EP0300874A1 - Machine de forage par rotation et par louvoiement - Google Patents

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Publication number
EP0300874A1
EP0300874A1 EP88401790A EP88401790A EP0300874A1 EP 0300874 A1 EP0300874 A1 EP 0300874A1 EP 88401790 A EP88401790 A EP 88401790A EP 88401790 A EP88401790 A EP 88401790A EP 0300874 A1 EP0300874 A1 EP 0300874A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
kelly
drilling
machine according
protrusions
racks
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP88401790A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Henri François Alexandre Robert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SORENAM
Original Assignee
SORENAM
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SORENAM filed Critical SORENAM
Publication of EP0300874A1 publication Critical patent/EP0300874A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B3/00—Rotary drilling
    • E21B3/02—Surface drives for rotary drilling
    • E21B3/025—Surface drives for rotary drilling with a to-and-fro rotation of the tool
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B3/00—Rotary drilling
    • E21B3/02—Surface drives for rotary drilling
    • E21B3/04—Rotary tables
    • E21B3/045—Rotary tables movably mounted on the drilling structure or platform
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/02—Drilling rigs characterised by means for land transport with their own drive, e.g. skid mounting or wheel mounting
    • E21B7/021—With a rotary table, i.e. a fixed rotary drive for a relatively advancing tool

Definitions

  • the present invention relates to a drilling machine comprising a kelly suspended from a boom pivotally mounted on a chassis, a rotary table through which the kelly is axially movable, motor members provided in the rotary table for driving the kelly in rotation, and a rotary drilling tool, notably an auger, attached to the lower end of the kelly.
  • the rotary table In drilling machines of this type, the rotary table must be rigidly connected to the boom to allow it to withstand the very intense forces to which it is subjected during drilling operations. The need for such a link is however not satisfactory.
  • the torque generated by the rotation of the kelly can indeed be transmitted to the boom so that the drilling machine is constantly subjected to the action of overturning forces preventing it from operating in good conditions.
  • the height above the ground of the rotary table of current drilling machines is generally of the order of ten meters.
  • the existence of such a distance between the table and the ground has the disadvantage not only of limiting the stability of the machine but also of correspondingly reducing the possible depth of drilling.
  • the present invention proposes to remedy the drawbacks mentioned above and, to do this, it relates to a drilling machine of the aforementioned type which is characterized in that the rotary table comprises at least two lateral protuberances extending symmetrically relative to the longitudinal axis of the kelly, in that the chassis comprises two guide channels arranged one opposite the other so as to receive the protrusions, and that locking means are provided to immobilize the protrusions at any predetermined height in the guide channels.
  • This set of provisions by preventing the torque generated by the rotation of the kelly from being transmitted to the boom, makes it possible to transfer the overturning forces to the drilling axis and therefore improves the operation of the machine. It also makes it possible to bring the rotary table closer to the ground and to correspondingly increase the depth of the drillings likely to be carried out.
  • the locking means comprise racks provided on the opposite faces of the guide channels, toothed bodies provided on the protuberances and whose teeth correspond to those of the racks, the toothed bodies being positioned so as to face the racks. when the protrusions are inserted in the guide channels, and control means for achieving relative movement between the racks and the toothed bodies in order to engage their teeth.
  • the rotary table can thus be locked securely and quickly in the guide channels. Its height above the ground can also be easily adjusted according to the conditions under which the drilling must be carried out.
  • the racks are integral with the opposite faces of the guide channels while the toothed bodies are movable relative to the racks.
  • the control means are constituted by jacks mounted back-to-back in the protrusions so as to move the toothed bodies in the opposite direction.
  • the channels are carried by a cradle pivotally mounted on a frame secured to the chassis, around a horizontal axis perpendicular to the median longitudinal axis of the latter.
  • the boom comprises means for supporting a second tool extending, like the kelly, in the median longitudinal plane of the chassis, and is carried by a carriage movable on the latter, parallel to its median longitudinal plane.
  • Augers which have the advantage of working quickly, cannot drill more than 50 meters.
  • the machine according to the invention further comprises a weaving collar capable of enclosing a drilling tube whose axis is located in the median longitudinal plane of the chassis, jacks for communicating an alternating circular movement to the dart collar and to the drill pipe, jacks to drive the drill pipe into the ground while it describes its movement, and a retaining collar to support the drill pipe during its ascent.
  • the boom can advantageously support a clamshell bucket to evacuate the cuttings contained in the drilling tube.
  • the drilling machine which can be seen in FIG. 1 comprises a chassis 1 resting on tracks 2, an arrow 3 mounted on a carriage 4 movable on the chassis 1, parallel to the longitudinal axis thereof, a kelly 5 suspended by a cable 6 at the upper end of the boom, a rotary table 7 through which the kelly is axially movable, and an auger 8 installed at the lower end of the kelly.
  • the frame 1 comprises an anterior frame 9 in the extension of its longitudinal sides, this frame being made up of uprights 10 connected by spacers 11 and bearing on the ground by means of pads 12 controlled by hydraulic jacks 13. It furthermore comprises, in a manner known per se, a motor unit 14 and a central hydraulic unit 15.
  • the carriage 4 supports not only the boom 3, but also a control cabin 16, a first winch 17 on the drum of which is wound the cable 6, and a second winch 18, the cable 19 of which passes at the upper end of the boom and supports a drill bit 20. It furthermore comprises a hydraulic cylinder 21 and a turret 22 to pivot the boom first in the median longitudinal plane of the chassis and the second around a vertical axis contained in this plane.
  • the arrow 3 is provided on its front face with a bracket 23 intended to immobilize the rotary table 7 (see FIG. 6) when the auger 8 is not used or when the operator rotates the arrow 3 around the above-mentioned vertical axis for discharging the cuttings retained on the turns of the auger. It is made up of telescopic elements in the example shown, but it goes without saying that it could have a rigid structure.
  • the rotary table 7 has two lateral protrusions 24 extending symmetrically relative to the longitudinal axis of the kelly, on either side of the median longitudinal plane of the chassis.
  • the frame 9 internally supports a cradle 25 (visible in Figures 2 and 5) having on the inner faces of its longitudinal sides two guide channels 26 arranged one opposite the other to receive the protuberances.
  • Locking means 27 are also provided for immobilizing the protrusions 24 in the channels 26.
  • the locking means 27 comprise racks 28 fixed on the opposite faces of the channels 26, toothed bodies 29 housed in the faces of the protrusions 24 which are in front of the racks 28 when the table rotary is in place in the cradle, the teeth of the racks and of the toothed bodies being conformed to nest intimately with each other, and control means 30 able to move the toothed bodies 29 relative to the racks in order to lock or to unlock the protrusions 24 in the channels 26.
  • the channels 26 are each delimited by two square section tubes 31 fixed parallel to each other on the internal faces of the longitudinal sides of the cradle and providing a space which widens progressively at their upper part ( see Figures 1, 5 and 6) to facilitate the introduction of the protrusions 24 between them.
  • control means 30 are constituted by jacks 32 mounted back-to-back in the protuberances 24 and capable of moving the two toothed bodies 29 of the same protuberance in opposite directions.
  • the cylinders 32 are able to be connected to a source of pressurized fluid not shown by a single pipe 33 opening into their chamber on the bottom side or by two pipes 34 opening into their chamber on the rod side.
  • Their rod is coupled to the corresponding toothed body by means of a groupille 35, which allows them to apply the toothed bodies 29 against the racks 28 when a pressurized fluid is sent into their chamber on the bottom side or to move them away racks when the pressurized fluid is sent to their rod side chamber
  • toothed bodies 29 are guided in their movement by keys 36 visible in FIGS. 3 and 4, these keys being housed in complementary cavities formed in the facing faces of the protrusions 24 and of the toothable bodies displaceable in the latter .
  • the drilling machine according to the invention can be used for carrying out drilling inclined with respect to the vertical.
  • its cradle 25 is articulated on the frame 9 around a horizontal axis 37 perpendicular to the median longitudinal axis of the chassis 1 and can pivot under the control of two jacks 38 extending perpendicular to the axis 37.
  • the jacks 38 are articulated on the chassis 1 by the bottom of their cylinder and at the lower end of the rear transverse side of the cradle 25 by the free end of their rod piston. It will also be noted that the axis 37 is supported on the rear uprights 10 of the frame 9, above the connection of the jacks 38 with the cradle 25. It will also be noted that a support 39 has been installed at the free end of the bracket 23 in order to support the kelly 5 during the ascent of the auger 8 from the bottom of the borehole.
  • the machine according to the present invention can moreover be used to carry out ditching drilling. To this end, it comprises in a manner known per se a weaving collar 40 capable of enclosing a tube of drilling 41, two wandering jacks 42 to communicate an alternating circular movement to the collar 40 and to the tube 41, two working jacks 43 articulated on the longitudinal sides of the frame 9 and to which the collar 40 is suspended, and a retaining collar 44 for support the tube 41 during its ascent out of the borehole.
  • the weaving collar 40 is located below the lower end of the guide channels 26 of the cradle 25 and is lockable on the tube 41 by hydraulic jacks not shown. It can also be opened at its part which is directed towards the front transverse sides of the cradle 25 and of the frame 9, in order to facilitate the positioning of the tube 41 in the collar 40 as well as the removal of said tube. It is moreover for this purpose that the cradle 25 and the frame 9 are also open at their front transverse sides (see FIG. 2).
  • the drill pipe 41 is conventional and need not be described here. It will simply be specified that it is provided with a cutting bag at its lower end and consists of sections connected one after the other as they are inserted into the ground.
  • the wiggle jacks 42 are interposed between the frame 1 and two legs 45 projecting the wiggle collar 40 on the longitudinal sides of the frame.
  • the retaining collar 44 As for the retaining collar 44, it is articulated on the longitudinal sides of the frame 9 around a horizontal axis 46 and is lockable on the tube 41 by hydraulic cylinders not shown. Like the tack collar 40, it can be opened at its part which is directed towards the front transverse sides of the cradle 25 and of the frame, also to facilitate the positioning and removal of the tube 41.
  • a hydraulic servo not shown is provided to prohibit the opening of the retaining collar before the locking of the dart collar on the drilling tube and vice versa, so as to prevent the drilling tube falling back to the bottom of the hole drilling during its ascent.
  • the drilling machine also comprises a grab bucket 47 for discharging the cuttings accumulating in the drilling tube 41.
  • This bucket which can be seen in FIG. 6, is hooked to the free end of the cable 19 and must extend coaxially with the tube 41 into which it is necessary to introduce it to allow it to take the cuttings.
  • the kelly 5 is made up of a rod with a square section but to allow drilling up to fifty meters to be carried out, it could be made up of several telescopic elements; .
  • the Kelly's rotary drive is provided in a manner known per se by two hydraulic motors (not shown) housed in the rotary table; .
  • two vertical cylinders 48 located on either side of the kelly 5 are interposed in a manner known per se between the upper part of the rotary table 7 and an annular support 49 surrounding the kelly, in order to transmit the auger force of penetration into the ground; and .
  • the protrusions 24 of the rotary table are provided on their upper and lower faces with arches 50 (see FIG. 4) intended to cooperate with the racks 28 to improve the guiding of the rotary table during its movement along the channels 26 .
  • drill bit 20 could advantageously be used. It would suffice to immobilize the rotary table 7 against the underside of the jib and to move the carriage 4 on the frame 1 of the crane so as to position the drill bit in the axis of the borehole, which would require very little time.

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Abstract

La machine de forage selon l'invention comprend un kelly (5) suspendu a une flèche (3) montée pivotante sur un châssis (1), une table de rotary (7) à travers laquelle le kelly est déplaçable axialement, des organes moteurs prévus dans la table de rotary pour entraîner le kelly en rotation, et un outil de forage rotatif (8), notamment une tarière, fixé à l'extremité inférieure du kelly. Elle se caractérise essentiellement en ce que la table de rotary (7) comporte au moins deux protubérances latérales (24) s'étendant symetriquement par rapport à l'axe longitudinal du kelly (5), en ce que le châssis (1) comporte deux canaux de guidage (26) disposés l'un en face de l'autre de manière à recevoir les protubérances (24), et en ce que des moyens de verrouillage sont prévus pour immobiliser les protubérances (24) a une hauteur quelconque prédéterminée dans les canaux de guidage (26). La machine selon l'invention comporte en outre des organes pour réaliser des forages par louvoiement et atteindre ainsi des profondeurs de l'ordre de 80 à 100 métres.

Description

  • La présente invention concerne une machine de forage comprenant un kelly suspendu à une flèche montée pivotante sur un châssis, une table de rotary à travers laquelle le kelly est déplaçable axialement, des organes moteurs prévus dans la table de rotary pour entraîner le kelly en rotation, et un outil de forage rotatif, notamment une tarière, fixé à l'extrémité inférieure du kelly.
  • Dans les machines de forage de ce type, la table de rotary doit être reliée rigidement à la flèche pour lui permettre de résister aux efforts très intenses auxquels elle est soumise pendant les opérations de forage. La nécessité d'une telle liaison n'est toutefois pas satisfaisante. Le couple engendré par la rotation du kelly peut en effet ainsi être transmis à la flèche de sorte que la machine de forage est constamment soumise à l'action d'efforts de renversement l'empêchant de fonctionner dans de bonnes conditions.
  • La hauteur au-dessus du sol de la table de rotary des machines de forage actuelles est généralement de l'ordre d'une dizaine de mètres. L'existence d'une telle distance entre la table et le sol a cependant l'inconvénient non seulement de limiter la stabilité de la machine mais également de réduire de manière correspondante la profondeur possible de forage.
  • La présente invention se propose de remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus et, pour ce faire, elle a pour objet une machine de forage du type précité que se caractérise en ce que la table de rotary comporte au moins deux protubérances latérales s'étendant symétriquement par rapport à l'axe longitudinal du kelly, en ce que le châssis comporte deux canaux de guidage disposés l'un en face de l'autre de manière à recevoir les protubérances, et un ce que des moyens de verrouillage sont prévus pour immobiliser les protubérances à une hauteur quelconque prédéterminée dans les canaux de guidage.
  • Cet ensemble de dispositions, en évitant que le couple engendré par la rotation du kelly soit transmis à la flèche, permet de reporter les efforts de renversement sur l'axe de forage et améliore donc le fonctionnement de la machine. Il permet par ailleurs de rapprocher la table de rotary du sol et d'augmenter de manière correspondante la profondeur des forages susceptibles d'être réalisés.
  • Avantageusement, les moyens de verrouillage comprennent des crémaillères prévues sur les faces en regard des canaux de guidage, des corps dentés prévus sur les protubérances et dont les dents correspondent à celles des crémaillères, les corps dentés étant positionnés de manière à faire face aux crémaillères lorsque les protubérances sont insérées dans les canaux de guidage, et des moyens de commande pour réaliser un déplacement relatif entre les crémaillères et les corps dentés afin de mettre leurs dents en prise.
  • La table de rotary peut ainsi être verrouillée de manière parfaitement sûre et rapide au niveau des canaux de guidage. Sa hauteur au-dessus du sol peut en outre être facilement réglée en fonction des conditions dans lesquelles les forages doivent être réalisés.
  • Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, les crémaillères sont solidaires des faces en regard des canaux de guidage tandis que les corps dentés sont déplaçables par rapport aux crémaillères. Par ailleurs, les moyens de commande sont constitués par des vérins montés dos-à-dos dans les protubérances de manière à déplacer les corps dentés en sens inverse.
  • Pour permettre la réalisation de forages inclinés par rapport à la verticale, les canaux sont portés par un berceau monté pivotant sur un bati solidaire du châssis, autour d'un axe horizontal perpendiculaire à l'axe longitudinal médian de ce dernier.
  • Il est généralement nécessaire d'utiliser un outil spécial, par example un trépan, pour traverser des roches très dures. Le remplacement de l'outil de forage usuel par l'outil spécial demande toutefois beaucoup de temps.
  • La présente invention de propose d'apporter une solution à cet autre problème et, dans ce but, la flèche comporte des moyens pour supporter un second outil s'étendant, comme le kelly, dans le plan longitudinal médian du châssis, et est portée par un chariot déplaçable sur ce dernier, parallèlement à son plan longitudinal median.
  • Il suffit ainsi de déplacer le chariot sur le châssis pour amener rapidement dans l'axe de forage l'outil qui doit remplacer celui qui était précédemment utilisé.
  • Les tarières, qui ont l'avantage de travailler rapidement, ne peuvent toutefois réaliser des forages de plus de 50 mètres.
  • Afin de remédier à cette lacune, la machine selon l'invention comporte en outre un collier de louvoiement apte à enserrer un tube de forage dont l'axe est situé dans le plan longitudinal médian du châssis, des vérins pour communiquer un mouvement circulaire alternatif au collier de louvoiement et au tube de forage, des vérins pour enfoncer le tube de forage dans le sol pendant qu'il décrit son mouvement, et un collier de retenue pour soutenir le tube de forage pendant sa remontée.
  • Ces divers organes élargissent bien entendu le domaine d'utilisation de cette machine puisqu'ils lui permettent de réaliser des forages pouvant atteindre des profondeurs de 80 à 100 mètres.
  • Lorsque la machine fonctionne par louvoiement, la flèche peut avantageusement supporter une benne preneuse pour évacuer les déblais contenus dans le tube de forage.
  • Un mode d'exécution de la présente invention sera décrit ci-après à titre d'exemple nullement limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels :
    • . la figure 1 est une vue de côté schématique d'une machine de forage conforme à l'invention, cette machine étant équipée d'une tarière et d'un trépan ;
    • . la figure 2 est une vue en coupe à échelle agrandie effectuée selon la ligne II-II de la figure 1 ;
    • . la figure 3 est une vue en coupe horizontale et à échelle agrandie effectuée au niveau du canal de guidage le plus haut sur la figure 2 ;
    • . la figure 4 est une vue en coupe effectuée selon la ligne IV-IV de la figure 3 ;
    • . la figure 5 est une vue analogue à la figure 1 mais montrant la machine en position pour effectuer un forage incliné par rapport à la verticale ; et
    • la figure 6 est une vue de côté schématique montrant la machine de la figure 1 lorsqu'elle est utilisée pour réaliser un forage par louvoiement.
  • La machine de forage que l'on peut voir sur la figure 1 comprend un châssis 1 reposant sur des chenilles 2, une flèche 3 montée sur un chariot 4 déplaçable sur la châssis 1, parallèlement a l'axe longitudinal de celui-ci, un kelly 5 suspendu par un câble 6 à l'extrémité supérieure de la flèche, une table de rotary 7 à travers laquelle le kelly est déplaçable axialement, et une tarière 8 installée à l'extrémité inférieure du kelly.
  • Le châssis 1 comporte un bâti anterieur 9 dans le prolongement de ses côtés longitudinaux, ce bâti étant constitue de montants 10 reliés par des entretoises 11 et s'appuyant sur le sol par l'intermédiaire de patins 12 commandés par des vérins hydrauliques 13. Il comporte par ailleurs d'une manière connue en soi un groupe moteur 14 et une unité hydraulique centrale 15.
  • Quant au chariot 4, il supporte non seulement la flèche 3, mais également une cabine de commande 16, un premier treuil 17 sur le tambour duquel est enroulé le câble 6, et un second treuil 18 dont le câble 19 passe à l'extrémité supérieure de la flèche et soutient un trépan 20. Il comporte par ailleurs un vérin hydraulique 21 et une tourelle 22 pour faire pivoter la flèche le premier dans le plan longitudinal médian du châssis et la seconde autour d'un axe vertical contenu dans ce plan.
  • La flèche 3 est pourvue sur sa face antérieure d'une potence 23 destinée à immobiliser la table de rotary 7 ( voir la figure 6) lorsque la tariere 8 n'est pas utilisée ou lorsque l'opérateur fait pivoter la flèche 3 autour de l'axe vertical précité pour décharger les déblais retenus sur les spires de la tarière. Elle est constituée d'élements télescopiques dans l'example représente, mais il va de soi qu'elle pourrait avoir une structure rigide.
  • Conformément à l'invention, la table de rotary 7 comporte deux protubérances latérales 24 s'étendant symétriquement par rapport a l'axe longitudinal du kelly, de part et d'autre du plan longitudinal median du châssis. En outre, le bâti 9 supporte interieurement un berceau 25 (visible sur les figures 2 et 5) comportant sur les faces internes de ses côtés longitudinaux deux canaux de guidage 26 disposés l'un en face de l'autre pour recevoir les protuberances. Des moyens de verrouillage 27 sont par ailleurs prévus pour immobiliser les protubérances 24 dans les canaux 26.
  • Comme le montrent parfaitement les figures 3 et 4, les moyens de verrouillage 27 comprennent des crémaillères 28 fixées sur les faces en regard des canaux 26, des corps dentés 29 logés dans les faces des protubérances 24 qui sont devant les crémaillères 28 lorsque la table de rotary est en place dans le berceau, les dents des crémaillères et des corps dentés étant conformees pour s'imbriquer intimement les unes dans les autres, et des moyens de commande 30 aptes à déplacer les corps dentes 29 par rapport aux crémaillières afin de verrouiller ou de déverrouiller les protubérances 24 dans les canaux 26.
  • Dans l'exemple représente, les canaux 26 sont délimites chacun par deux tubes à section carrée 31 fixés parallelement l'un à l'autre sur les faces internes des côtés longitudinaux du berceau et ménageant un espace s'élargissant progressivement à leur partie supérieure (voir les figures 1, 5 et 6) pour faciliter l'introduction des protubérances 24 entre eux.
  • Par ailleurs, les moyens de commande 30 sont constitués par des vérins 32 montés dos-à-dos dans les protuberances 24 et aptes à déplacer en sens inverses les deux corps dentes 29 d'une même protubérance.
  • Les vérins 32 sont aptes à être reliés à une source de fluide sous pression non représentée par une conduite unique 33 débouchant dans leur chambre côté fond ou par deux conduites 34 débouchant dans leur chamber côté tige. Leur tige est attelée au corps dente correspondant par l'intermédiaire d'une groupille 35, ce qui leur permet d'appliquer les corps dentés 29 contre les crémailleres 28 lorsqu'un fluide sous pression est envoyé dans leur chamber côté fond ou de les éloigner des crémaillères lorsque le fluide sous pression est envoyé dans leur chamber côté tige
  • On précisera ici que les corps dentes 29 sont guides dans leur déplacement par des clavettes 36 visibles sur les figures 3 et 4, ces clavettes étant logées dans des cavités complémentaires menagees dans les faces en regard des protubérances 24 et des corps dentes deplaçables dans ces dernieres.
  • La machine de forage selon l'invention peut être utilisée pour la réalisation de forages inclines par rapport à la verticale. A cet effet, son berceau 25 est articulé sur le bâti 9 autour d'un axe horizontal 37 perpendiculaire à l'axe longitudinal médian du châssis 1 et peut pivoter sous la commande de deux vérins 38 s'étendant perpendiculairement à l'axe 37.
  • En se référant plus particulierement à la figure 5, on rémarquera que les vérins 38 sont articulés sur la châssis 1 par le fond de leur cylindre et à l'extrémite inférieure du côté transversal postérieur du berceau 25 par l'extrémite libre de leur tige de piston. On remarquera également que l'axe 37 prend appui sur les montants posterieurs 10 du bâti 9, au-dessus de la liaison des vérins 38 avec le berceau 25. On remarquera encore qu'un support 39 à été installe à l'extrémite libre de la potence 23 afin de soutenir le kelly 5 lors de la remontée de la tarière 8 depuis le fond du trou de forage.
  • Pour réaliser un forage incliné, il convient de verrouiller les protubérances 24 de la table de rotary 7 dans les canaux de guidage 26 du berceau 25 qui a été préalablement disposé verticalement, de commander les vérins 38 pour donner au berceau l'inclinaison voulue, et de déplacer le chariot 4 sur le châssis 1 de sa position visible sur la figure 1 à sa position representée sur la figure 5 pendant qu'on incline le berceau vers la gauche. On notera ici qu'il n'est pas nécessaire de déplacer le chariot 4 lorsqu'on incline le berceau vers la droite.
  • La machine selon la présente invention peut par ailleurs être utilisée pour effectuer des forages par louvoiement. A cet effet, elle comporte d'une manière connue en soi un collier de louvoiement 40 apte à enserrer un tube de forage 41, deux vérins de louvoiement 42 pour communiquer un mouvement circulaire alternatif au collier 40 et au tube 41, deux vérins de travail 43 articulés sur les côtés longitudinaux du bâti 9 et auxquels est suspendu le collier 40, et un collier de retenue 44 pour soutenir le tube 41 pendant sa remontée hors du trou de forage.
  • Le collier de louvoiement 40, dont l'axe est situé dans le plan longitudinal médian du châssis 1, est situé au-dessous de l'extrémité inférieure des canaux de guidage 26 du berceau 25 et est verrouillable sur le tube 41 par des vérins hydrauliques non représentés. Il peut en outre être ouvert au niveau de sa partie qui est dirigée vers les côtés transversaux antérieurs du berceau 25 et du bâti 9, afin de faciliter la mise en place du tube 41 dans le collier 40 ainsi que l'enlèvement dudit tube. C'est d'ailleurs dans ce but que le berceau 25 et le bâti 9 sont également ouverts au niveau de leurs côtés transversaux antérieurs (voir la figure 2).
  • Le tube de forage 41 est classique et n'a pas à être décrit ici. On précisera simplement qu'il est pourvu d'une trousse coupante à son extrémité inférieure et se compose de tronçons raccordés les uns à la suite des autres au fur et à mesure de leur enfoncement dans le sol.
  • En ce qui concerne les vérins de louvoiement 42, ils sont interposés entre le châssis 1 et deux pattes 45 faisant saillir le collier de louvoiement 40 sur les côtés longitudinaux du bâti.
  • Quant au collier de retenue 44, il est articulé sur les côtés longitudinaux du bâti 9 autour d'un axe horizontal 46 et est verrouillable sur le tube 41 par des vérins hydrauliques non représentés. Tout comme le collier de louvoiement 40, il peut être ouvert au niveau de sa partie qui est dirigée vers les côtés transversaux antérieurs du berceau 25 et du bâti, également pour faciliter la mise en place et l'enlèvement du tube 41.
  • On précisera ici qu'un asservissement hydraulique non représenté est prévu pour interdire l'ouverture du collier de retenue avant le verrouillage du collier de louvoiement sur le tube de forage et inversement, de manière à éviter que le tube de forage retombe au fond du trou de forage pendant sa remontée.
  • La machine de forage comporte par ailleurs une benne preneuse 47 pour évacuer les déblais s'accumulant dans le tube de forage 41. Cette benne, que l'on peut voir sur la figure 6, est accrochée à l'extrémité libre du câble 19 et doit s'étendre coaxialement avec le tube 41 dans lequel il est nécessaire de l'introduire pour lui permettre de prélever les déblais.
  • Pour être complet, on donnera les précisions suivantes :
    . le kelly 5 est constitué par une tige à section carrée mais pour permettre la réalisation de forages pouvant atteindre une cinquantaine de mètres, il pourrait être constitué de plusieurs éléments télescopiques ;
    . l'entraînement en rotation du kelly est assuré d'une manière connue en soi par deux moteurs hydrauliques (non représentés) logés dans la table de rotary ;
    . deux vérins verticaux 48 situés de part de d'autre du kelly 5 sont interposés d'une manière connue en soi entre la partie supérieure de la table de rotary 7 et un support annulaire 49 entourant le kelly, afin de transmettre à la tarière l'effort de pénétration dans le sol ; et
    . les protubérances 24 de la table de rotary sont pourvues sur leurs faces supérieure et inférieure d'arceaux 50 (voir figure 4) destinés à coopérer avec les crémaillères 28 pour améliorer le guidage de la table de rotary lors de son déplacement le long des canaux 26.
  • On va maintenant décrire le fonctionnement de la machine selon l'invention lorsqu'elle est utilisée avec une tarière et en supposant qu'au départ la table de rotary 7 est immobilisée contre la face inférieure de la potence 23. Les opérations à effectuer dans ce cas sont les suivantes :
    . on règle l'inclinaison de la fléche pour que le kelly 5 soit coaxial avec le trou de forage à réaliser ;
    . on actionne le treuil 17 pour descendre la table de rotary 7 à l'intérieur du berceau 25 de manière à ce que les protubérances 24 s'avancent dans les canaux de guidage 26 ;
    . on envoie du fluide sous pression dans les chambres côté fond des vérins 32 afin de mettre les corps dentés 29 en prise avec les crémaillères 28 et de verrouiller la table de rotary 7 dans le berceau 25 ;
    . on actionne les moteurs hydrauliques commandant la rotation du kelly 5;
    . on actionne le treuil 17 pour descendre la tarière 8 jusqu'au niveau du sol ; et
    . on actionne les vérins 48 pour contraindre la tarière à pénétrer dans le sol.
  • Puis, lorsque la quantité de déblais emmagasinés entre les spires de la tarière est suffisante, on arrête les moteurs hydrauliques faisant tourner le kelly, on envoie du fluide sous pression dans les chambres côté tige des vérins 32 afin de mettre les corps dentés 29 hors de prise d'avec les crémaillères 28 et de déverrouiller la table de rotary 7, on actionne le treuil 17 pour remonter la table de rotary jusqu'à sa position de repos contre la potence 23, on fait tourner la flèche 3 d'environ 90° autour de l'axe vertical de la tourelle 22 en vue du déchargement des déblais, et on actionne à nouveau les moteurs hydrauliques commandant la rotation du kelly de façon à éjecter les déblais hors des spires de la tarière.
  • Il convient bien entendu de recommencer plusieurs fois l'ensemble des opérations décrites ci-dessus pour atteindre une profondeur maximum d'environ 50 mètres.
  • Si, au cours du forage, la tarière rencontrait des couches de roches très dures, le trépan 20 pourrait avantageusement être utilisé. Il suffirait en effet d'immobiliser la table de rotary 7 contre la face inférieure de la potence et de déplacer le chariot 4 sur le bâti 1 de la grue de façon à positionner le trépan dans l'axe du trou de forage, ce qui demanderait très peu de temps.
  • Pour atteindre une profondeur de 80 à 100 mètres, il convient de poursuivre le forage par louvoiement. Pour mener à bien cette opération, il suffit d'immobiliser la table de rotary 7 contre la potence 23, d'adjuster la position du chariot 4 sur le châssis 1 afin d'amener la benne preneuse 47 dans l'axe du trou de forage, de mettre en place le tube de forage 41 de la manière usuelle, et d'actionner les organes nécessaires à l'exécution du louvoiement.

Claims (9)

1. Machine de forage comprenant un kelly (5) suspendu à une flèche (3) montée pivotante sur un châssis (1), une table de rotary (7) à travers laquelle le kelly est déplaçable axialement, des organes moteurs prévus dans la table de rotary pour entraîner le kelly en rotation, et un outil de forage rotatif (8), notamment une tarière, fixé à l'extrémite inférieure du kelly, caractérisée en ce que la table de rotary (7) comporte au moins deux protubérances latérales (24) s'étendant symétriquement par rapport à l'axe longitudinal du kelly (5), en ce que le châssis (1) comporte deux canaux de guidage (26) disposés l'un en face de l'autre de manière à recevoir les protubérances (24), et en ce que des moyens de verrouillage (27) sont prévus pour immobiliser les protubérances (24) à une hauteur quelconque prédéterminée dans les canaux de guidage (26).
2. Machine de forage selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de verrouillage (27) comprennent des crémaillères (28) prévues sur les faces en regard des canaux de guidage (26), des corps dentés (29) prévus sur les protubérances (24) et dont les dents correspondent à celles des crémaillères, les corps dentés (29) étant positionnés de manière à faire face aux crémaillères (28) lorsque les protubérances (24) sont insérée dans les canaux de guidage (26), et des moyens de commande (30) pour réaliser un déplacement relatif entre les crémaillères (28) et les corps dentés (29) afin de mettre leurs dents en prise.
3. Machine de forage selon la revendication 2, caractérisée en ce que les crémaillères (28) sont solidaires des faces en regard des canaux de guidage (26) tandis que les corps dentés (29) sont déplaçables par rapport aux crémaillères (28).
4. Machine de forage selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que les moyens de commande (30) sont constitués par des vérins montés dos-à-­dos dans les protubérances (24) de manière à déplacer les corps dentés (29) en sens inverse.
5. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les canaux (26) sont portés par un berceau (25) monté pivotant sur un bâti (9) solidaire du châssis (1), autour d'un axe horizontal perpendiculaire à l'axe longitudinal médian de ce dernier.
6. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la flèche (3) comporte des moyens (19) pour supporter un second outil (20) s'étendant, comme le kelly (5), dans le plan longitudinal médian du châssis (1), et est portée par un chariot (4) déplaçable sur ce dernier, parallèlement à son plan longitudinal médian.
7. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte un collier de louvoiement (40) apte a enserrer un tube de forage (41) dont l'axe est situé dans le plan longitudinal médian du châssis (1), des vérins (42) pour communiquer un mouvement circulaire alternatif au collier de louvoiement (40) et au tube de forage (41), des vérins (43) pour enfoncer le tube de forage (41) dans le sol pendant qu'il décrit son mouvement, et un collier de retenue (44) pour soutenir le tube de forage (41) pendant sa remontée.
8. Machine selon les revendications 6 et 7, caractérisée en ce que la fléche (3) est apte à supporter une benne preneuse (47) pour évacuer les déblais contenus dans le tube de forage (41).
9. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le châssis (1) repose sur des organes de deplacement (2), notamment sur des chenilles.
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