"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 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 présente, pour permettre de déformer le dispositif, des ailettes régulièrement réparties sur sa périphérie, chacune de ces ailettes étant guidée dans un évidement prévu dans l'épaisseur de l'élément tubulaire et agencée pour pouvoir se déplacer, sous l'action des moyens susdits logés dans l'élément tubulaire pour déformer sélectivement e dispositif, entre deux positions extrêmes, une première posiion extrême dans laquelle l'ailette fait saillie par rapport surface externe de l'élément tubulaire et une seconde position
<EMI ID=1.1>
ement précité.
D'autres détails et particularités de l'invention
<EMI ID=2.1>
:cire et qui représentent, à titre d'exemples non limita tifs , deux
<EMI ID=3.1>
La figure 1 est une vue en élévation, avec brisu- <EMI ID=4.1>
be de forage.
La figure 2 est une vue analogue à la figure 1 dans quelle les éléments du dispositif suivant l'invention sent re�sentés dans une position différente de celle qu'ils occupent <EMI ID=5.1> La figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne <EMI ID=6.1> <EMI ID=7.1>
<EMI ID=8.1> <EMI ID=9.1>
Dans les différentes figures, les mêmes notations référence désignent des éléments identiques ou analogues.
Le dispositif 1 suivant l'invention et représenté dessins est destiné à être associé à l'extrémité 2 d'un tube forage 3 et comprend un élément tubulaire 4 vissé à l'extrémi2 du tube de forage, une tête de battage 5 montée à l'extrémité .'élément 4 opposée à son extrémité fixée au tube de forage, moyens 6 agencés pour détecter les variations de trajectoire dispositif 1 par rapport à l'axe de forage 7 et des moyens 8 :cés dans l'élément tubulaire 4 pour déformer sélectivement le dispositif, 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'ane et connu en soi, permettent de régler les positions longitudinale et angulaire desdits moyens 8 par rapport
à l'élément 4. Ces 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.
Dans la forme de réalisation illustrée aux figures 1
<EMI ID=10.1>
<EMI ID=11.1>
ment de 90[deg.] l'une par rapport à l'autre et décalées régulièrement suivant l'axe de l'élément. Chacune des ailettes 10 est guidée eL maintenue dans un évidement 11 prévu dans l'épaisseur de l'élément
<EMI ID=12.1>
<EMI ID=13.1>
<EMI ID=14.1>
<EMI ID=15.1>
tièrement logée dans l'évidement 11. Les évidements 11 et les ailettes 10 sont agencées pour que ces dernières se déplacent, sous l'action des moyens 8, suivant une direction perpendiculaire à l'axe
<EMI ID=16.1>
<EMI ID=17.1>
de l'élément 4. Les quatre ailettes 10 sont identiques et leur face 13, destinée à faire saillie par rapport à l'élément 4, est cylindrique, le diamètre de cette face 13 étant sensiblement égal au diamètre externe de l'élément 4 et l'axe,de trace 14, de cette face 13 coupant l'axe de l'élément tubulaire, l'intersection de ces deux axes étant située entre l'ailette considérée et la tête de battage 5 et l'angle formé par ces deux axes étant de l'ordre de 15[deg.]. La face 15 des ailettes, opposée à leur face 13, est avantageusement pourvue de moyens 16 permettant de fixer l'ailette, de
<EMI ID=18.1>
<EMI ID=19.1>
<EMI ID=20.1>
Les moyens 8 destinés à déformer le dispositif en agissant sur les ailettes 10 et qui sont illustrés aux figures
1 à 3 comprennent une barre rigide 17, coaxiale à l'élément 4 et de section inférieure à la section interne dudit élément, des paliers 18 prévus dans l'élément 4 pour que la barre 17 puisse se déplacer à l'intérieur de l'élément 4 parallèlement à son axe et puisse tourner autour dudit axe pour être verrouillée, grâce au dispositif 9, suivant une position déterminée longitudinalement et angulairement par rapport aux ailettes 10 et des moyens 19 agencés pour prendre appui sur la barre 17 et sur les faces 15
<EMI ID=21.1>
des ailettes 10. Ces moyens 19 sont constitués par des vérins
20 dont les cylindres 21 sont ménagés dans la barre 17 et qui sont répartis sur la périphérie de celle-ci pour être mis en concordance , lorsque la barre occupe sa position déterminée précitée, avec les ailettes 10. Ces vérins 20 sont agencés pour que leur tige de piston 21'se déplace, sous l'action d'un fluide sous .
<EMI ID=22.1>
et pour que l'extrémité libre 23 de leur tige de piston puisse coopérer avec la face 15 des ailettes.La course des pistons est réglée de manière à ce que les vérins puissent amener les ailettes de leur seconde position extrême susdite à leur première position extrême. Des moyens connus en soi et non représentés étant en outre prévus pour sélectionner le ou les vérins 20 à mettre sous pression pour déformer l'élément tubulaire 4 dans le sens opposé
à la déviation prise par le dispositif 1. Les moyens de verrouillage 16 précités sont, comme illustrés aux dessins, constitués par une saillie 24 ménagée à l'extrémité libre 23 des tiges de piston et par une encoche 25 correspondante pratiquée dans les ailettes
10. Ces saillies et encoches sont agencées pour coopérer entre elles lorsque la barre occupe sa position déterminée précitée et pour être dégagées les unes des autres lorsque l'on désire dégager les moyens 8 de l'élément tubulaire 4, la course des pistons des vérins 20 étant bien entendu réglée de manière à ce que l'extrémité libre 23 des tiges de piston puissent occuper une position telle que la barre et les vérins qu'elle porte puisse coulisser suivant son axe dans l'élément tubulaire 4. Pour faciliter la déviation et l'enfoncement du tube de forage 3, l'élément tubulaire 4 a avantageusement un diamètre externe légèrement supérieur au diamètre externe du tube de forage.
Les moyens 8 susdits agissant sur les ailettes 10 et qui sont représentés à la figure 4 comprennent une barre rigide
17, des paliers 18 et un dispositif 9 tels que décrits ci-dessus. Ils comprennent en outre un vérin rotatif 26, commandé par un fluide sous pression, agencé pour faire tourner la barre 17 autour de son axe, ainsi que des moyens 19 agencés pour prendre appui
sur la barre 17 et sur la face 15 d'une des ailettes 10, ces der-
<EMI ID=23.1> <EMI ID=24.1>
<EMI ID=25.1>
ménagé dans la barre 17 et dont la tige de piston 21'est perpendi-culaire à l'axe de la barre. Ce vérin 20 est agencé pour que,
<EMI ID=26.1>
qu'elle est orientée à l'aide du vérin rotatif 26 pour disposer
le vérin en regard de l'ailette 10 choisie, l'extrémité libre
23 de la tige du piston puisse venir en contact avec la face 15
de cette ailette pour déplacer cette dernière.
Lorsque le dispositif 1, dans sa forme de réalisation illustrée aux figures 1 à 3, dévie de sa trajectoire, cette déviation est détectée et mesurée par les moyens 6. A partir des indications données par ces derniers, on sélectionne le ou les vérins 20 à actionner pour rétablir le dispositif dans sa trajectoire et on met sous pression le ou les vérins 20 de manière à déplacer la ou les ailettes 10 correspondantes pour qu'elles fassent saillie, d'une hauteur déterminée en fonction de la déviation constatée, par rapport à l'élément tubulaire 4 pour forcer le dispositif à dévier pour reprendre sa trajectoire suivant l'axe de forage.
Lorsque le dispositif 1, dans sa forme de réalisation illustrée à la figure 4, dévie de sa trajectoire, on met
sous pression, d'après les indications fournies par les moyens
6, le vérin rotatif 26 pour qu'il fasse tourner la barre 17 autour de son axe de manière à amener la tige de piston 21'du vérin
20 en regard de l'ailette 10 à commander pour corriger la déviation constatée, le vérin 20 étant ensuite mis sous pression pour déplacer cette ailette dans son logement pour qu'elle fasse saillie
par rapport à l'élément tubulaire pour forcer le dispositif 1 à
<EMI ID=27.1>
<EMI ID=28.1>
Dans les deux formes de réalisation montrées aux ' dessins, la barre 17 est supportée par la tête de battage 5, cette
<EMI ID=29.1>
gé dans ce dernier, une cavité 28 étant prévue dans cet appendice 27 pour recevoir l'extrémité 29 de la barre 17. De plus, l'appendice 27 de la tête de battage 5 et l'élément 4 sont agencés pour que l'appendice puisse coulisser dans ce dernier 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 28 et qui prend appui sur l'appendice. 27 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 dansl'axe de forage, des canalisations 30 étant prévues dans le dispositif pour le fluide sous pression commandant ledit marteau pneumatique, ainsi que des caralisations 31 et32 pour les vérins 20 et 26.
Les moyens de détection 6 montrés schématiquement
à la figure 4 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 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 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 limité aux formes de réalisation décrites et que bien des modifications peuvent être apportées à ces dernières sans sortir du cadre du présent brevet.
REVENDICATIONS.
1. Dispositif destiné à être associé à l'extrémité d'un tube de forage, en particulier pour forage par battage, carac-
<EMI ID=30.1>
tage 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 sans 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.
"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 drilling tube 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 in order to correct any deviation of 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 is 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 tubular element has, in order to allow the device to be deformed, fins regularly distributed over its periphery, each of these fins being guided in a recess provided in the thickness of the tubular element and arranged to be able to move, under the action of the aforesaid means housed in the tubular element to selectively deform the device, between two extreme positions, a first extreme posiion in which the fin protrudes from the outer surface of the 'tubular element and a second position
<EMI ID = 1.1>
previously mentioned.
Other details and features of the invention
<EMI ID = 2.1>
: wax and which represent, by way of nonlimiting examples, two
<EMI ID = 3.1>
Figure 1 is an elevational view, with broken <EMI ID = 4.1>
be drilling.
Figure 2 is a view similar to Figure 1 in which the elements of the device according to the invention feel re � felt in a position different from that which they occupy <EMI ID = 5.1> Figure 3 is a view in cut along line <EMI ID = 6.1> <EMI ID = 7.1>
<EMI ID = 8.1> <EMI ID = 9.1>
In the various figures, the same reference notations 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 drill pipe 3 and comprises a tubular element 4 screwed to the end of the drill pipe, a threshing head 5 mounted at the bottom. 'end.' element 4 opposite to its end fixed to the drilling tube, means 6 arranged to detect the variations in trajectory of device 1 with respect to the drilling axis 7 and means 8: cés in the tubular element 4 to deform selectively the device, by bending said tubular element, so that its trajectory in the ground and under the action of a force exerted along the axis of the drill pipe 3 and in the direction of drilling, can be controlled to deviate , with respect to the direction taken by the end of the drill pipe on which the device is mounted,
so as to correct any deviation from this direction detected by
the means 6, with respect to the drilling axis 7. The aforesaid means 8, which allow the tubular element 4 to be deformed, are held in the latter by an anchoring and positioning device 9, called on the foot of ane and known per se, make it possible to adjust the longitudinal and angular positions of said means 8 with respect to
to the element 4. These means 8, the device 9 and the detection means 6 are arranged so as to be able to be released from the tubular element 4 and from the drilling pipe 3 or to recover them when the drilling operations are finished. , or to temporarily replace the means 8 by a pneumatic hammer intended to cooperate with the threshing head 5, for example when rocks
lie in the drilling axis.
In the embodiment illustrated in Figures 1
<EMI ID = 10.1>
<EMI ID = 11.1>
ment of 90 [deg.] with respect to each other and regularly offset along the axis of the element. Each of the fins 10 is guided eL held in a recess 11 provided in the thickness of the element
<EMI ID = 12.1>
<EMI ID = 13.1>
<EMI ID = 14.1>
<EMI ID = 15.1>
fully housed in the recess 11. The recesses 11 and the fins 10 are arranged so that the latter move, under the action of the means 8, in a direction perpendicular to the axis
<EMI ID = 16.1>
<EMI ID = 17.1>
of the element 4. The four fins 10 are identical and their face 13, intended to project from the element 4, is cylindrical, the diameter of this face 13 being substantially equal to the external diameter of the element 4 and the axis, trace 14, of this face 13 intersecting the axis of the tubular element, the intersection of these two axes being situated between the fin considered and the threshing head 5 and the angle formed by these two axes being of the order of 15 [deg.]. The face 15 of the fins, opposite their face 13, is advantageously provided with means 16 making it possible to fix the fin, to
<EMI ID = 18.1>
<EMI ID = 19.1>
<EMI ID = 20.1>
The means 8 intended to deform the device by acting on the fins 10 and which are illustrated in the figures
1 to 3 comprise a rigid bar 17, coaxial with the element 4 and of section smaller than the internal section of said element, bearings 18 provided in the element 4 so that the bar 17 can move inside the element 4 parallel to its axis and can rotate about said axis to be locked, thanks to the device 9, in a position determined longitudinally and angularly with respect to the fins 10 and means 19 arranged to bear on the bar 17 and on the faces 15
<EMI ID = 21.1>
fins 10. These means 19 are constituted by jacks
20, the cylinders 21 of which are formed in the bar 17 and which are distributed over the periphery thereof to be brought into correspondence, when the bar occupies its aforementioned determined position, with the fins 10. These cylinders 20 are arranged so that their piston rod 21 'moves under the action of a fluid under.
<EMI ID = 22.1>
and so that the free end 23 of their piston rod can cooperate with the face 15 of the fins. The stroke of the pistons is adjusted so that the jacks can bring the fins from their aforementioned second extreme position to their first extreme position . Means known per se and not shown being further provided for selecting the jack or jacks 20 to be pressurized in order to deform the tubular element 4 in the opposite direction
to the deflection taken by the device 1. The aforementioned locking means 16 are, as illustrated in the drawings, constituted by a projection 24 formed at the free end 23 of the piston rods and by a corresponding notch 25 made in the fins
10. These projections and notches are arranged to cooperate with each other when the bar occupies its aforementioned determined position and to be released from each other when it is desired to release the means 8 of the tubular element 4, the stroke of the pistons of the cylinders. 20 being of course adjusted so that the free end 23 of the piston rods can occupy a position such that the bar and the jacks it carries can slide along its axis in the tubular element 4. To facilitate deflection and the depression of the drill pipe 3, the tubular element 4 advantageously has an outer diameter slightly greater than the outer diameter of the drill pipe.
The aforementioned means 8 acting on the fins 10 and which are represented in FIG. 4 comprise a rigid bar
17, bearings 18 and a device 9 as described above. They further comprise a rotary actuator 26, controlled by a pressurized fluid, arranged to rotate the bar 17 around its axis, as well as means 19 arranged to bear
on the bar 17 and on the face 15 of one of the fins 10, these latter
<EMI ID = 23.1> <EMI ID = 24.1>
<EMI ID = 25.1>
formed in the bar 17 and the piston rod 21 is perpendicular to the axis of the bar. This jack 20 is arranged so that,
<EMI ID = 26.1>
that it is oriented using the rotary actuator 26 to dispose
the jack facing the chosen fin 10, the free end
23 of the piston rod can come into contact with the face 15
of this fin to move the latter.
When the device 1, in its embodiment illustrated in FIGS. 1 to 3, deviates from its path, this deviation is detected and measured by the means 6. From the indications given by the latter, the jack or jacks 20 to actuate to restore the device to its path and pressurize the cylinder (s) 20 so as to move the corresponding fin (s) 10 so that they protrude, by a height determined according to the deviation observed, with respect to the tubular element 4 to force the device to deflect to resume its path along the drilling axis.
When the device 1, in its embodiment illustrated in FIG. 4, deviates from its trajectory, one puts
under pressure, according to the indications provided by the means
6, the rotary actuator 26 so that it rotates the bar 17 around its axis so as to bring the piston rod 21 'of the actuator
20 opposite the fin 10 to be ordered to correct the deviation observed, the actuator 20 then being pressurized to move this fin in its housing so that it protrudes
relative to the tubular element to force the device 1 to
<EMI ID = 27.1>
<EMI ID = 28.1>
In the two embodiments shown in the drawings, the bar 17 is supported by the threshing head 5, this
<EMI ID = 29.1>
ge in the latter, a cavity 28 being provided in this appendix 27 to receive the end 29 of the bar 17. In addition, the appendix 27 of the threshing head 5 and the element 4 are arranged so that the appendix can slide in the latter in a direction parallel to its axis and over a distance less than the length of the appendix.
The tubular element 4 is arranged to receive, when the means 8 are released from the device 1, a pneumatic hammer the end of which is received in the cavity 28 and which bears on the appendix. 27 of the threshing head, this pneumatic hammer being intended to be used temporarily to make this threshing head penetrate into the rocks located in the drilling axis, pipes 30 being provided in the device for the pressurized fluid controlling said hammer pneumatic, as well as ducts 31 and 32 for jacks 20 and 26.
The detection means 6 shown schematically
in Figure 4 can be constituted by a light source mounted in the device 1 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 photoelectric cells arranged in the outside the tube 3 and in the axis thereof to detect and measure the 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 to
a control and measurement device provided outside the drill pipe.
It should be understood that the invention is in no way limited to the embodiments described and that many modifications can be made to the latter without departing from the scope of the present patent.
CLAIMS.
1. Device intended to be associated with the end of a drill pipe, in particular for drilling by ramming, charac-
<EMI ID = 30.1>
stage mounted at one end of this tubular element, means arranged at the other end of the latter to connect it to the drilling tube in the extension thereof and means arranged in the tubular element for selectively deforming said device so that its trajectory, in the
ground and under the action of a force exerted along the axis of the drill pipe and in 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 of this direction from the chosen drilling axis.