"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
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et l'épaisseur de la paroi de ce dernier étant de l'ordre de 3
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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
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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 rec-tify any variation in direction of the end of the drill pipe relative to the ideal drilling axis, means independent of the device or incorporated into the latter being provided to detect any variation of 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 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 of this direction with respect to 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 consists of three coaxial tubular sections assembled in the extension of one another, the two end sections being undeformable, one being intended to receive the threshing head while the other comprises the aforementioned means for connecting the device to the drilling tube, the central section being formed by a thin-walled tube and very high resistance, the length of this central section being such that it can undergo bending under the action of the aforementioned means housed in the tubular element.
Other details and features of the invention will emerge from the description of the drawings appended hereto and which represent, by way of nonlimiting examples,
two particular embodiments of the object 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 Figure 1 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 1 showing an alternative embodiment of the embodiment shown in Figures 1 to 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 tube
3 and comprises a tubular element 4 screwed to the end
2 of the drill pipe, 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 variations in the trajectory of the device 1 with respect to the axis drilling 7 and means 8 arranged in the tubular element 4 for selectively deforming the disposi-tif, 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 the 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, relative to the drilling axis 7.
The aforementioned means 8, which make it possible to deform the tubular element 4, are held in the latter by an anchoring and positioning device 9, called donkey foot and known per se, making it possible to adjust the longitudinal and angular positions. of said means 8 relative to element 4. The 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 drill pipe 3, ie 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 are in the drilling axis.
As shown in Figures 1, 2 and 4, the tubular element 4 consists of three tubular sections 10, 11 and 12 which are coaxial and assembled by screwing in the extension of one another. The two end sections 10 and 12 are non-deformable, section 10 being intended to receive the threshing head 5, while section 12 serves to connect the device 1 to the end 2 of the drilling tube 3. The central section
11 consists of a steel tube, with a thin wall and very
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and the wall thickness of the latter being of the order of 3
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central 11 can be flexed under the action of the aforementioned means 8. The outer diameter of section 11 is further slightly smaller than the outer diameters of sections 10 and 12 which are equal. The means 8 arranged in the tubular element for deforming the device 1 comprise a rigid bar 13 of circular section, the diameter of which is less than the internal diameter of the aforementioned section 11. This bar 13, which is coaxial with the tubular element 4 and which extends over the entire length of the section 11, is supported at its ends by bearings 14 and 15, the bearing 14 being produced in the section 10 while the bearing 15 is made in section 11 but in such a way that the forces which it supports are transferred to section 12 which is undeformable.
The means 8 further include means
16 arranged in the central section 11, substantially at equal distances from the ends of the latter, to bear on the rigid bar 13 and on the internal wall 17 of this section and intended to vary the distance separating this bar 13 from said internal wall to flex this section 11 and hence the tubular element 4 in such a way that any deviation of the device 1 with respect to the selected drilling axis, detected by the means 6, can be corrected. The aforementioned means 16, illustrated in the embodiment of the device shown in Figures 1 to 3, consist of four jacks 18, the cylinders of which
19 are produced in the bar 13 and distributed regularly over the periphery of the latter.
These jacks 18 are arranged so that their piston rod 20 can be housed entirely in the bar and can move, under the action of a pressurized fluid circulating "in pipes 21 provided in <EMI ID = 3.1>
bar 13, in a direction substantially perpendicular to the axis of the bar and so that the end 22 of the piston rods!
20 can be supported on the internal face 17 of section 11 to modify the distance which separates it from the bar and deform this section 11. The pipes 21: for supplying fluid to the <EMI ID = 4.1>
the four jacks 18 are separate so that it is possible to select the jack or jacks to be pressurized, according to the indications given by the detection means 6, to bend the section 11 in the desired direction to bring the device 1 back , when it has deviated from its trajectory, on a trajectory coinciding with the drilling axis.
In the embodiment of the device according to the invention shown in FIG. 4, the means 16 comprise a rotary actuator 23 associated with the bar 13 so as to be able to rotate the latter, around its axis, in the bearings 14 and 15 aforesaid and a jack 24 associated with the bar 13 in its central part, the cylinder 25 of this jack 24 being produced in said bar 13 such that its piston rod 26 is substantially perpendicular to the axis of the bar 13 and of so that the end 27 of said piston rod can bear on the internal face 17 of the section 11, pipes 21 of pressurized fluid being provided in the bar 13 to supply
the actuator 24 while pipes 28 are provided in the device 1 for supplying the rotary actuator 23. When the device 1 deviates from its path, this deviation is detected and measured by the means 6 sudits. From the indications provided by these means 6, the cylinder 24 is pressurized so that it flexes the section 11 at an angle equal to that made by the direction deviated from the drilling axis and in the opposite direction to this deflection, the rotary actuator 23 also being pressurized to rotate the bar 13, around its axis, in order to bring the axis of the piston rod 26 into the plane defined by the deflected direction taken by the device and by the drilling axis.
In the two embodiments illustrated in the drawings, the bar 13 is, to reinforce its stability, supported at its end housed in section 10 by the threshing head 5, the latter having an appendage 29 coaxial with the section.
10 and housed in the latter, a cavity 30 being provided in this appendix 29 to receive the end 31 of the bar 13. In addition, the appendix 29 of the threshing head 5 and the section 10 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 30 and which bears on the appendage 29 of the threshing head, this pneumatic hammer being intended to be used temporarily to make this hammer head penetrate into the rocks located in the drilling axis, pipes being provided in the device for the pressurized fluid controlling said pneumatic hammer.
The detection means 6 shown schematically
in Figure 1 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
outside the tube 3 and in the axis thereof to detect
and measuring the deviations of the aforesaid radius.
These detection means 6 could also be constituted either by a gyroscope, or by a gyroscopic compass or else a water level mounted in the device 1: means known per se being provided to transform the indications coming from the device 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
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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 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 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.