BE865955A

BE865955A - Perfectionnements aux installations de forage

Info

Publication number: BE865955A
Application number: BE186772A
Authority: BE
Original assignee: Foraky
Priority date: 1978-04-13
Filing date: 1978-04-13
Publication date: 1978-07-31

Description


  "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.

Claims

2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens agencés pour détecter les variations de trajectoire du dispositif par rapport à l'axe de

forage.

3. Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens agencés pour déformer le dispositif sont montés à coulissement dans l'élément

tubulaire et leur section est inférieure à celle du tube de forage afin de permettre le dégagement desdits moyens du dispositif

et du tube de forage.

4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la tête de battage est

composée d'une partie essentiellement conique s'étendant à l'extrémité 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 de cette seconde partie étant inférieure à la section interne 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 laquelle est monté l'élément semi-sphérique est fixée à l'intérieur de l'élément tubulaire, les parties constitutives de la tête de battage et l'extrémité de l'élément tubulaire avec laquelle elle 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.

5. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la tête de battage et l'extrémité de l'élément tubulaire avec laquelle elle coopère sont agencés pour que la droite joignant le sommet de la partie conique susdite au centre de l'articulation précitée puisse, lorsque la tête de battage est soumise à l'action des moyens destinés à déformer le dispositif, faire un angle d'au moins 10 [deg.] par rapport à l'axe de l'élément tubulaire.

6. Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que les moyens agencés dans l'élément tubulaire pour déformer sélectivement le dispositif comprennent un élément présentant au moins une première branche dont l'axe s'étend transversalement par rapport à l'axe de l'élément tubulaire et dont la longueur est telle que cette branche peut tourner librement, autour de l'axe dudit élément tubulaire, quelle que soit sa position par rapport à ce dernier axe et une seconde branche dont l'axe est perpendiculaire à l'axe de la première branche et coupe ce dernier à mi-distance des extrémités de ladite première branche,

l'extrémité libre de cette seconde branche pré-sentant une protubérance semi-sphérique dont le centre est situé sur l'axe de la branche et qui est logée dans une cavité cylindrique réalisée dans la seconde partie de la tête de battage, à partir de son extrémité la plus éloignée du sommet de la partie conique de la tête, et dont l'axe est confondu avec l'axe de ladite partie conique, chacune des extrémités de la première branche étant garnie d'un élément semi-sphérique dont le centre est situé sur l'axe de la branche, le dispositif comprenant également des moyens destinés à coopérer avec les éléments semi-sphériques de la première branche pour guider l'élément susdit de telle sorte que la protubérance précitée soit constamment maintenue dans la cavité précitée,

pour commander la rotation de l'élément autour de l'axe de la seconde branche et pour régler la position de l'axe de la première branche par rapport à l'axe de l'élément tubulaire.

7. Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens destinés à coopérer avec les éléments semi-sphériques de la première branche susdite sont constitués par un vérin rotatif dont l'arbre est coaxial à l'élément tubulaire précité, par une pièce de liaison calée sur l'arbre du vérin et guidée de manière à pouvoir tourner librement dans l'élément tubulaire autour de l'axe de ce dernier, cette pièce de liaison présentant un palier enserrant l'élément semi-sphérique porté par une des extrémités de la première branche susdite, et par un vérin dont le cylindre est fixé à la pièce de liaison de manière

à ce que la tige de piston du vérin se déplace parallèlement à l'axe de l'élément tubulaire, l'extrémité libre de la tige de piston portant un palier enserrant l'élément semi-sphérique porté par l'autre extrémité de la première branche, des conduites de fluide sous pression étant prévues pour les deux vérins.

8. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que les moyens agencés pour détecter les variations de trajectoire du dispositif par rapport à l'axe de forage sont constitués par une source lumineuse montée dans le dispositif et agencée pour émettre un rayon orienté dirigé à travers le tube de forage dans le sens opposé au forage et par un ensemble de cellules photo-électriques agencées à l'extérieur du tube de forage et dans l'axe de ce dernier pour détecter les déviations du rayon précité.

9. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que les moyens agencés pour détecter les variations de trajectoire du dispositif par rapport à l'axe de forage sont constitués par un gyroscope ou un compas gyroscopique monté dans le dispositif, des moyens étant prévus pour transformer les indications en provenance du gyroscope ou compas gyroscopique en signaux et pour transmettre ces signaux, un appareil de-mesure étant également prévu à l'extérieur du tube de forage pour capter les signaux susdits.

10. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que les moyens agencés pour détecter les variations de trajectoire du dispositif par rapport à l'axe de forage sont constitués par un niveau d'eau monté dans le dispositif, des moyens étant prévus pour transformer les indications en provenance du niveau d'eau en signaux et pour transmettre ces signaux, un appareil de mesure étant également prévu

à l'extérieur du tube de forage pour capter les signaux susdits.

11. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 3 à 10, caractérisé en ce que les moyens agencés pour détecter les variations de trajectoire du dispositif par rapport

à l'axe de forage sont fixés sur les moyens précités agencés pour déformer le dispositif afin de pouvoir être dégagés du dispositif et du tube de forage en même temps que ces derniers moyens. 12. Dispositif tel que décrit ci-avant ou représenté aux dessins annexés.