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Description

Les constructions connues des turboforeuses présentent les inconvé- nients suivants s
1. Dans les constructions actuelles des turboforeuses l'accroissement du couple moteur s'obtient par l'emploi d'un grand nombre d'étages ce qui élève le coût et complique la fabrication des turboforeuses. On connaît de même'les constructions des turboforeuses dans lesquelles l'accroissement du couple moteur s'obtient par interposition entre le trépan et l'arbre de la turbine d'un réduc- teur d'un certain type. Ces constructions sont très compliquées et sujettes à des dérangements au cours du travail.

2. Dans les constructions connues des trépans à molettes la charge sur le terrain attaqué est transmise par le palier intérieur de la molette du trépan de diamètre limité . Aux grandes vitesses de rotation de la molette et sous l'action des charges élevées exercées sur le terrain la longévité des pa- liers des molettes est assez courte ce qui restreint:la durée de fonctionnement du trépan sur le terrain attaqué.

La présente invention a pour objet un ensemble constitué par une turbine multicellulaire de commande et un trépan à molettes assurant les varia- tions automatiques de la vitesse de rotation et de la puissance de la turbine suivant les conditions de fonctionnement du trépan.

Le corps du trépan est réuni d'une part au corps de la turbine par un palier de butée lui permettant d'exécuter des mouvements axiaux et rotatifs et d'autre- part à l'arbre du rotor de la turbine par un réducteur planétaire dont les éléments travaillants sont la face du bout de l'arbre du rotor, les molettes et les roches du terrain attaqué.

. La construction de la turboforeuse réunie au trépan à molettes est représentée sur la figure 1. On lira cette figure en plaçant les vues par- tielles bout à bout et en faisant coïncider les traits portant les mêmes nota- tions. La turboforeuse comprend une turbine multicellulaire axiale ou radiale- axiale, un ensemble de broche avec un palier de butée axial du trépan et 'un tré- pan à molettes servant simultanément d.e réducteur. L'arbre de la turbine vient s'appuyer sur la tige (1) tandis que cette dernière porte par une cuvette inter- médiaire (2) sur les molettes (3). L'arbre de la turbine transmet également le couple moteur développé par la turbine aux molettes (3) par la tige (1). La trans- mission du couple moteur est assurée par friction.

L'effort appliquant la cuvt- te (2) aux molettes est fonction de la charge hydraulique de la turbine et s'ex-
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prime par la rormule suivante : d 2 =p # 4 p étant la perte de charge dans la turbine et d le diamètre nominal de la turbine.

Les molettes (3) jouent le rôle de roues d'un réducteur par fric- tion, parallèlement à leur destination essentielle qui est de désintégrer les roches.

Le corps du trépan tourne aune-vitesse inférieure à celle de l'arbre de la turbine.

Le corps du trépan est réuni à la broche (4) tandis que cette derniè- re est rendue solidaire par un palier de butée avec le corps de la turbine (5) La charge exercée sur le trépan est transmise depuis les tiges de forage par le corps de la turbine et la broche qui agissent sur le corps du trépan et ensuite par le pivot sur le corps de molette.

¯De cette façon les-dents du trépan sont simultanément soumises à une charge hydraulique directement transmise par la tige (1) par l'intermédiaire du

corps de la molette et à la charge de la colonne des tiges de forage transmise par le palier intérieur de la molette.

Lorsque la turboforeuse et le trépan sont au-dessus du terrain atta- qué au fond du puits et que les pompes sont en marche (en vue d'approfondir ou d'élargir le puits) la charge hydraulique qui agit sur les molettes est transmise au palier de butée de la broche qui est ainsi sollicité de haut en bas par cette charge ainsi que par le-poids des pièces tournantes. Une fois atteint le terrain attaqué au fond du puits et une fois le trépan chargé du poids des tiges de fora- ge, la charge s'exerçant sur la pied de la broche décroit et peut s'annuler lors- que la charge hydraulique sur les molettes vient à égalité avec la charge sur le terrain attaqué. Si la charge continue à s'accroître , le palier de butée de la broche se trouve être sollicité par une charge dirigée de "bas en haut".

Les variations de la charge du palier intérieur d'une molette se dé- roulent d'une façon analogue.

Au cours de l'approfondissement du puits ce palier est sollicité de haut en bas, encaissant l'ensemble de la charge hydraulique de la turbine, mais après l'amenée du trépan jusqu'au terrain attaqué la charge sur le palier inté- rieur décroît. Lorsque la charge hydraulique vient à égalité avec les charges dues aux forces de pesanteur, le palier intérieur est déchargé. Finalement, une charge en excèdent tend à 1'écarter du terrain attaqué. Un tel schéma de fonction- nement du trépan rend moins pénibles les conditions d'utilisation des paliers des molettes et permet d'augmenter leur durée de service.

La transmission du couple moteur s'opérant par frottement sur le terrain attaqué du puits en présence d'un fluide pollué, peut donc être réalisée d'une manière extrêmement sûre* Pour augmenter la valeur du couple moteur sur le corps du trépan et pour améliorer les conditions de démarrage de la turboforeuse au cours de l'élargissement et de l'approfondissement de puits, une turbine auxi- liaire peut être installée dans la broche (4).

Au cours du forage en terrains durs, lorsque la valeur du couple moteur requis pour la rotation du trépan est relativement faible et que les charges exercées sur le terrain attaqué doivent être élevées, le schéma décrit pourra être simplifié (voir la fig. 2), le palier de butée de la turbine (1) étani disposé dans sa partie supérieure sans être réuni( au corps du trépan. Le corps du trépan (2) peut tourner -L'ou, étant entraîné par la rotation des molettes (3) Dans ce cas les paliers des molettes sont sensiblement plus déchargés, le trépan conservant ses fonctions de réducteur.

Pour amener le trépan jusqu'au terrain attaqué dans le cas de l'approfondissement et de l'élargissement du puits, en absence de charges appliquant le trépan contre le puits, le corps du trépan est directement relié à l'arbre de la turbine, notamment par une cheville (4) qui est cisailléeaprès que le trépan est amené au terrain attaqué à l'aide des forces de gravité ou autres dispositifs quelconques.

Au cours du forage dans des terrains à haute ténacité le couple de frottement de l'arbre de la turbine aux molettes peut apparaître insuffisant et dans ce cas le trépan ne pourra pas jouer le rôle d'un réducteur à friction. Dans ce cas on ne pourra qu'améliorer les conditions du fonctionnement du palier en appliquant la charge au corps de molette sans mise en jeu de son palier intérieur.

La figure 3 représente une turboforeuse et un trépan à molettes à palier déchar- gé. L'arbre de la turbine (3) porte sur le palier (1) disposé à l'intérieur du corps du trépan (2), le palier transmet la charge aux molettes (4). Le corps du trépan est mis en rotation' par l'arbre de la turboforeuse,par exemple à l'aide du manchon carré (5) admettant la transmission du couple moteur avec déplacement axial. La fig. 4 est une coupe faite suivant la ligne 1-1 de la fig. 2.

Claims

REVENDICATIONS.

1.- Une turboforeuse pour forage de puits et sondages avec utilisa- tion d'un trépau à molettes et d'une turbine hydraulique multicellulaire, caracté- risée par le fait que pour assurer les variations automatiques de la vitesse de rotation et de la puissance de la turbine suivant les conditions de fonctionne- ment de cette dernière, le corps du trépan est réuni au corps de la turbine par un palier se prêtant à ses déplacements axiaux et rotatifs ainsi qu'à l'arbre du rotor de la turbine par un réducteur planétaire dont les organes travaillants sont le nez de l'arbre du rotor, les molettes et les roches du terrain attaqué.

2. - Une forme d'exécution de la turboforeuse suivant 1 caractérisée en ce que la face du bout de l'arbre de la turbine est munie d'une couronne de friction en liaison avec la surface extérieure des cônes postérieurs des molettes du trépan.

3.- Une forme d'exécution de la turboforeuse suivant 1,caractérisée en ce que pour décharger les pivots des molettes au cours du forage, le corps du trépan est articulé avec le corps de la turbine par un palier de butée à emba- ses, à double effet se prêtant à l'application de l'arbre de la turbine contre les molettes avec un effort égal à la charge hydraulique axiale sur l'arbre de la turbine et au poids du rotor et de l'arbre de la turbine et capable de transmet- tre au corps du trépan la charge axiale des tiges de forage.

4.- Une forme d'exécution de la turboforeuse suivant 1, caractérisée par le fait que pour communiquer au corps du trépan un couple moteur complémentai- re une turbine hydraulique complémentaire est mise: en oeuvre, dont le rotor est lié au corps du trépan et dont l'appareil redresseur est réuni au corps de la tur- bine principale.

5.- Une variante de la turboforeuse suivant:',caractérisée en ce que pour réaliser le forage en terrains durs le corps du trépan est réuni non au corps de la turbine hydraulique mais à l'arbre de celle-ci,étant monté dessus de façon à pourvoir tourner fou.

6.- Une variante de la turboforeuse suivant 1, caractérisée en ce que pour assurer le forage en terrains à haute ténacité le corps du trépan est réuni non au corps de la turbine mais à l'arbre de celle-ci, étant claveté dessus avec possibilité de déplacements longitudinaux.