BE865954A

BE865954A - Perfectionnements aux installations de forage

Info

Publication number: BE865954A
Application number: BE186771A
Authority: BE
Original assignee: Foraky
Priority date: 1978-04-13
Filing date: 1978-04-13
Publication date: 1978-07-31

Description


  "Perfectionnementsaux 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 rec-tifier toute variation de direction de l'extrémité du tube de forage par rapport à l'axe idéal de forage, des moyens indépendantsdu 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 commandé 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 est constitué de  trois sections tubulaires coaxiales assemblées dans le prolongement l'une de l'autre , les deux sections extrêmes étant indéformables, l'une étant destinée à recevoir la tête de battage tandis que l'autre comporte les moyens précités pour le raccordement du dispositif au tube de forage, la section centrale étant constituée par un tube à paroi mince et à très haute résistance, la longueur de cette section centrale étant telle qu'elle puisse subir une flexion sous l'action des moyens précités logés dans l'élément tubulaire.

  
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description des dessins annexés au présent mémoire et qui représentent, à titre d'exemples non limitatifs,

  
deux formes de réalisation particulières de l'objet de l'invention.

  
La figure 1 est une vue en élévation, avec brisures partielles, du dispositif suivant l'invention associé à un tube de forage. La figure 2 est une vue analogue à la figure 1 dans laquelle les éléments du dispositif suivant l'invention sont représentés dans une position différente de celle qu'ils occupent à la figure 1. La figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne III-III de la figure 1. La figure 4 est une vue analogue à la figure 1 montrant une variante d'exécution de la forme de réalisation représentée aux figures 1 à 3.

  
Dans les différentes figures, les mêmes notations

  
de référence désignent des éléments identiques ou analogues.

  
Le dispositif 1 suivant l'invention et représenté aux dessins est destiné à être associé à l'extrémité 2 d'un tube

  
de forage 3 et comprend un élément tubulaire 4 vissé à l'extrémité

  
2 du tube de forage, une tête de battage 5 montée à l'extrémité de l'élément 4 opposée à son extrémité fixée au tube de forage, des moyens 6 agencés pour détecter les variations de trajectoire du dispositif 1 par rapport à l'axe de forage 7 et des moyens 8 agencés dans l'élément tubulaire 4 pour déformer sélectivement le disposi-tif, 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'âne et connu en soi, permettant de régler les positions longitudinale et angulaire desdits moyens 8 par rapport à l'élément 4. Les 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.

  
Comme montré aux figures 1, 2 et 4, l'élément tubulaire 4 est constitué de trois sections tubulaires 10, 11 et 12 qui sont coaxiales et assemblées par vissage dans le prolongement l'une de l'autre. Les deux sections extrêmes 10 et 12 sont indéformables, la section 10 étant destinée à recevoir la tête de battage 5, tandis que la section 12 sert au raccordement du dispositif 1 à l'extrémité 2 du tube de forage 3. La section centrale 

  
11 est constituée par un tube en acier, à paroi mince et à très 

  
 <EMI ID=1.1> 

  
et l'épaisseur de la paroi de ce dernier étant de l'ordre de 3 

  
 <EMI ID=2.1> 

  
centrale 11 peut subir une flexion sous l'action des moyens 8 précités. Le diamètre externe de la section 11 est en outre légèrement inférieur aux diamètres externes des sections 10 et 12 qui sont égaux. Les moyens 8 agencés dans l'élément tubulaire pour déformer le dispositif 1 comprennent une barre rigide 13 de section circulaire dont le diamètre est inférieur au diamètre interne de la section 11 susdite. Cette barre 13, qui est coaxiale à l'élément tubulaire 4 et qui s'étend sur toute la longueur de la section 11, est supportée à ses extrémités par des paliers 14 et 15, le palier 14 étant réalisé dans la section 10 tandis que le palier 15 est réalisé dans la section 11 mais de telle sorte que les efforts qu'il supporte soient reportés sur la section 12 qui est indéformable.

   Les moyens 8 comprennent en outre des moyens
16 agencés dans la section centrale 11, sensiblement à distances égales des extrémités de cette dernière, pour prendre appui sur la barre rigide 13 et sur la paroi interne 17 de cette section et destinés à faire varier la distance séparant cette barre 13 de ladite paroi interne pour fléchir cette section 11 et, de là, l'élément tubulaire 4 d'une manière telle que toute déviation du dispositif 1 par rapport à l'axe de forage choisi, détectée par les moyens 6, puisse être corrigée. Les moyens 16 précités, illustrés à la forme de réalisation du dispositif montrée aux figures 1 à 3, sont constitués par quatre vérins 18 dont les cylindres
19 sont réalisés dans la barre 13 et répartis régulièrement sur la périphérie de cette dernière.

   Ces vérins 18 sont agencés pour que leur tige de piston 20 puisse être logée entièrement dans la barre et puisse se déplacer , sous l'action d'un fluide sous pression circulant "dans des canalisations 21 prévues dans la <EMI ID=3.1> 

  
barre 13, suivant une direction sensiblement perpendiculaire à  l'axe de la barre et pour que l'extrémité 22 des tiges des pistons !
20 puissent prendre appui sur la face interne 17 de la section 11  pour modifier la distance qui la sépare de la barre et déformer cette section 11. Les canalisations 21,: d'amenée de fluide aux <EMI ID=4.1>  

  
aux quatre vérins 18 sont distinctes de telle sorte qu'il est possible de sélectionner le ou les vérins à mettre sous pression, suivant les indications données par les moyens de détection 6, pour fléchir la section 11 dans le sens désiré pour ramener le dispositif 1, lorsqu'il a dévié de sa trajectoire, sur une trajectoire coïncidant avec l'axe de forage.

  
Dans la forme de réalisation du dispositif suivant l'invention montrée à la figure 4, les moyens 16 comprennent un vérin rotatif 23 associé à la barre 13 de manière à pouvoir faire tourner cette dernière , autour de son axe, dans les paliers 14 et 15 susdits et un vérin 24 associé à la barre 13 dans sa partie centrale, le cylindre 25 de ce vérin 24 étant réalisé dans ladite barre 13 de telle sorte que sa tige de piston 26 soit sensiblement perpendiculaire à l'axe de la barre 13 et de manière à ce que l'extrémité 27 de ladite tige de piston puisse prendre appui sur la face interne 17 de la section 11, des canalisations 21 de fluide sous pression étant prévues dans la barre 13 pour alimenter

  
le vérin 24 tandis que des canalisations 28 sont prévues dans le dispositif 1 pour alimenter le vérin rotatif 23. Lorsque le dispositif 1 dévie de sa trajectoire , cette déviation est détectée et mesurée par les moyens 6 sudits. A partir des indications fournies par ces moyens 6, on met sous pression le vérin 24 pour qu'il fléchisse la section 11 suivant un angle égal à celui que fait la direction déviée par rapport à l'axe de forage et en sens contraire de cette déviation, le vérin rotatif 23 étant également mis sous pression pour faire tourner la barre 13, autour de son axe, afin d'amener l'axe de la tige de piston 26 dans le plan défini par la direction déviée prise par le dispositif et par l'axe de forage.

  
Dans les deux formes de réalisation illustrées aux dessins , la barre 13 est, pour renforcer sa stabilité,supportée, à son extrémité logée_dans la section 10, par la tête de battage 5, cette dernière présentant un appendice 29 coaxial à la section
10 et logé dans cette dernière, une cavité 30 étant prévue dans cet appendice 29 pour recevoir l'extrémité 31 de la barre 13. De plus, l'appendice 29 de la tête de battage 5 et la section 10 sont agencés pour que l'appendice puisse coulisser dans cette dernière 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 30 et qui prend appui sur l'appendice 29 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 dans l'axe de forage, des canalisations étant prévues dans le dispositif pour le fluide sous pression commandant ledit marteau pneumatique.

  
Les moyens de détection 6 montrés schématiquement

  
à la figure 1 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 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 limitée aux formes de réalisation décrites et que bien des modifications peuvent être apportées à ces dernières sans sortir

  
 <EMI ID=5.1>  

REVENDICATIONS.

  
1. Dispositif destiné à être associé à l'extrémité

  
d'un tube de forage, en particulier pour forage par battage, caractérisé en ce qu'il 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 lequel 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 est constitué de trois sections tubulaires coaxiales assemblées dans le prolongement l'une de l'autre, les deux sections extrêmes étant indéformables, l'une étant destinée à recevoir la tête de battage tandis que l'autre comporte les moyens précités pour le raccordement du dispositif au tube de forage, la section centrale étant constituée par un tube à paroi mince et à très haute résistance, la longueur de cette section centrale étant telle qu'elle puisse subir une flexion sous l'action des moyens précités logés dans l'élément tubulaire .

5. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le diamètre externe de la section centrale est inférieur au diamètre externe des deux sections extrêmes, les diamètres externes de ces dernières étant égaux.

6. Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 4 et 5, 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 interne de la section centrale dudit élément tubulaire, s'étendant sur toute la longueur de ladite section centrale et supportée à ses extrémités par des paliers agencés de manière à ce que les efforts qui leur sont transmis par la barre se reportent sur les sections extrêmes de l'élément tubulaire, et des moyens agencées, dans la section centrale susdite, d'une part, pour prendre appui sur la barre rigide et sur la paroi interne de ladite section centrale et, d'autre part, pour faire varier la distance séparant la barre rigide de la paroi interne de la section centrale.

7. Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens susdits prenant appui sur la barre rigide et sur la paroi interne de la section centrale sont disposés sensiblement à distances égales des extrémités de cette dernière.

8. Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que les moyens agencés dans l'élément tubulaire pour déformer sélectivement le dispositif comprennent un vérin rotatif,commandé par un fluide sous pression, agencé pour faire tourner,autour de son axe,la barre rigide pré-citée dans les paliers qui le supportent, cette dernière étant

de section circulaire.

9. Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que les moyens susdits prenant appui sur la barre rigide et sur la paroi interne de la section centrale sont constitués par quatre vérins associés à la barre et régulièrement répartis sur la périphérie de cette dernière, 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 entrer en contact avec <EMI ID=6.1>

moyens d'amenée de fluide sous pression étant prévus pour chacun des vérins ainsi que des moyens de répartition du fluide sous pression agencés pour permettre de sélectionner le vérin ou les vérins à mettre sous pression pour faire fléchir la section centrale susdite dans le sens opposé à la déviation prise par le dispositi

10. Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens susdits prenant appui sur la barre rigide et sur la paroi interne de la section centrale sont constitués 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 l'extrémité libre de la tige de piston puisse prendre appui sur la paroi interne de la section centrale pour déformer celle-ci, des moyens d'amenée de fluide sous pression étant prévus pour le vérin,qui est orienté grâce au vérin rotatif précité,pour qu'il puisse fléchir la section centrale dans le sens opposé à la déviation prise par le dispositif.

11. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que la tête de battage susdite présente un appendice, coaxial à la section extrême de l'élé-ment tubulaire sur laquelle la tête est montée, engagé dans ladite section et présentant une cavité, coaxiale à l'appendice

et située à l'opposé de la tête de battage proprement dite, avec les parois de laquelle coopère l'extrémité correspondante de la barre rigide précitée.

12. Dispositif suivant la revendication 11, caractérisé en ce que l'appendice précité de la tête de battage et la section extrême susdite sont agencés pour que ledit appendice puisse coulisser dans cette dernière suivant une direction parallèle

à son axe et sur une distance inférieure à la longueur de l'appendice.

13. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 3 à 12, 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.

14. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 à 13, 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., <EMI ID=7.1>

<EMI ID=8.1>

cation 2 à 13, 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 gyroscope ou un compas gyroscopi-que 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.

16. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 à 13, 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.

17. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 3 à 16, 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.

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