EP0002160A1 - Dispositif de forage de trous dans le sol - Google Patents

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EP0002160A1
EP0002160A1 EP78400189A EP78400189A EP0002160A1 EP 0002160 A1 EP0002160 A1 EP 0002160A1 EP 78400189 A EP78400189 A EP 78400189A EP 78400189 A EP78400189 A EP 78400189A EP 0002160 A1 EP0002160 A1 EP 0002160A1
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    • E21B7/20—Driving or forcing casings or pipes into boreholes, e.g. sinking; Simultaneously drilling and casing boreholes
    • E21B7/208—Driving or forcing casings or pipes into boreholes, e.g. sinking; Simultaneously drilling and casing boreholes using down-hole drives

Definitions

  • the present invention relates to a device for drilling holes in the ground, in particular in unconsolidated terrain.
  • non-consistent layers of various materials can occur at different depths and close towards the drilled hole.
  • Hard areas can occur at different depths; they require percussion to be drilled.
  • the different layers can be wet or even submerged.
  • a drilling member which consists of a pneumatic hammer with a downhole percussion. Compressed air is transmitted to the hammer via extension tubes. We equip this hammer with a cutter. An external casing maintains the walls of the hole, the external diameter of this casing being slightly less than the diameter drilled. This tubing is driven into the hole at the same penetration rate as the drilling member thanks to a thrust controlled by a regulator and a rotational movement in the opposite direction to that of the drilling member.
  • the outer casing defines with the drilling member an annular space through which the exhaust air drives the drilling sediments out of the hole. To facilitate the ascent of the sediments, they can be liquefied by means of water injected at the bottom of the hole by a circuit completely independent of that of the compressed air supply, and this up to the lower end of the hammer .
  • an eccentric cutter is used to drill a hole with a diameter greater than the outside diameter of the casing.
  • the eccentric part of the cutter is mobile, the reaction being taken up by the upper part of the cutter. It is also possible to design devices in which the resumption of the reaction of the eccentric is ensured by a ring which can rotate around the tail of the cutter. However, such devices have the drawback of increasing the weight and the fragility of the cutting edge.
  • the device of the invention proposes to avoid these drawbacks.
  • connection with the hammer of the elongated compressed air supply tubes is carried out by means of a helical telescopic connection which comprises a decentering lug on the part linked to the elongate tubes, the telescopic stroke corresponding to a relative rotation of 180 °, so that, in the retracted position, corresponding to the working position, the eccentric part of the cutter is diametrically opposite the lug, and in the developed position, corresponding to the extraction position of the 'drilling organ, the eccentric part of the cutter is placed below the lug.
  • the offset lug is fixed on a piece independent of the cutter and the casing.
  • this lug pushes the hammer towards the eccentric part of the cutter, which reinforces its eccentricity.
  • the striking surface of the cutting edge is inclined relative to the axis of the striking hammer which tends to "drag" the cutting edge toward the p .xté- laughing and thus reinforces its eccentricity.
  • the drilling device shown in the figures comprises a hammer 1 fitted with a cutter 2.
  • This hammer 1 operates with compressed air which is transmitted to it by elongate tubes 3.
  • An outer casing 4 maintains the walls of the hole 5.
  • the casing 4 is driven into the hole 5 at the same speed of penetration as the drilling member thanks to a thrust controlled by a regulator not shown and to a rotational movement in the opposite direction to the direction of rotation of the drilling member.
  • Arrows 6 and 7 show the direction of the rotational movement of the drilling member and of the casing, respectively. 4. It is possible to have either separate motors for the two movements, or a motor with two concentric output shafts rotating in opposite directions. These engines are not shown.
  • the casing 4 determines with the drilling member a space through which the exhaust air drives out the drilling sediments, as indicated by arrow 8.
  • the outside diameter of the casing 4 is less than the diameter of the drilled hole because the cutter 2 is eccentric.
  • This telescopic connector 9 comprises a decentering lug 10 of the hammer-cutter assembly, fixed on a lug holder tube 11 which comes cap the hammer 1.
  • This pin holder tube 11 is fixed to the part of the connector 9 which is linked to the elongate tubes 3.
  • the telescopic stroke corresponds to a relative rotation of 180 °, so that, when the connector is in the retracted position, which corresponds to the working position of the drilling member ( Figure 1), the eccentric part of the cutter 2 either diametrically opposite the lug 10, and, when the connector is in the developed position, which corresponds to the position of extraction of the drilling member (FIG. 3), the eccentric part of the cutter 2 is placed below lug 10.
  • the hammer-bit assembly is offset relative to the casing 4 by the pin 10.
  • This pin pushes the hammer towards the eccentric part of the bit 2, which reinforces the eccentricity of the latter.
  • the striking surface 12 of the cutting edge 2 is inclined relative to the striking axis of the hammer, which further reinforces the eccentricity of the cutting edge 2.
  • the device that we have just described makes it possible not to increase the weight and the fragility of the cutting edge, as in certain prior devices.
  • the device according to the invention makes it possible to have a completely free passage inside the casing 4.
  • the invention can be applied to more sophisticated drilling devices, for example comprising a fluid injection circuit at the bottom of the hole completely independent of that of the compressed air supply, this fluid having for its purpose to facilitate the rise of sediments.

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Abstract

Dispositif de forage constitué d'un organe de forage comportant un marteau (1) fonctionnant à l'air comprimé transmis au marteau par des tubes allonges (3) et équipé d'un taillant excentré (2), et d'un tubage extérieur (3). La liaison des tubes allonges (3) avec le marteau (1) est réalisée au moyen d'un raccord télescopique hélicoïdal (9) qui comporte un ergot de décentrage (10) sur la partie liée aux tubes allonges, la course télescopique correspondant à une rotation relative de 180° de telle sorte que, en position rétractée, la partie excentrée du taillant (12) soit diamètralement opposée à l'ergot (10), et, en position développée, la partie excentrée du taillant soit placée au-dessous de l'ergot. Application au forage de trou dans le sol, en particulier dans des terrains non consolidés.

Description

  • Dispositif de forage de trous dans le sol
  • La présente invention concerne un dispositif de forage de trous dans le sol, en particulier dans des terrains non consolidés.
  • Dans de tels terrains, des couches non consistantes et de matériaux divers peuvent se présenter à différentes profondeurs et se refermer vers le trou foré. Des zones dures peuvent se présenter à différentes profondeurs ; elles nécessitent une percussion pour être forées. Les différentes couches peuvent être humides, voire même immergées.
  • Pour forer des trous dans de tels sols, on utilise fréquemment un organe de forage constitué d'un marteau pneumatique à percussion fond de trou. L'air comprimé est transmis au marteau par l'intermédiaire de tubes-allonges. On équipe ce marteau d'un taillant. Un tubage extérieur assure le maintien des parois du trou, le diamètre extérieur de ce tubage étant légèrement inférieur au diamètre foré. Ce tubage est entrainé dans le trou à la même ••itesse de pénétration que l'organe du forage grâce à une poussée contrôlée par un régulateur et un mouvement de rotation dans le sens opposé à celui de l'organe de forage. Le tubage extérieur détermine avec l'organe de forage un espace annulaire à travers lequel l'air d'échappement chasse les sédiments de forage à l'extérieur du trou. Pour faciliter la remontée des sédiments, on peut liquéfier ceux-ci au moyen d'eau injectée au fond du trou par un circuit totalement indépendant de celui de l'air comprimé d'alimentation, et ce jusqu'à l'extrémité inférieure du marteau.
  • Pour forer un trou de diamètre supérieur au diamètre extérieur du tubage, on utilise eouvent un taillant excentré.
  • La réaction de l'excentrique est reprise, dans certains dispositifs, par des ergots fixés sur le tubage. Cependant, de tels dispositifs présentent l'inconvénient de ne pas laisser un passage totalement libre à l'intérieur du tubage. En effet, il arrive que, une fois le trou foré, on veuille retirer l'organe de forage mais laisser le tubage un certain temps afin d'insérer dans le trou des gaines d'un diamètre inférieur au tubage par exemple ; on a alors besoin que le passage soit totalement libre à l'intérieur du tubage.
  • Dans d'autres dispositifs, la partie excentrée du taillant est mobile, la réaction étant reprise par la partie supérieure du taillant. On peut également concevoir des dispositifs dans lesquels la reprise de la réaction de l'excentrique est assurée par une bague pouvant tourner autour de la queue du taillant. De tels dispositifs présentent cependant l'inconvénient d'augmenter le poids et la fragilité du taillant.
  • Le dispositif de l'invention se propose d'éviter ces inconvénients.
  • Selon l'invention, la liaison avec le marteau des tubes allonges d'arrivée d'air comprimé est réalisée au moyen d'un raccord télescopique hélicoïdal qui comporte un ergot de décentrage sur la partie liée aux tubes allonges, la course télescopique correspondant à une rotation relative de 180°, de telle sorte que, en position rétractée, correspondant à la position travail, la partie excentrée du taillant soit diamétralement opposée à l'ergot, et en position développée, correspondant à la po- sitbn d'extraction de l'organe de forage, la partie excentrée du taillant soit placée en dessous de l'ergot.
  • Ainsi, l'ergot de décentrage est fixé sur une pièce indépendante du taillant et du tubage. De plus, cet ergot pousse le marteau vers la partie excentrée du taillant, ce qui renforce l'excentricité de celui-ci.
  • Dans un mode préféré de réalisation du dispositif selon l'invention, la surface de frappe du taillant est inclinée par rapport à l'axe de frappe du marteau ce qui tend à faire "glisser" le taillant vers l'p.xté- rieur et renforce ainsi l'excentricité de celui-ci.
  • L'invention va maintenant être décrite avec plus de détails en se référant plus particulièrement à un mode de réalisation préféré de l'invention donné à titre d'exemple et représenté par les figures 1 à 4 des dessins annexés.
    • La figure 1 représente un mode de réalisation du dispositif selon l'invention, le raccord télescopique étant en position rétractée, ce qui correspond à la position travail du marteau.
    • La figure 2 est une vue de dessous du dispositif de la figure 1.
    • La figure 3 représente le dispositif de la figure 1, le raccord télescopique étant en position développée, ce qui correspond à la position d'extraction de l'organe de forage.
    • La figure 4 est une vue de dessous du dispositif de la figure 3.
  • Le dispositif de forage représenté sur les figures comporte un marteau 1 équipé d'un taillant 2. Ce marteau 1 fonctionne avec de l'air comprimé qui lui est transmis par des tubes allonges 3.
  • Un tubage extérieur 4 assure le maintien des parois du trou 5. Le tubage 4 est entraîne dans le trou 5 à la même vitesse de pénétration que l'organe de forage grâce à une poussée contr81ée par un régulateur non représenté et à un mouvement de rotation dans le sens inverse du sens de rotation de l'organe de forage. Les flèches 6 et 7 montrent le sens du mouvement de rotation respectivement de l'organe de forage et du tubage 4. on peut disposer, soit de moteurs distincts pour les deux mouvements, soit d'un moteur à deux arbres de sortie concentriques tournant en sens opposés. Ces moteurs ne sont pas représentés.
  • Le tubage 4 détermine avec l'organe de forage un espace à travers lequel l'air d'échappement chasse les sédiments de forage, comme l'indique la flèche 8.
  • Le diamètre extérieur du tubage 4 est inférieur au diamètre du trou foré car le taillant 2 est excentré.
  • La liaison des tubes allonges 3 avec le marteau 1 est réalisée au moyen d'un raccord télescopique hélicoïdal 9. Ce raccord télescopique 9 comporte un ergot de décentrage 10 de l'ensemble marteau-taillant, fixé sur un tube porte-ergot 11 qui vient coiffer le marteau 1. Ce tube porte-ergot 11 est fixé à la partie du raccord 9 qui est liée aux tubes allonges 3.
  • La course télescopique correspond à une rotation relative de 180°, de telle sorte que, lorsque le raccord est en position rétractée, ce qui correspond à la position de travail de l'organe de forage (figure 1), la partie excentrée du taillant 2 soit diamétralement opposée à l'ergot 10, et, lorsque le raccord est en position développée, ce qui correspond à la position d'extraction de l'organe de forage (figure 3), la partie excentrée du taillant 2 soit placée en dessous de l'ergot 10.
  • Ainsi, pendant le forage, l'ensemble marteau-taillant est décentré par rapport au tubage 4 par l'ergot 10. Cet ergot pousse le marteau vers la partie excentrée du taillant 2, ce qui renforce l'excentricité de celui-ci. De plus, la surface de frappe 12 du taillant 2 est inclinée par rapport à l'axe de frappe du marteau, ce qui renforce encore l'excentricité du taillant 2.
  • Le dispositif que nous venons de décrire permet de ne pas augmenter le poids et la fragilité du taillant, comme dans certains dispositifs antérieurs. De plus, le dispositif selon l'invention permet de disposer d'un passage totalement libre à l'intérieur du tubage 4.
  • Il est bien entendu que l'invention n'est pas strictement limitée au seul mode de réalisation qui a été décrit à titre d'exemple mais elle couvre également d'autres modes de réalisation qui n'en différeraient que par des variantes d'exécution ou par l'utilisation de moyens équivalents.
  • En particulier, l'invention peut s'appliquer à des dispositifs de forage plus élaborés, par exemple comportant un circuit d'injection de fluide au fond du trou totalement indépendant de celui de l'air comprimé d'alimentation, ce fluide ayant pour but de faciliter la remontée des sédiments.

Claims (2)

1°/ Dispositif de forage de trous dans le sol comportant :
- un tubage assurant le maintien des parois du trou
- à l'intérieur du tubage, 1

un organe de forage constitué d'un marteau/fonctionnant à l'air comprimé transmis au marteau par des tubes-allonges 3 et équipé d'un taillant excentré 2, l'organe de forage pouvant prendre une position de travail pour laquelle le taillant est à l'extérieur du tubage 4 et une position d'extraction pour laquelle le taillant est à l'intérieur du tubage, caractérisé par le fait que la liaison des tubes-allonges 3 avec le marteau est réalisée au moyen d'un raccord télescopique hélicoïdal 9 qui comporte un ergot de décentrage 10 sur la partie liée aux tubes-allonges, la course télescopique correspondant à une rotation relative de 180°, de telle sorte que, en position rétractée, correspondant à la position travail, la partie excentrée du taillant 2 soit diamétralement opposée à l'ergot 10 et, en position développée, correspondant à la position d'extraction de l'organe de forage, la partie excentrée du taillant soit placée en dessous de l'ergot.
2°/ Dispositif de forage selon revendication 1, caractérisé par le fait que la surface de frappe 12 du taillant 2 est inclinée par rapport à l'axe du marteau.
EP78400189A 1977-11-21 1978-11-17 Dispositif de forage de trous dans le sol Expired EP0002160B1 (fr)

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FR7734849A FR2409373A1 (fr) 1977-11-21 1977-11-21 Dispositif de forage de trous dans le sol, comportant un marteau pneumatique equipe d'un taillant excentre

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EP0002160A1 true EP0002160A1 (fr) 1979-05-30
EP0002160B1 EP0002160B1 (fr) 1980-09-03

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CA (1) CA1098895A (fr)
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ES (1) ES475233A1 (fr)
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