- lation qu'un pivot. On pourrait, par exemple, utiliser entre ce châssis et le chariot 5 une rotule à déplacement latéral limité ou un cardan.
De même, la tête d'injection 16, au lieu d'être disposée en-dessous du châssis 3, pourrait l'être au-dessus de ce châssis. Au lieu d'un moteur réversible 2, on pourrait utiliser un inverseur entre ce moteur et l'engrenage 13 calé sur le tube 11.
On peut aussi fixer les tiges de forage les unes aux autres autrement que par vissage, par exemple, par des brides ou des clavettes.