"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 esc 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,la tête de battage est composée d'une partie essentiellement conique s'étendant à l'extérieur de l'élément tubulaire susdit et disposée de manière à ce que le sommet de cette partie attaque le sol à forer, d'une seconde partie s'étendant à l'intérieur de l'élément tubulaire et associée aux moyens précités destinés à déformer sélectivement le dispositif, la section <EMI ID=1.1>
dudit élément tubulaire et d'une articulation du type à genouillère dont l'élément semi-sphérique est fixé sur la seconde partie de la tête de battage et a son centre situé sur l'axe de l'élément tubulaire tandis que la partie de l'articulation dans lequel est monté l'élément semi-sphérique est fixé à l'intérieur de l'élément tubulaire, les parties constitutives de la tête de battage et l'extrémité de l'élément tubulaire avec laquelle elles coopèrent étant agencées pour que le sommet de la partie conique de la tête puisse se déplacer, sous l'action des moyens destinés à déformer le dispositif, en tout point d'une calotte sphérique ayant pour centre le centre de l'articulation précitée.
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 formesde réalisation particulière 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 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 3 montrant une variante d'exécution de la forme de réalisation représentée à la figure 3.
Dans les différentes figures, les mêmes notations
de référence désignent des léléments 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 4 pour déformer sélectivement le dispositif, en modifiant la position de la tête de battage 5, 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 dudit forage, 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, détecté par les moyens 6, par rapport à l'axe de forage 7. Les moyens 8
qui permettent de modifier la position de la tête de battage 5 par rapport à l'élément tubulaire 4 sont maintenus dans ce dernier par un dispositif d'ancrage 9,connu en soi, permettant de régler les positions longitudinale et angulaire desdits moyens par rapport
à l'élément 4 , ces moyens 8 et le dispositif 9 étant en outre agencés pour permettre leur dégagement, par coulissement, du dispositif 1 et du tube de forage 3 afin de les récupérer en même temps que les moyens de détection 6 lorsque les opérations de
forage sont terminées.
La tête de battage 5 est composée d'une partie conique 10 destinée à attaquer le sol à forer et située à l'extérieur de l'élément tubulaire 4 et d'une partie cylindrique 11 s'étendant
à l'intérieur de ce dernier et associée aux moyens 8 précités. La partie.11 de la tête a une section qui est inférieure- à la section interne de l'élément 4 et porte une articulation 12 du type
à genouillère dont l'élément semi-sphérique 13 est fixé sur ladite partie 11 et a son centre situé sur l'axe de.l'élément tubulaire 4, tandis que la partie 14 de l'articulation dans laquelle est monté l'élément semi-sphérique 13 est fixée à l'intérieur de l'élément tubulaire 4. Les parties constitutives 11, 12 et 13 de la tête
de battage et l'extrémité 15 de l'élément 4 sont agencées pour que le sommet 16 de la partie conique 10 de la tête puisse se déplacer, sous l'action des moyens 8, en tout point d'une calotte sphérique, de tiace 17, ayant pour centre le centre 18 de l'articulation 12.
Le diamètre de la partie 11 de la tête de battage et l'articulation
12 sont tels que la droite, de trace 19, joignant le sommet 16 de la partie 10 de la tête au centre 18 de l'articulation 12 puisse, lorsque la tête de battage est soumise à l'action des moyens 8, faire un angle d'au moins 10[deg.] par rapport à l'axe 21 de l'élément tubulaire.
Les moyens 8 précités permettant de modifier la position de la tête de battage 5 comprennent, comme montré aux figures 1 à 3,un élément 22 présentant une branche 23 dont l'axe s'étend transversalement par rapport à l'axe de l'élément tubulaire 4 et une branche 24 dont l'axe est perpendiculaire à l'axe de la branche 23 et coupe ce dernier à mi-distance des extrémités de ladite branche 23. La longueur de cette branche 23 est telle que celleci peut tourner librement, autour de l'axe de l'élément 4, quelle que soit sa position par rapport à ce dernier axe. L'extrémité libre de la branche 24 présente une protubérance semi-sphérique
25 dont le centre est situé sur l'axe de la branche et qui est destinée à être logée dans une cavité cylindrique 26 réalisée dans la partie cylindrique 11 de la tête de battage, coaxialement à ladite partie 11. Chacune des extrémités 27 et 28 de la branche
23 est garnie d'un élément semi-sphérique 27', 28' dont le centre
<EMI ID=2.1>
est situé sur l'axe de la branche* 1 Le. dispositif comprend en outre des moyens 29 destinés à coopérer avec les éléments 27' et
<EMI ID=3.1>
la cavité 26, pour commander la rotation de l'élément 22 autour de l'axe de sa branche 24 et pour régler la position de l'axe de la branche 23 dudit élément 22 par rapport à l'axe de l'élément tubulaire 4. Ces moyens 29 sont, comme montré aux figures 1 à 3, constitués par un vérin rotatif 30 dont l'arbre 31 est coaxial à l'élément 4, par une pièce de liaison 32 calée sur l'arbre 31 et guidée de manière à pouvoir tourner librement dans l'élément 4 autour de l'axe de ce dernier, par un palier 33 porté par cette pièce 32 et destiné à enserrer l'élément semi-sphérique 27' de l'élément 22,
par un vérin 34 dont le cylindre est constitué par une cavité 34' ménagée dans la pièce de liaison 32 de manière à ce que la tige du piston 35 de ce vérin soit coaxiale à l'élément tubulaire 4 et par un palier 36 fixé à l'extrémité libre de la tige de piston et destiné à enserrer l'élément semi-sphérique 28' de l'élément 22, des conduits de fluide sous pression 37 étant prévus pour les vérins 30 et 34.
Les moyens de détection 6 montrés schématiquement à la figure 1 peuvent être constitués par une source lumineuse montée dans le dispositif 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 de forage et dans l'axe de celui-ci pour détecter 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
<EMI ID=4.1>
Dans le dispositif 1 suivant l'invention représen- té à la figure 1, la tête de battage 5 a son.axe qui coïncide avec l'axe de forage et avec l'axe de l'élément tubulaire 4. C'est-à-dire que dans cette position, le dispositif 1 progressera dans le sol, ainsi que l'élément du tube de forage auquel il est associé, en suivant l'axe de forage choisi. Si pour une raison quelconque, par exemple présence de pierres ou de poches dans l'axe de forage, le dispositif et l'extrémité du tube de forage à laquelle il est fixé dévient de l'axe de forage, cette déviation quelle qu'elle soit, c'est-à-dire changement de niveau ou changement de direction latérale, est aussitôt détectée et mesurée par les moyens 6.A partir des indications fournies par ces moyens 6, le vérin 34 est mis en ac-
<EMI ID=5.1>
ment tubulaire pour que la droite susdite,de trace 19, fasse par rap-
<EMI ID=6.1>
rapport à l'axe de forage et en sens contraire de cette déviation, le vérin rotatif 30 étant également mis en action pour placer ladite droite dans le plan défini par la direction déviée prise par le dispositif et par l'axe de forage choisi.
Il doit être entendu que l'invention n'est nullement limitée à la forme de réalisation décrite et que bien des modifications peuvent être apportées à cette dernière sans sortir du cadre du présent brevet.
C'est ainsi que l'on pourrait notamment prévoir, comme montré à la figure 4, un élément 22 qui serait constitué
de quatre branches 38, 39, 40 et 41 dont les axes sont situés dans un même plan et disposés à 90[deg.] et d'une branche 24,d'axe perpendiculaire audit plan, portant la protubérance 25 précitée, chacune de ces quatre branches ayant leur extrémité libre garnie d'un élément semi-sphérique 38',39',40' ou 41', la pièce de liai-
<EMI ID=7.1>
<EMI ID=8.1>
les éléments semi-sphériques 38', 39' et 40' tandis que l'élément semi-sphérique 41' est associé au palier fixé à l'extrémité libre de la tige de piston 35 du vérin 34.
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.
"Improvements to drilling installations".
The subject of the invention is a device intended to be associated with the end of a drill pipe, in particular for drilling by ramming.
It is observed, when drilling is carried out, in particular in clayey type soils and in particular when these drillings are of small diameter and are carried out in a substantially horizontal direction, that it is difficult to keep the drill pipe in the 'axis of drilling that we fixed.
The object of the invention is to provide a device to be fixed to the end of the drill pipe and which is intended to correct any variation in the direction of the end of the drill pipe with respect to the ideal drilling axis, means independent of the device or incorporated therein being provided to detect any variation in the aforesaid direction of the end of the drill pipe.
To this end, according to the invention, said device comprises a tubular element, a threshing head mounted at one end of this tubular element, means arranged
at the other end of the latter to connect it to the tube
drilling in the extension thereof and means arranged in the tubular element for selectively deforming said device such that its trajectory, in the ground
and under the action of a force exerted along the axis of the drill pipe and in the direction of the latter, can be controlled to diverge from the direction taken by the end of the drill pipe on which the device is mounted to correct any deviation in this direction from the chosen drilling axis.
According to one embodiment of the invention, the device comprises means arranged to detect the variations in the trajectory of the device relative to the drilling axis.
According to an advantageous embodiment of the invention, the means arranged to deform the device are slidably mounted in the tubular element and their section esc smaller than that of the drilling tube in order to allow the release of said means of the device and of the tube. drilling.
According to a particularly advantageous embodiment of the invention, the threshing head is composed of an essentially conical part extending outside the aforesaid tubular element and arranged so that the top of this part attacks the ground to be drilled, with a second part extending inside the tubular element and associated with the aforementioned means intended to selectively deform the device, the section <EMI ID = 1.1>
of said tubular element and of a toggle-type joint, the semi-spherical element of which is fixed on the second part of the threshing head and has its center located on the axis of the tubular element while the part of the threshing head The articulation in which the semi-spherical element is mounted is fixed inside the tubular element, the constituent parts of the threshing head and the end of the tubular element with which they cooperate being arranged so that the top of the conical part of the head can move, under the action of the means intended to deform the device, at any point of a spherical cap having as its center the center of the aforementioned joint.
Other details and features of the invention will emerge from the description of the drawings appended hereto and which represent, by way of non-limiting examples, two particular embodiments of the subject of the invention.
FIG. 1 is an elevational view, with partial breaks, of the device according to the invention associated with a drill pipe. Figure 2 is a view similar to the figure in which the elements of the device according to the invention are shown in a position different from that which they occupy in Figure 1. Figure 3 is a sectional view along line III- III of Figure 1. Figure 4 is a view similar to Figure 3 showing an alternative embodiment of the embodiment shown in Figure 3.
In the different figures, the same notations
references designate identical or similar elements.
The device 1 according to the invention and shown in the drawings is intended to be associated with the end 2 of a drilling tube 3 and comprises a tubular element 4 screwed to the end 2 of the drilling tube, a threshing head 5 mounted at the end of the element 4 opposite to its end fixed to the drill pipe,
means 6 arranged to detect the trajectory variations
of the device 1 with respect to the drilling axis 7 and means 8 arranged in the element 4 for selectively deforming the device, by modifying the position of the threshing head 5, in such a way
that its trajectory, in the ground and under the action of a force exerted along the axis of the drilling tube 3 and in the direction of said drilling, can be controlled to diverge from the direction
taken by the end of the drill pipe on which the device
is mounted in order to correct any deviation from this direction, detected by the means 6, with respect to the drilling axis 7. The means 8
which make it possible to modify the position of the threshing head 5 relative to the tubular element 4 are held in the latter by an anchoring device 9, known per se, making it possible to adjust the longitudinal and angular positions of said means relative to
at element 4, these means 8 and the device 9 being furthermore arranged to allow their release, by sliding, of the device 1 and of the drill pipe 3 in order to recover them at the same time as the detection means 6 when the operations of
drilling are completed.
The threshing head 5 is composed of a conical part 10 intended to attack the ground to be drilled and located outside the tubular element 4 and of a cylindrical part 11 extending
inside the latter and associated with the aforementioned means 8. Part 11 of the head has a section which is smaller than the internal section of element 4 and carries a joint 12 of the type
toggle, the semi-spherical element 13 of which is fixed to said part 11 and has its center located on the axis of the tubular element 4, while the part 14 of the joint in which is mounted the semi -spherical 13 is fixed inside the tubular element 4. The constituent parts 11, 12 and 13 of the head
and the end 15 of the element 4 are arranged so that the top 16 of the conical part 10 of the head can move, under the action of the means 8, at any point of a spherical cap, of tiace 17, with center 18 of joint 12 as its center.
The diameter of part 11 of the threshing head and the joint
12 are such that the straight line, trace 19, joining the top 16 of the part 10 of the head to the center 18 of the articulation 12 can, when the threshing head is subjected to the action of the means 8, make an angle at least 10 [deg.] relative to the axis 21 of the tubular element.
The aforementioned means 8 making it possible to modify the position of the threshing head 5 comprise, as shown in Figures 1 to 3, an element 22 having a branch 23 whose axis extends transversely relative to the axis of the element. tubular 4 and a branch 24, the axis of which is perpendicular to the axis of the branch 23 and intersects the latter halfway between the ends of said branch 23. The length of this branch 23 is such that the latter can rotate freely around of the axis of element 4, regardless of its position relative to the latter axis. The free end of the branch 24 has a semi-spherical protuberance
25, the center of which is located on the axis of the branch and which is intended to be housed in a cylindrical cavity 26 made in the cylindrical part 11 of the threshing head, coaxially with said part 11. Each of the ends 27 and 28 of branch
23 is furnished with a semi-spherical element 27 ', 28' whose center
<EMI ID = 2.1>
is located on the axis of the branch * 1 Le. device further comprises means 29 intended to cooperate with the elements 27 'and
<EMI ID = 3.1>
the cavity 26, to control the rotation of the element 22 around the axis of its branch 24 and to adjust the position of the axis of the branch 23 of said element 22 relative to the axis of the tubular element 4 These means 29 are, as shown in Figures 1 to 3, constituted by a rotary actuator 30, the shaft 31 of which is coaxial with the element 4, by a connecting piece 32 wedged on the shaft 31 and guided so as to be able to rotate freely in the element 4 around the axis of the latter, by a bearing 33 carried by this part 32 and intended to grip the semi-spherical element 27 'of the element 22,
by a jack 34 whose cylinder is formed by a cavity 34 'formed in the connecting piece 32 so that the piston rod 35 of this jack is coaxial with the tubular element 4 and by a bearing 36 fixed to the 'free end of the piston rod and intended to grip the semi-spherical element 28' of the element 22, pressurized fluid conduits 37 being provided for the cylinders 30 and 34.
The detection means 6 shown diagrammatically in FIG. 1 can be constituted by a light source mounted in the device and arranged to emit an oriented beam directed through the drilling tube 3 in the direction opposite to the drilling and by a set of photo cells. -electrics arranged
outside the drill pipe and in the axis thereof to detect deviations of the aforementioned radius.
These detection means 6 could also be constituted either by a gyroscope, or by a gyroscopic compass or even by a water level mounted in the device 1, means known per se being provided to transform the indications coming from the machine. used and to transmit these signals
<EMI ID = 4.1>
In the device 1 according to the invention shown in FIG. 1, the threshing head 5 has its axis which coincides with the drilling axis and with the axis of the tubular element 4. That is to say say that in this position, the device 1 will progress in the ground, as well as the element of the drill pipe with which it is associated, along the chosen drilling axis. If for any reason, for example the presence of stones or pockets in the drilling axis, the device and the end of the drilling tube to which it is attached deviate from the drilling axis, this deviation whatever it is either, that is to say a change in level or a change in lateral direction, is immediately detected and measured by the means 6. From the indications provided by these means 6, the jack 34 is activated.
<EMI ID = 5.1>
tubular so that the aforementioned straight line, of trace 19, makes
<EMI ID = 6.1>
relative to the drilling axis and in the opposite direction to this deviation, the rotary actuator 30 also being put into action to place said straight line in the plane defined by the deviated direction taken by the device and by the chosen drilling axis.
It should be understood that the invention is in no way limited to the embodiment described and that many modifications can be made to the latter without departing from the scope of the present patent.
Thus one could in particular provide, as shown in FIG. 4, an element 22 which would be constituted
four branches 38, 39, 40 and 41, the axes of which are located in the same plane and arranged at 90 [deg.] and of a branch 24, with an axis perpendicular to said plane, carrying the aforementioned protuberance 25, each of these four branches having their free end lined with a semi-spherical element 38 ', 39', 40 'or 41', the connecting piece
<EMI ID = 7.1>
<EMI ID = 8.1>
the semi-spherical elements 38 ', 39' and 40 'while the semi-spherical element 41' is associated with the bearing fixed to the free end of the piston rod 35 of the cylinder 34.
CLAIMS.
1. Device intended to be associated with the end
of a drilling pipe, in particular for drilling by piling, characterized in that it comprises a tubular element, a ram head mounted at one end of this tubular element,
means arranged at the other end of the latter for connecting it
the drill pipe in the extension thereof and means
arranged in the tubular element to selectively deform said device such that its trajectory, in the ground and under the action of a force exerted along the axis of the drill pipe and
in the sense of the latter, can be ordered to diverge
with respect to the direction taken by the end of the drill pipe
on which the device is mounted in order to correct any deviation
in this direction with respect to the chosen drilling axis.