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Procédé pour l'exécution dans le sol de forages s'étendant radialement à un puits, et machine pour la mise en oeuvre de ce procédé.
La présente invention est relative à un procédé pour l'exécution dans le sol de forages s'étendant radiale- ment à un puits, et à une machine pour la mise en oeuvre de ce procédé. Cette invention peut par exemple être appliquée au drainage des terrains, à l'abaissement du niveau des nap- pes d'eau, mais n'est pas limitée toutefois à ces applica- tions particulières.
Pour le drainage des terrains, on creuse dans le sol un puits vertical, et celui-ci est ensuite bétonné de façon étanche à l'eau. Depuis l'intérieur de ce puits, des forages rayonnant en étoile, et sensiblement horizontaux, sont poussés dans le sol environnant. Jusqu'ici, ces forages étaient effectués de la manière suivante : chacune des @
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ouvertures prévues dans la paroi du puits, on chassait dans le sol un tube, par percussion ou par pression, par exemple par pression hydraulique. Il s'agit alors d'un tube filtrant, servant à recueillir l'eau, et pourvu d'une tête de forage perforée, ce tube contenant un tube intérieur co-axial non perforé, par lequel on peut évacuer jusque dans le puits le sable et l'eau, au cours du travail de forage.
Suivant une autre proposition, on chasse dans le sol un tube à paroi plei- ne, ouvert ou fermé à son extrémité antérieure. Dans le pre- mier cas, la tête de forage, après l'achèvement de ce forage et une fois le tube filtrant mis en place, doit être chassée par une pression hydraulique créée à l'intérieur du tube, avant le retrait du tube à paroi plaine. Dans le second cas, les matériaux ameublis doivent être évacués par l'intérieur du tube au moyen d'un instrument spécial.
Dans le procédé utilisant le tube à paroi pleine, on vise à pouvoir employer un tube filtrant de section infé- rieure à celle qui serait nécessaire pour procéder au forage en résistant aux efforts de percussion ou de pression mis en jeu. Il est ainsi possible de réduire l'épaisseur de ses pa- rois, de prévoir dans celles-ci des orifices plus grands, et ainsi de diminuer le poids et le prix, en rendant ce tube filtrant mieux approprié à la fonction qu'il doit remplir.
Par contre, ce procédé connu ne permet pas d'écarter les dif- ficultés résultant de la présence dans le sol de corps étran- gers, tels que souches ou roches rendant impossible la pour- suite de l'avancement du tube, quelquefois après une courte progression. De plus, la présence d'un tel obstacle empêche de chasser la tête de forage ; a pour conséquence que le rayon d'action du drainage ne peut être déterminé d'avance avec précision. En cas de drainage insuffisant, on doit creu- ser un autre puits et poser d'autres tubes rayonnant depuis celui-ci, afin d'obtenir le débit d'eau nécessaire.
La présente invention a pour but d'écarter les inconvénients que l'on vient d'indiquer et permet d'exécuter, @
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en partant du puits, des forages susceptibles de surmonter les obstacles éventuels, de sorte que ces forages radiaux peuvent toujours présenter la longueur nécessaire pour re- cueillir toute l'eau à drainer. Suivant l'invention, le pro- cédé pour l'exécution de forages s'étendant radialement de- puis un puits consiste essentiellement dans le fait qu'un tube-enveloppe et un tube de forage tournant dans le premier, le second étant pourvu d'une tête de forage de préférence interchangeable, sont simultanément chassés dans le sol.
Outre son mouvement de rotation, on imprime au tube de forage un mouvement axial, et un courant d'eau sous pression est prévu entre le tube-enveloppe et le tube de forage, ce courant at- teignant la tête de forage pour diluer les matériaux ameublis, et les entraîner par l'intérieur du tube de forage.
Pour la mise en oeuvre du procédé, et conformément à l'invention, on utilise une machine montée sur le fond du puits, et tournant autour du centre de ce puits. Cette machi- ne comporte un tube rotatif, coulissant axialement et exten- sible, ce tube étant guidé à l'intérieur d'un tube-enveloppe également extensible, et destiné à être lui aussi chassé dans le sol. L'extrémité du premier tube est pourvue d'une tête de forage qui occupe sensiblement la section du tube-enveloppe , à l'extrémité de ce dernier. Des moyens sont prévus pour sup porter le tube de forage à l'intérieur du tube-enveloppe, le faire tourner et le déplacer axialement en un mouvement de va et vient. D'autres moyens sont encore prévus pour chasser dans le sol tant le tube-enveloppe que le tube de forage, au fur et à mesure de la progression du travail.
D'autres détails portant sur le procédé ainsi que sur la construction de la machine ressortiront de la description qui va suivre, portant sur la forme de réalisation, représentée dans les dessins annexés, d'un dispositif propre à la mise en pratique du procédé.
La fig. 1 représente le fond d'un puits muré dans lequel la machine à forer est installée et équipée des tubes
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à chasser dans le sol, ladite machine étant représentée de profil, et les tubes en coupe longitudinale.
La fig. 2 est une vue en plan de la fig. 1.
La fig. 3 est une coupe suivant la ligne 1-1 de la fig. 1.
Le puits 1 comporte une semelle 2 et une paroi 3 en béton, étanches à l'eau. Dans la paroi 3 cylindrique sont scellés autant de tubes de garniture 4 qu'il existe de forages radiaux devant être effectués dans le sol. Au centre de la semelle du puits est scellé un tenon 5 autour duquel le bâti 6 de la machine à forer peut tourner concentriquement à la paroi du puits. Ce bâti comporte des galets 7 permettant la rotation de la machine autour du tenon 5. Il comporte aussi des vérins 8 grâce auxquels cette machine peut être immobilisée à toute position voulue. Les galets 7 roulent sur une couronne 9 fixée à la semelle 2. Dans les portées 11 et 12 est monté tournant le tube de forage 13 comportant à une extrémité une bride 14, et dont l'autre extrémité est supportée et tourne dans le presse-étoupe 15, lequel est relié à la pièce tubulaire en T 15a.
Celle-ci, par l'intermédiaire d'un tuyau souple 16, assure le raccordement à l'aspiration d'une pompe. Le tuyau 16 peut aussi aboutir dans un bassin d'aspiration, en parti- culier dans les cas où la pompe servant à l'évacuation des matériaux doit être montée sur la semelle du puits, en raison du niveau trop bas de l'eau à épuiser.
Sur le tube 13 est montée coulissante, mais arrêtée en rotation par une clavette, une roue dentée 17 dont le dé- placement axial est empêché par des verrous 18. Cette roue 17 engrène avec la roue dentée 19 clavetée sur l'arbre 20. Celui- ci est soutenu dans les paliers 22 et 23, et porte une poulie fixe et une poulie folle désignées par 24 et 25. Sur le bâti 6 est encore fixé un cadre 27 portant deux rangées de tenons 28. Sur ces tenons 28 peuvent s'engager des leviers doubles 29 et 30, dont l'extrémité libre porte une poignée 31, et dont l'autre extrémité 33 est reliée par l'intermédiaire d'
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une boutonnière à un tenon 34 appartenant à la pièce en T 15a, laquelle est guidée dans le cadre 27 et arrêtée en rotation.
Sur la bride 4a du tube de garniture scellé 4 est boulonné le corps 42 d'une vanne au travers de laquelle,lors- que son opercule est dégagé, peut passer le tube d'appui 40.
Celui-ci comporte également une bride 40a, à son extrémité qui fait saillie à l'intérieur du puits, cette bride étant boulonnée sur le corps 42 de la vanne. Sur l'autre face de la bride 40a est fixé un presse-étoupe 43 servant à assurer l'étanchéité du tube de travail 44 coulissant, dont l'extré- mité postérieure est fermée par la bride 45. Celle-ci porte un autre presse-étoupe 46 agissant sur un prolongement 13a du tube de forage 13, traversant la bride 45. Sur cette der- nière est d'autre part raccordé un tube 47 d'introduction d'eau. A l'extrémité postérieure du tube de travail 44, immé- diatement en avant de la bride d'obturation, est prévu un joug 48 sur lequel vient agir un dispositif de traction 50 fixé aux boulons d'ancrage 49 scellés dans la paroi 3 du puits, et comportant soit des câbles, soit des chaînes, soit des tiges filetées.
Au lieu de ce dispositif de traction, on pourrait aussi utiliser deux presses hydrauliques, ou d'au- tres dispositifs équivalents. Dans le tube de travail 44 est engagé un tube-enveloppe 51 formé de deux parties raccordées par une bague de jonction 52. La première partie de ce tube s'appuie contre la face interne de la bride d'obturation 45.
Selon la longueur donnée au tube-enveloppe, le tube de forage 13 est lui aussi relié à des prolongements 13b, 13c etc... , par l'intermédiaire de manchons de raccordement 53, au delà de la portion 13a de ce tube, portant une bride. A l'extrémi- té libre de la portion antérieure 13c est fixée une tête de forage 55 dont la face avant porte un tranchant denté. Pour guider les prolongements ou rallonges du tube de forage dans le tube-enveloppe on utilise des couronnes à galets 56. Le tube d'appui 40 est environné, à l'extérieur de la paroi
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du puits, par un serpentin tubulaire 57 pouvant être raccor- dé à un dispositif de réfrigération non représenté.
L'exécution d'un forage au moyen de la machine décrite s'effectue comme suit :
La machine est montée pour pouvoir tourner sur la semelle du puits, autour du tenon 5, de façon que le tube 13 soit orienté radialement par rapport à l'axe du puits. Sur l'un des tubes de garniture 4 est boulonné le corps 42 de la vanne après quoi un tube d'appui 40 est chassé sur une lon- gueur relativement réduite dans le sol qui environne le puits ce tube est ensuite boulonné sur la bride libre de la vanne.
Le tube de travail 44 est ensuite engagé dans le tube d'appui. et le joint est assuré par le presse-étoupe 43. On engage alors dans le tube 44 un tube-enveloppe 51, et la rallonge du tube de forage 13 est elle-même introduite dans celui-ci, après quoi la tête de forage 55 est fixée à l'extrémité anté- rieure de la section 13c. Le tranchant de la tête de forage et l'extrémité antérieure du tube-enveloppe 51 se trouvent sensiblement dans le même plan, savoir, avant le début du travail, à peine au delà de la paroi du puits, comme on le voit sur la fig. 1, et encore dans la zone du sol déjà ameu- blie par l'action du tube d'appui.
Ensuite le tube de travail et le tube-enveloppe sont fermés de façon étanche, à leur extrémité postérieure, au moyen de la bride d'obturation 45, et le joint est assuré sur la rallonge 13a du tube de forage, au moyen du presse-étoupe 46.
Après ces opérations préparatoires, on fait agir le dispositif de traction 48-50, ou un dispositif de pression correspondant, de façon à déplacer le tube de travail 44 et le tube-enveloppe 51 dans le sens d'avancement, c'est-à-dire vers la gauche dans les fig. 1 et 2. En même temps, le tube de forage 13 est mis en rotation par un moteur non représenté, et disposé par exemple latéralement dans la machine, ce mo- teur agissant par l'intermédiaire de la poulie 24 et du ren- voi d'engrenages 19-17. Le mouvement de rotation de la tête
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de forage, laquelle est en même temps repoussée au moyen des leviers 29-30 dans le sens d'avancement, contre le sol encore solide, facilite l'avancement du tube-enveloppe 51 de façon très sensible.
Pour éviter le blocage, en cas d'incidents dans le forage, cette tête peut être passagèrement rappelée en arrière. On conçoit que le tube-enveloppe peut ainsi être avancé axialement sans exiger une force trop grande.
Le tube de forage rotatif joue un rôle décisif, dans l'exécution régulière des forages, lorsque par suite de la présence de roches ou d'autres obstacles plus résistants que le sol normal la poursuite de la progression d'un tube seulement animé d'un mouvement axial exigerait un effort démesurément grand, ou même impossible à fournir. Dans de tels cas, qu'il est impossible de prévoir à l'avance, mais avec lesquels on doit toujours compter, la tête de forage normale pourra être remplacée par une autre tête dont la for- me ou le métal qui la constitue seront appropriés à l'obsta- cle qu'on doit vaincre, soit en le perforant, soit en l'écar- tant. Si nécessaire, la vitesse de rotation du tube de forage pourra être accélérée ou ralentie.
Pour des raisons d'encombrement, et afin de pouvoir exercer à la main, sans fournir un effort excessif, une pres- sion d'avancement relativement élevée sur le tube de forage tout entier, y compris sa tête, le rapport des bras des le- viers 29, 30 est ainsi choisi que lorsqu'on fait jouer ceux- ci de l'angle correspondant à l'intervalle entre deux tenons 28, le déplacement axial du tube de forage dans un sens ou dans l'autre est seulement d'amplitude réduite. Cette course des leviers est toutefois suffisante pour permettre les mou- vements alternatifs d'avancement et de retrait de la tête de forage, nécessaires dans la pratique, ainsi qu'on l'a menti- onné plus haut. L'extrémité antérieure de cette tête s'écarte alors seulement sur une distance réduite de l'extrémité anté- rieure du tube-enveloppe qui l'environne.
Afin d'assurer la poursuite de la progression de la tête de forage, les deux @
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leviers 29,30 sont déplacés ensemble, de temps en temps, de l'un à l'autre des tenons 28.
Lorsqu'on a atteint les derniers tenons 28, c'est- à-dire ceux placés à l'extrémité gauche des deux rangées, dans les fig. 1 et 2, le forage a suffisamment progressé pour que l'extrémité postérieure du tube-enveloppe 51 et celle du tube de travail 44, qui suivent le déplacement axial de la tête de forage ameublissant le sol et écartant les obstacles éventuels, aient atteint la position indiquée en pointillé et désignée par 45a, position à laquelle la bride d'obturati- on 45 s'est déplacée depuis sa position indiquée en traits pleins pour arriver tout contre le presse-étoupe 43. Après avoir libéré les commandes de tous les tubes, la bride 45 est alors détachée du joug 48, et l'on libère les jonctions 53 entre les portions 13a et 13b du tube de forage.
Ce dernier est ensuite rappelé en arrière, en même temps que sa première rallonge 13a, le presse-étoupe 46 qui l'environne et la bride 45, jusqu'à leur position de départ, et l'on engage dans l'espace libre ainsi formé une nouvelle rallonge pour le tu- be de forage 13 et pour le tube-enveloppe 51. La rallonge du tube de forage est raccordée à ses deux extrémités aux élé- ments voisins, par les manchons 53. Par contre, la rallonge du tube-enveloppe est seulement raccordée à son extrémité antérieure, au moyen d'une bague de jonction 52, alors que l'extrémité postérieure de cette dernière rallonge prend simplement appui contre la bride d'obturation 45, comme pré- cédemment. La bride 45 est alors raccordée à nouveau au joug 48, qui a été ramené lui aussi à sa position de départ, après la pose des rallonges, en même temps que le tube de travail 44.
Le forage proprement dit peut être ainsi poursuivi, l'opération de forage étant continuée sur une longueur qui correspond à la course de la machine, c'est-à-dire à la lon- gueur des rallonges prévues. Les opérations ci-dessus sont répétées jusqu'à ce que le forage atteigne la longueur désirée.
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Pendant le travail, un courant d'eau est crée dans l'espace annulaire existant entre le tube-enveloppe 51 et les rallonges du tube de forage, l'eau sous pression étant amenée par le tube 47 raccordé à la bride d'obturation 45, ce tube pouvant suivre les déplacements de la bride, grâce à des rac- cords appropriés. Cette eau s'écoule jusqu'à la tête de fora- ge, dilue le bouchon qui s'y forme, et entraîne les matériaux par l'intérieur du tube de forage. En même temps, ce courant d'eau refroidit le tranchant de la tête, ce qui est important en particulier lorsqu'on fore dans des pierres, Lorsqu'on utilise une tête de forage dont l'extrémité présente une for- me légèrement conique, il faut prévoir dans celle-ci des ori- fices pour le passage de l'eau et des matériaux entraînés.
Le travail du courant d'eau peut être renforcé par un effet d'aspiration exercé par une pompe, à l'autre extrémité du tube de forage, par l'intermédiaire de la pièce tubulaire en T 15a.
Le tube de travail 44 n'est pas prolongé au fur et à mesure de la poursuite du travail, ainsi que c'est le cas pour le tube de forage ou pour le tube-enveloppe ; n'est pas destiné à pénétrer dans le sol qui environne le puits, mais a simplement pour but d'offrir par sa paroi extérieure lisse et usinée une résistance de frottement aussi réduite que possible, dans le presse-étoupe 43, et d'éviter ainsi l'usure trop rapide dans celui-ci au cours des mouvements axiaux de l'ensemble du système tubulaire.
Dans le cas de débits importants d'eau à épuiser, il peut être nécessaire de mettre en action le serpentin de réfrigération 57 pour permettre la pose des rallonges, ou l'échange de la tête de forage, la bride d'obturation 45 de- vant être alors libérée. Attendu que la congélation et le dégel du sol exigent un délai de deux jours environ, il sera judicieux de faire tourner la machine, pendant ce temps, et de la faire travailler sur un autre point de forage, jusqu'à ce que les travaux auxiliaires soient terminés au premier
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point de forage, et qu'on puisse opérer à nouveau en ce point.
Après achèvement d'un forage, lequel peut éventuel- lement être légèrement incliné, on démonte tout d'abord tou- tes les rallonges du tube de forage, y compris les couronnes à galets et la tête de forage. On introduit ensuite un tube filtrant dans le tube-enveloppe dont l'intérieur est mainte- nant libre, ce tube filtrant pouvant éventuellement être lui aussi constitué par un nombre correspondant de sections tubu- laires. Lorsque le débit d'eau n'est pas trop fort, le tube filtrant peut être engagé à la main dans le forage ouvert; autrement, on l'introduira à l'aide de la bride 45 et du dis- positif de traction ou de pression agissant sur celle-ci.
Après introduction du tube filtrant, lequel ne doit pas péné- trer dans le forage au-delà du plan de la bride 4a, le tube- enveloppe 51, le tube de travail 44 et le tube d'appui 40 sont retirés, l'opercule de la vanne est descendu dans son corps 42, et le débit de l'eau dans le tube filtrant, vers le puits, est ainsi susceptible d'être arrêté ou réglé dans la mesure désirée.
En mettant en pratique le procédé qui fait l'objet de l'invention, on assure avant tout que les forages radiaux, s'étendant horizontalement ou sensiblement horizontalement à partir d'un puits, puissent être réalisés dans la direction et jusqu'à la distance prévue, sans égard pour la nature du terrain environnant à forer. De plus, les tubes filtrants et les tubes-enveloppes n'ont pas à être prévus aussi forts qu' il le faudrait si l'on devait les chasser dans le sol exclu- sivement par un effort axial direct se traduisant par des percussions ou une pression continue.
Au lieu d'une pression régulière ou variant seule- ment d'une manière progressive, s'exerçant sur le tube de forage dans le sens de son mouvement, il est également possi- ble de concevoir un avancement saccadé de ce tube, combiné à son mouvement de rotation, comme on peut l'obtenir déjà dans une certaine mesure par une action brusque et alternati-
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ve exercée sur les leviers 29,30. Les conditions particuliè- res de chaque chantier détermineront si une telle action con- juguée de rotation et de poussée discontinue doit être envi- sagée, ces deux mouvements du tube de forage pouvant aussi être obtenus grâce à une commande mécanique. La tête de fora- ge sera elle-même établie de façon appropriée.
Bien que l'invention ait été exposée ici dans son application à l'épuisement ou drainage des eaux, ou bien à l'abaissement du niveau d'une nappe, on conçoit que le procé- dé et les dispositifs propres à sa mise en oeuvre sont sus- ceptibles d'être aussi employés au captage du pétrole, ou d'autres fluides liquides ou gazeux.
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Method for the execution in the ground of boreholes extending radially to a well, and machine for the implementation of this method.
The present invention relates to a method for carrying out boreholes extending radially to a well in the ground, and to a machine for carrying out this method. This invention may for example be applied to land drainage, to lowering the level of water tables, but is not however limited to these particular applications.
For land drainage, a vertical well is dug in the ground, and the latter is then concreted in a watertight manner. From the inside of this well, boreholes radiating in a star shape, and substantially horizontal, are pushed into the surrounding soil. Until now, these drillings have been carried out as follows: each of the @
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openings provided in the wall of the well, a tube was driven into the ground, by percussion or by pressure, for example by hydraulic pressure. It is then a filter tube, used to collect the water, and provided with a perforated drilling head, this tube containing a non-perforated co-axial inner tube, through which the water can be evacuated into the well. sand and water, during drilling work.
According to another proposal, a solid-walled tube, open or closed at its front end, is driven into the ground. In the first case, the drilling head, after the completion of this drilling and once the filter tube is in place, must be driven out by a hydraulic pressure created inside the tube, before the withdrawal of the tube. plain wall. In the second case, the loosened material must be evacuated through the interior of the tube by means of a special instrument.
In the method using the solid-walled tube, the aim is to be able to use a filter tube with a section smaller than that which would be necessary to proceed with the drilling while resisting the percussion or pressure forces involved. It is thus possible to to reduce the thickness of its walls, to provide larger orifices in them, and thus to reduce the weight and the price, by making this filter tube better suited to the function which it must fulfill.
On the other hand, this known process does not make it possible to rule out the difficulties resulting from the presence in the ground of foreign bodies, such as stumps or rocks making it impossible to continue advancing the tube, sometimes after short progression. In addition, the presence of such an obstacle prevents chasing the drill head; has the consequence that the radius of action of the drainage cannot be precisely determined in advance. In the event of insufficient drainage, another well must be dug and other tubes radiating from it, in order to obtain the necessary water flow.
The object of the present invention is to eliminate the drawbacks which have just been indicated and makes it possible to perform, @
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starting from the well, boreholes capable of overcoming any obstacles, so that these radial boreholes can always have the length necessary to collect all the water to be drained. According to the invention, the method for carrying out boreholes extending radially from a well consists essentially in the fact that a casing tube and a drilling tube rotating in the first, the second being provided with 'A preferably interchangeable drill head, are simultaneously driven into the ground.
In addition to its rotational movement, the drill pipe is imparted an axial movement, and a stream of pressurized water is provided between the shell pipe and the drill pipe, this current reaching the drill head to dilute the materials. loosened, and drag them through the inside of the drill pipe.
For the implementation of the method, and in accordance with the invention, a machine is used mounted on the bottom of the well, and rotating around the center of this well. This machine comprises a rotating tube, axially sliding and extensible, this tube being guided inside a tube-casing which is also extensible, and intended to be itself driven into the ground. The end of the first tube is provided with a drilling head which substantially occupies the section of the casing tube, at the end of the latter. Means are provided for supporting the drill tube inside the shell tube, rotating it and moving it axially in a reciprocating motion. Other means are also provided for driving both the casing tube and the drilling tube into the ground as the work progresses.
Other details relating to the method as well as to the construction of the machine will emerge from the description which follows, relating to the embodiment, shown in the accompanying drawings, of a device suitable for carrying out the method.
Fig. 1 shows the bottom of a walled well in which the drilling machine is installed and equipped with tubes
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to be driven into the ground, said machine being shown in profile, and the tubes in longitudinal section.
Fig. 2 is a plan view of FIG. 1.
Fig. 3 is a section taken along line 1-1 of FIG. 1.
The well 1 has a sole 2 and a wall 3 made of concrete, watertight. In the cylindrical wall 3 are sealed as many lining tubes 4 as there are radial boreholes to be made in the ground. In the center of the flange of the well is sealed a tenon 5 around which the frame 6 of the drilling machine can rotate concentrically to the wall of the well. This frame comprises rollers 7 allowing the rotation of the machine around the tenon 5. It also comprises jacks 8 by means of which this machine can be immobilized in any desired position. The rollers 7 roll on a ring 9 fixed to the sole 2. In the spans 11 and 12 is mounted rotating the drilling tube 13 having at one end a flange 14, and the other end is supported and rotates in the press. packing 15, which is connected to the tubular T-piece 15a.
The latter, via a flexible pipe 16, ensures the connection to the suction of a pump. The pipe 16 can also end in a suction basin, in particular in cases where the pump serving for the evacuation of the materials must be mounted on the flange of the well, due to the water level being too low. exhaust.
On the tube 13 is slidably mounted, but stopped in rotation by a key, a toothed wheel 17, the axial displacement of which is prevented by locks 18. This wheel 17 meshes with the toothed wheel 19 keyed on the shaft 20. That - This is supported in the bearings 22 and 23, and carries a fixed pulley and an idle pulley designated by 24 and 25. On the frame 6 is still fixed a frame 27 carrying two rows of tenons 28. On these tenons 28 can s' engage double levers 29 and 30, the free end of which carries a handle 31, and the other end 33 of which is connected by means of
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a buttonhole with a tenon 34 belonging to the T-piece 15a, which is guided in the frame 27 and stopped in rotation.
On the flange 4a of the sealed packing tube 4 is bolted the body 42 of a valve through which, when its cap is released, the support tube 40 can pass.
The latter also includes a flange 40a, at its end which projects inside the well, this flange being bolted to the body 42 of the valve. On the other face of the flange 40a is fixed a stuffing box 43 serving to seal the sliding working tube 44, the rear end of which is closed by the flange 45. The latter carries another press. -étoupe 46 acting on an extension 13a of the drilling tube 13, passing through the flange 45. On the latter is also connected a tube 47 for introducing water. At the rear end of the working tube 44, immediately in front of the closure flange, is provided a yoke 48 on which acts a traction device 50 fixed to the anchor bolts 49 sealed in the wall 3 of the well, and comprising either cables, chains, or threaded rods.
Instead of this traction device, one could also use two hydraulic presses, or other equivalent devices. In the working tube 44 is engaged a casing tube 51 formed of two parts connected by a junction ring 52. The first part of this tube rests against the internal face of the closure flange 45.
Depending on the length given to the casing tube, the drilling tube 13 is also connected to extensions 13b, 13c etc ..., by means of connection sleeves 53, beyond the portion 13a of this tube, bearing a bridle. At the free end of the front portion 13c is fixed a drilling head 55, the front face of which carries a toothed cutting edge. To guide the extensions or extensions of the drilling tube in the casing tube, roller crowns 56 are used. The support tube 40 is surrounded, on the outside of the wall.
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of the well, by a tubular coil 57 which can be connected to a refrigeration device, not shown.
The execution of a drilling by means of the described machine is carried out as follows:
The machine is mounted so that it can rotate on the base of the well, around the tenon 5, so that the tube 13 is oriented radially with respect to the axis of the well. On one of the packing tubes 4 is bolted the body 42 of the valve, after which a support tube 40 is driven over a relatively short length into the soil which surrounds the well, this tube is then bolted to the free flange. of the valve.
The working tube 44 is then engaged in the support tube. and the seal is provided by the stuffing box 43. A casing tube 51 is then engaged in the tube 44, and the extension of the drilling tube 13 is itself introduced into the latter, after which the drilling head 55 is attached to the front end of section 13c. The cutting edge of the drilling head and the anterior end of the casing tube 51 lie substantially in the same plane, namely, before the start of work, barely beyond the wall of the well, as can be seen in FIG. . 1, and again in the area of the ground already loosened by the action of the support tube.
Then the working tube and the casing tube are sealed, at their rear end, by means of the sealing flange 45, and the seal is provided on the extension 13a of the drill tube, by means of the clamp. packing 46.
After these preparatory operations, the traction device 48-50, or a corresponding pressure device, is made to act so as to move the working tube 44 and the casing tube 51 in the direction of advance, that is to say - say to the left in fig. 1 and 2. At the same time, the drilling tube 13 is set in rotation by a motor, not shown, and disposed for example laterally in the machine, this motor acting by means of the pulley 24 and the return. of gears 19-17. The rotational movement of the head
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drilling, which is at the same time pushed by means of the levers 29-30 in the direction of advance, against the still solid ground, facilitates the advancement of the casing tube 51 very significantly.
To avoid blocking, in the event of drilling incidents, this head can be temporarily pulled back. It will be understood that the casing tube can thus be advanced axially without requiring too great a force.
The rotary drill pipe plays a decisive role in the regular execution of drilling, when, due to the presence of rocks or other obstacles more resistant than the normal soil, the continuation of the progression of a pipe only animated by axial movement would require a disproportionately large force, or even impossible to provide. In such cases, which cannot be predicted in advance, but which must always be reckoned with, the normal drill head may be replaced by another head of suitable shape or metal. to the obstacle that we must overcome, either by perforating it or by removing it. If necessary, the speed of rotation of the drill pipe can be accelerated or slowed down.
For reasons of space, and in order to be able to exert by hand, without exerting an excessive force, a relatively high forward pressure on the whole drill pipe, including its head, the ratio of the arms of the le - Viers 29, 30 is thus chosen that when they play the angle corresponding to the interval between two tenons 28, the axial displacement of the drill pipe in one direction or the other is only reduced amplitude. This travel of the levers is, however, sufficient to allow the reciprocating advancement and retraction movements of the drill head, which are necessary in practice, as mentioned above. The anterior end of this head then moves away only a short distance from the anterior end of the surrounding tube-casing.
In order to ensure the continued progress of the drill head, the two @
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levers 29,30 are moved together, from time to time, from one to the other of the tenons 28.
When the last tenons 28 have been reached, that is to say those placed at the left end of the two rows, in fig. 1 and 2, the drilling has progressed sufficiently so that the rear end of the casing tube 51 and that of the working tube 44, which follow the axial displacement of the drilling head loosening the soil and removing any obstacles, have reached the position indicated in dotted lines and designated by 45a, position in which the blanking flange 45 has moved from its position indicated in solid lines to come up against the stuffing box 43. After having released the controls of all the tubes , the flange 45 is then detached from the yoke 48, and the junctions 53 between the portions 13a and 13b of the drill pipe are released.
The latter is then recalled back, at the same time as its first extension 13a, the gland 46 which surrounds it and the flange 45, to their starting position, and one engages in the free space thus formed a new extension for the drill pipe 13 and for the casing tube 51. The extension of the drill pipe is connected at its two ends to the neighboring elements, by the sleeves 53. On the other hand, the extension of the pipe the envelope is only connected at its front end, by means of a junction ring 52, while the rear end of the latter extension simply bears against the closure flange 45, as before. The flange 45 is then connected again to the yoke 48, which has also been returned to its starting position, after the installation of the extensions, at the same time as the working tube 44.
The actual drilling can thus be continued, the drilling operation being continued over a length which corresponds to the stroke of the machine, that is to say to the length of the extensions provided. The above operations are repeated until the borehole reaches the desired length.
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During work, a current of water is created in the annular space existing between the casing tube 51 and the extensions of the drilling tube, the pressurized water being supplied by the tube 47 connected to the sealing flange 45 , this tube being able to follow the movements of the flange, thanks to suitable fittings. This water flows to the drill head, dilutes the plug that forms there, and carries the material inside the drill pipe. At the same time, this current of water cools the cutting edge of the head, which is particularly important when drilling into stones, When using a drill head whose end has a slightly conical shape, openings must be provided in it for the passage of water and entrained materials.
The work of the water current can be reinforced by a suction effect exerted by a pump, at the other end of the drill pipe, through the tubular T-piece 15a.
The working tube 44 is not extended as the work continues, as is the case for the drilling tube or for the casing tube; is not intended to penetrate into the soil which surrounds the well, but simply aims to offer by its smooth and machined outer wall a frictional resistance as low as possible, in the gland 43, and to avoid too rapid wear therein during the axial movements of the entire tubular system.
In the case of large flows of water to be exhausted, it may be necessary to activate the refrigeration coil 57 to allow the installation of the extensions, or the exchange of the drilling head, the sealing flange 45 of- before being released. As the freezing and thawing of the ground requires a delay of about two days, it will be advisable to run the machine, during this time, and to work it on another point of drilling, until the auxiliary work be completed on the first
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drilling point, and that we can operate again at this point.
After completion of a borehole, which may optionally be slightly inclined, first of all all the extensions of the borehole tube, including the roller crowns and the drill head, are dismantled. A filter tube is then introduced into the envelope tube, the interior of which is now free, this filter tube also possibly being formed by a corresponding number of tubular sections. When the water flow is not too strong, the filter tube can be manually engaged in the open borehole; otherwise, it will be introduced using the flange 45 and the traction or pressure device acting on it.
After insertion of the filter tube, which must not enter the borehole beyond the plane of the flange 4a, the casing tube 51, the working tube 44 and the support tube 40 are withdrawn, the seal of the valve is lowered into its body 42, and the flow of water in the filter tube, to the well, is thus capable of being stopped or adjusted to the desired extent.
By putting into practice the method which is the subject of the invention, it is above all ensured that the radial boreholes, extending horizontally or substantially horizontally from a well, can be made in the direction and up to the planned distance, regardless of the nature of the surrounding terrain to be drilled. In addition, the filter tubes and the casing tubes do not have to be provided as strong as it would be necessary if they were to be driven into the ground exclusively by a direct axial force resulting in percussion or a shock. continuous pressure.
Instead of a regular pressure or varying only in a progressive manner, exerted on the drill pipe in the direction of its movement, it is also possible to conceive a jerky advancement of this pipe, combined with its rotational movement, as can already be obtained to a certain extent by a sudden and alternating action
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ve exerted on the levers 29.30. The particular conditions of each site will determine whether such a combined action of rotation and discontinuous thrust should be considered, these two movements of the drill pipe can also be obtained by means of a mechanical control. The drill head will itself be set up appropriately.
Although the invention has been described here in its application to the depletion or drainage of water, or to the lowering of the level of a water table, it will be understood that the process and the devices specific to its implementation are also likely to be used for the capture of petroleum, or other liquid or gaseous fluids.