EP2497896A1 - Tool, facility and method for making horizontal boreholes - Google Patents

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EP2497896A1
EP2497896A1 EP12158151A EP12158151A EP2497896A1 EP 2497896 A1 EP2497896 A1 EP 2497896A1 EP 12158151 A EP12158151 A EP 12158151A EP 12158151 A EP12158151 A EP 12158151A EP 2497896 A1 EP2497896 A1 EP 2497896A1
Authority
EP
European Patent Office
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tool
drilling
drill
tube
horizontal
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12158151A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Michel Lopes
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NTR
Original Assignee
NTR
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Publication date
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/04—Directional drilling
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/26—Drill bits with leading portion, i.e. drill bits with a pilot cutter; Drill bits for enlarging the borehole, e.g. reamers
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B19/00—Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
    • E21B19/24—Guiding or centralising devices for drilling rods or pipes
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/20—Driving or forcing casings or pipes into boreholes, e.g. sinking; Simultaneously drilling and casing boreholes
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/28—Enlarging drilled holes, e.g. by counterboring

Definitions

  • the present invention relates to a drilling tool, for horizontal drilling, facilities incorporating such a tool and drilling methods using these facilities.
  • One of these techniques is horizontal directional drilling which includes, from an entrance to the natural surface of the soil, the creation of a pilot hole of small diameter ( ⁇ 250 mm) using a horizontal drill rig a train of rods driven to emerge at an exit, for example a pit, after having rounded any obstacles.
  • the term "horizontal” is used here as opposed to vertical drilling although the direction of penetration into the soil includes a vertical component.
  • the drill string in question has a proximal end mounted on the horizontal drill directed, proximal here being understood as the downstream side according to the direction of drilling or the direction of progression.
  • the drill string further comprises a distal end, distal here being understood as the upstream side, provided with a tool which, in the orientation given to it, by control and control means known per se, digs horizontally sinks into the ground, rises to the surface, obliquely to the right or to the left, or operates any combination of these movements.
  • the tool mounted at the distal end of the rod is disassembled and replaced with a boring tool.
  • the pilot hole is then reamed by the return, to the horizontal drilling machine, of the rod thus equipped.
  • the reamer is disassembled, the rod is reintroduced into the hole until re-emerge in the pit and a new, larger, reamer is mounted at the distal end of the stem.
  • a series of round trips with increasing each time the size of the reamer makes it possible to enlarge the hole until obtaining a tunnel having up to 1.5 times the diameter of the pipe to put in place.
  • the rod is reintroduced into the hole to re-emerge, once again, in the pit, and the last reamer is raised on the distal end of the rod, then joined to said pre-assembled pipe that we want to put in place.
  • This meeting is done with the interposition of a part allowing the rotation of the rod and the reamer, without rotation of the pipe.
  • the pipe is then drawn from the borehole outlet to the horizontal directional drill.
  • the auger drilling penetrates into the ground a steel sheath formed of a train of tubes each of which houses an auger, the most upstream auger, that is to say the farthest from the entrance, following a drill head that digs the ground.
  • This drilling head may take the form of arm radiating from an axis of rotation, or the shape of a helix.
  • the tube train and augers advance together under the effect of a thrust exerted on the most downstream tube.
  • the augers, set in rotation by the drill bring the cuttings back to the pit of the drilling, via the set of tubes in place.
  • Such drilling can only be practically horizontal and it is carried out dry, that is to say without drilling muds.
  • Micro-tunneling drilling uses, instead of a drill head, a cutting wheel equipped with knives for soft terrain or wheels for rocky terrain.
  • the trajectory of such drilling is usually horizontal. It is virtually straight for drill diameters less than 1000 mm. Beyond this, it can be given a slight curve (radius of curvature> 500 m) by acting on directional cylinders directing the micro-tunneling cutter wheel.
  • Pipe drilling is limited to forcing tubes into the soil. It can only be used for short distances and is necessarily straight and non-steerable. This technique is very destructive for the surrounding basement.
  • the present invention aims to provide a new drilling technique that combines the advantages of horizontal directional drilling (very good guidance and no need to dig a pit at both ends of the borehole) the advantages of other techniques (possibility to work in soils containing coarse gravel and pebbles and, in some cases, without the use of transporting cuttings by drilling muds).
  • the invention provides a drilling tool having an upstream face, with reference to the working direction of said tool, and an opposite downstream face, characterized in that said upstream face comprises connecting means to a rotary driving guide rod.
  • This guide rod is rotated by a horizontal drill directed.
  • the tool according to the invention takes the form of an auger drill bit.
  • the tool according to the invention takes the form of a cutting wheel of a micro-tunneler.
  • connection means of the drilling tool according to the invention are advantageously constituted by a threaded end and said guide rod is provided at its distal end with a thread matched to said threaded end.
  • Said tip can offer a female thread and the rod a male thread, or vice versa. These are preferably conical threads for sealing, alignment and quick assembly.
  • the drilling tool according to the invention is a drill head of an auger drill, it is advantageously mounted upstream of at least two tubes each containing an auger, the most upstream tube having an annular shoulder forming an abutment. for a cylindrical flange mounted in pivot connection on the axis of rotation of the augers.
  • a tool which comprises arms provided with abrasive parts (of the type with steel or carbide pins) and radiating from an axis of rotation, said arm comprising a proximal portion and a distal portion, relative to said axis of rotation, said proximal portion being fixed relative to said axis and said distal portion being pivotally mounted on the proximal portion, said arms being capable of passing from a retracted configuration into which tool has a first diameter smaller than that of said tube and an extended position in which the tool has a second diameter greater than the diameter of said tube.
  • the tool according to the invention incorporates a distribution duct system for introducing a drilling fluid for ejection out of the tool.
  • This ejection will be lateral in the case of an auger drill bit, and lateral and frontal in the case of a micro-tunneling cutter wheel.
  • the ejected fluid serves only to facilitate the sliding of the tube, not to evacuate the cuttings, except in the particular case of drilling lands rocky.
  • the ejected fluid will participate in hydraulic pickling.
  • the present invention relates to a drilling tool.
  • the invention relates to an installation for horizontal drilling, comprising an auger and a horizontal drilling rig, the auger drill using as a drilling head the tool according to the invention.
  • the guide rod, or the train of guide rods to which it belongs, is rotatably mounted / rotatably mounted by its proximal end on the horizontal auger directed and the latter being adapted to rotate the guide rod, or the drill string in the same direction as the drill head.
  • the invention relates to a horizontal drilling installation, comprising a micro-tunneling machine and a directed horizontal drilling machine, the micro-tunneling machine using the tool according to the invention as a cutting wheel.
  • Said guide rod, or the train of guide rods to which it belongs, is mounted / rotatably mounted / rotated by its proximal end on the horizontal auger directed and the latter being adapted to rotate the guide rod, or the drill string in the same direction as the cutting wheel.
  • the invention transforms the technique of the tube pusher which, conventionally, is devoid of rotary means of ground attack and evacuation of the cuttings, by equipping it with such a rotary means in this case the tool according to the invention rotated by the horizontal drill directed and transmitting itself this movement auger.
  • a horizontal drill directed is schematized in 3 on the surface of the ground 4 while a pit 5 has been dug to accommodate a drill auger or a micro-tunneling machine or a pipe-lift schematized in 6.
  • the general principle of the method embodying the invention comprises (a) from an inlet 7 to the surface 4 of the ground, the creation of a pilot hole 8 using the horizontal drilling machine 3 provided with a train of rods piloted for emerge at an outlet 9 in the pit 5 bypassing the bottom of the stream 2, then (b) after having equipped the distal end of the drill string with a boring tool, the bore of the pilot hole 8 by the return of said train, thus equipped, towards the horizontal drilling machine directed 3.
  • the drill directed 3 the drill string drill pilot hole 8 reamed, and replaced by a guide rod, or a train of guide rods.
  • These guide rods are hollow rods of constant section, large diameter, for example 19.37 cm (7 5/8 inches), and thick to transmit torque up to 15 000 Nm and pulls up to 400 tonnes.
  • Directed horizontal drills are traditionally designed to be equipped with right-hand drills: they rotate clockwise depending on the direction of drilling.
  • the drill heads of the auger drills and the micro-tunnelers traditionally turn clockwise depending on the direction of drilling.
  • the guide rod rotates in the same direction as the drill head of a drill auger or the cutting wheel of a micro-tunneler, while the horizontal auger and auger / micro-tunneler are oriented in opposite directions, one of the two engines turns counterclockwise.
  • the guide rod is thus provided with a left-hand thread and an ad hoc adapter is interposed between the horizontal auger directed and the guide rod to allow connection, proximal end side of said rod.
  • the guide rod is provided with a right-hand thread in a conventional manner.
  • the direction of rotation of the drill head of the auger / micro-tunnel boring machine is reversed (counterclockwise) compared to the traditional direction.
  • the augers are arranged on the left. This variant reduces the consequences potential error by the operator controlling the operation of the horizontal drill.
  • the auger drill comprises a tube train 10a, 10b, mandatory and 10n and augers 11a, 11b respectively housed in the tubes 10a, 10b.
  • the control members 6a control thrust means 12, for example cylinders, acting on the tube 10n.
  • a tube T was forcibly introduced into the ground to provide a starting guide to the tubes 10a, then 10b, etc.
  • the tube 10n also contains an auger (not shown) and that, when the tubes 10a, 10b, mandatory 10n have penetrated into the ground to the point that the free edge of the tube 10n is flush with the wall of the pit 5, a new tube 10m (not shown) is inserted between the thrust means 12 and the tube 10n.
  • the tube 21 is hollow and its interior communicates with a drilling fluid distribution system provided in the tool 14 so that the latter can be fed with drilling fluid for lateral discharge according to the arrows F ( figure 2 ).
  • annular radial shoulder 22 forming axial abutment for a cylindrical flange 23 mounted pivotally connected to the axis 13.
  • the figure 4 shows an alternative embodiment of the tool according to the invention adapted to the case of an installation incorporating a drill augers to attack a rocky soil.
  • the common parts in the figure 2 are designated by the same references.
  • the tool comprises arms radiating from the axis 13 and which are in two parts: a proximal portion 24a integral with the body 25 or rigid relative to the body 25 of the tool and a distal portion 24b pivotally mounted in 26 and along an axis substantially perpendicular to the axis 13, on the proximal portion 24a.
  • a series of abrasive pieces 27 is mounted on the upstream face of each arm, only one of these abrasive parts being shown in the figure, in the vicinity of the free edge of the distal portion 24b.
  • the tool When the tool is in the configuration shown in the figure 4 its diameter d1 is greater than the outside diameter D1 of the tube 10a so that the abrasive piece 27 at the end of the arm disengages the passage for said tube 10a.
  • the distal portion 24b is pivoted about the axis 26, the tool has a diameter d2 smaller than the inside diameter D2 of the tube 10a, so that the tool can be extracted from the inside of the tube. tube 10a, for example to replace abrasive parts, such as 27.
  • Figure 5 is similar to figure 2 except that it shows an installation using a micro-TBM 6b instead of a drill auger.
  • a drilling tool for horizontal drilling, comprises an upstream face and a downstream face with reference to the working direction of said tool.
  • Said upstream face comprises means of connection to a rotary guide rod, driving and able to pull said tool.
  • Said downstream face comprises connection means to a rotary shaft, motor and adapted to push said tool.
  • the guide rod is connected to a directed horizontal drill.
  • the tree is connected to, or is part of, a drill auger or a micro-TBM.
  • a horizontal drilling rig includes a horizontal auger and auger or a micromachiner, with a first end of a rotating guide rod mounted to the horizontal auger, a second end of said guide rod being connected to a tool drilling to rotate and pull the drilling tool, by an upstream face of said tool, said tool belonging to the augers auger or micromachemaker rotating and pushing the drill bit, the horizontal drill the guide rod, the drilling tool and the auger or the micro-tunneling machine being mutually arranged to have a common direction of rotation.

Abstract

The tool (14) has an upstream face (15) comprising a connection unit that is formed of a threaded end fitting (17) to connect the upstream face to a rotary guiding head (21), and an arm comprising a proximal part fixed with respect to a rotational axis (13). The guiding head comprises a proximal end and a distal end, and is provided with a conical thread coupled with the threaded end fitting. The arm comprises a distal part that is pivotably mounted on the proximal part. The upstream face is arranged with respect to a working direction of the tool. Independent claims are also included for the following: (1) a horizontal drilling installation (2) a horizontal drilling method.

Description

La présente invention concerne un outil de forage, pour forages horizontaux, des installations incorporant un tel outil et des procédés de forage mettant en oeuvre ces installations.The present invention relates to a drilling tool, for horizontal drilling, facilities incorporating such a tool and drilling methods using these facilities.

Il existe différentes techniques pour réaliser des forages horizontaux, par exemple pour la mise en place de canalisations ou de câbles, sans ouvrir de tranchées dans le sol sur toute la longueur devant recevoir la canalisation ou le câble.There are different techniques for making horizontal drilling, for example for the installation of pipes or cables, without opening trenches in the ground over the entire length to receive the pipe or cable.

L'une de ces techniques est le forage horizontal dirigé qui comprend, depuis une entrée à la surface naturelle du sol, la création d'un trou pilote de petit diamètre (≤ 250 mm) à l'aide d'une foreuse horizontale dirigée munie d'un train de tiges piloté pour émerger au niveau d'une sortie, par exemple une fosse, après avoir contourné d'éventuels obstacles. Le terme « horizontale » est ici employé par opposition à un forage vertical bien que la direction de pénétration dans le sol comprenne une composante verticale. Le train de tiges en question comporte une extrémité proximale montée sur la foreuse horizontale dirigée, proximale étant ici entendu comme du côté aval selon le sens du forage ou le sens de progression. Le train de tiges comprend en outre une extrémité distale, distale étant ici entendu comme du côté amont, munie d'un outil qui, selon l'orientation qui lui est donnée, par des moyens de contrôle et de commande connus en soi, creuse horizontalement, s'enfonce dans le sol, remonte vers la surface, oblique à droite ou à gauche, ou opère toute combinaison de ces mouvements.One of these techniques is horizontal directional drilling which includes, from an entrance to the natural surface of the soil, the creation of a pilot hole of small diameter (≤ 250 mm) using a horizontal drill rig a train of rods driven to emerge at an exit, for example a pit, after having rounded any obstacles. The term "horizontal" is used here as opposed to vertical drilling although the direction of penetration into the soil includes a vertical component. The drill string in question has a proximal end mounted on the horizontal drill directed, proximal here being understood as the downstream side according to the direction of drilling or the direction of progression. The drill string further comprises a distal end, distal here being understood as the upstream side, provided with a tool which, in the orientation given to it, by control and control means known per se, digs horizontally sinks into the ground, rises to the surface, obliquely to the right or to the left, or operates any combination of these movements.

Une fois le trou pilote créé, l'outil monté à l'extrémité distale de la tige est démonté et remplacé par un outil d'alésage. Le trou pilote est ensuite alésé par le rappel, vers la foreuse horizontale dirigée, de la tige ainsi équipée. L'aléseur est démonté, la tige est réintroduite dans le trou jusqu'à ré-émerger dans la fosse et un nouvel aléseur, de plus grande taille, est monté à l'extrémité distale de la tige. Une série d'allers-retours avec augmentation à chaque fois de la taille de l'aléseur permet d'agrandir le trou jusqu'à obtenir un tunnel ayant jusqu'à 1,5 fois le diamètre de la conduite à mettre en place. À ce stade, la tige est réintroduite dans le trou jusqu'à ré-émerger, une nouvelle fois, dans la fosse, et le dernier aléseur est remonté sur l'extrémité distale de la tige, puis réuni à ladite conduite pré-assemblée que l'on désire mettre en place. Cette réunion se fait avec interposition d'une pièce permettant la rotation de la tige et de l'aléseur, sans rotation de la conduite. La conduite est ensuite tirée de la sortie de forage vers la foreuse horizontale dirigée.Once the pilot hole is created, the tool mounted at the distal end of the rod is disassembled and replaced with a boring tool. The pilot hole is then reamed by the return, to the horizontal drilling machine, of the rod thus equipped. The reamer is disassembled, the rod is reintroduced into the hole until re-emerge in the pit and a new, larger, reamer is mounted at the distal end of the stem. A series of round trips with increasing each time the size of the reamer makes it possible to enlarge the hole until obtaining a tunnel having up to 1.5 times the diameter of the pipe to put in place. At this point, the rod is reintroduced into the hole to re-emerge, once again, in the pit, and the last reamer is raised on the distal end of the rod, then joined to said pre-assembled pipe that we want to put in place. This meeting is done with the interposition of a part allowing the rotation of the rod and the reamer, without rotation of the pipe. The pipe is then drawn from the borehole outlet to the horizontal directional drill.

Cette technique qui accepte des variations de pente importantes (de -15° à +15°) utilise des boues à base d'eau et de bentonite pour :

  • ■ faciliter la pénétration des outils dans le sol,
  • ■ refroidir ces outils, et
  • ■ transporter les "cuttings" (terres ou morceaux de roches broyées) hors du tunnel foré soit vers le trou d'entrée, soit vers le trou de sortie du forage.
This technique, which accepts large slope variations (from -15 ° to + 15 °), uses water-based sludge and bentonite sludge for:
  • ■ facilitate the penetration of tools into the soil,
  • ■ cool these tools, and
  • ■ transport the cuttings out of the drilled tunnel either to the inlet hole or to the borehole exit hole.

Les autres techniques de forage horizontal n'opèrent pas depuis la surface naturelle du sol mais nécessitent de créer une fosse à l'entrée et à la sortie du forage. Il s'agit :

  • ■ du forage tarières
  • ■ du forage par micro-tunnelier
  • ■ du forage par pousse-tubes.
Other horizontal drilling techniques do not operate from the natural surface of the soil but require the creation of a pit at the entrance and exit of the borehole. It's about :
  • ■ auger drilling
  • ■ micro-tunneling drilling
  • ■ tube-hole drilling.

Le forage tarières fait pénétrer dans le sol un fourreau en acier formé d'un train de tubes dont chacun héberge une tarière, la tarière la plus amont, c'est-à-dire la plus éloignée de l'entrée, faisant suite à une tête de forage qui creuse le sol. Cette tête de forage peut revêtir soit la forme de bras rayonnant depuis un axe de rotation, soit la forme d'une hélice. Le train de tubes et les tarières avancent ensemble sous l'effet d'une poussée exercée sur le tube le plus aval. Les tarières, mises en rotation par la foreuse, ramènent les cuttings au niveau de la fosse de départ du forage, via le train de tubes mis en place.The auger drilling penetrates into the ground a steel sheath formed of a train of tubes each of which houses an auger, the most upstream auger, that is to say the farthest from the entrance, following a drill head that digs the ground. This drilling head may take the form of arm radiating from an axis of rotation, or the shape of a helix. The tube train and augers advance together under the effect of a thrust exerted on the most downstream tube. The augers, set in rotation by the drill, bring the cuttings back to the pit of the drilling, via the set of tubes in place.

Un tel forage ne peut être que pratiquement horizontal et il est réalisé à sec, c'est-à-dire sans boues de forage.Such drilling can only be practically horizontal and it is carried out dry, that is to say without drilling muds.

Le forage par micro-tunnelier utilise, au lieu d'une tête de forage, une roue de coupe équipée de couteaux pour les terrains meubles ou de molettes pour les terrains rocheux.Micro-tunneling drilling uses, instead of a drill head, a cutting wheel equipped with knives for soft terrain or wheels for rocky terrain.

La trajectoire d'un tel forage est le plus souvent horizontale. Elle est pratiquement rectiligne pour les diamètres de forage inférieurs à 1000 mm. Au-delà, on peut lui donner une légère courbe (rayon de courbure > 500 m) en agissant sur des vérins directionnels orientant la roue de coupe du micro-tunnelier.The trajectory of such drilling is usually horizontal. It is virtually straight for drill diameters less than 1000 mm. Beyond this, it can be given a slight curve (radius of curvature> 500 m) by acting on directional cylinders directing the micro-tunneling cutter wheel.

Les cuttings passent au travers de la roue de coupe et sont évacués et transportés par marinage hydraulique, c'est-à-dire par circulation en circuit fermé d'une boue de forage dans des conduites.The cuttings pass through the cutting wheel and are evacuated and transported by hydraulic picking, that is to say by circulating a closed loop of drilling mud in pipes.

Le forage par pousse-tubes se borne à faire pénétrer à force des tubes dans le sol. Il n'est utilisable que pour de courtes distances et est nécessairement rectiligne et non dirigeable. Cette technique est très destructrice pour le sous-sol environnant.Pipe drilling is limited to forcing tubes into the soil. It can only be used for short distances and is necessarily straight and non-steerable. This technique is very destructive for the surrounding basement.

Les performances des techniques rappelées ci-dessus sont résumées dans le tableau ci-après : forage dirigé forage tarières forage par micro-tunnelier forage par pousse-tubes longueur maximale du forage 2500 m environ 100 m 2000 m 80 m diamètre maximal des tubes mis en place 1500 mm 1500 mm 4 m 3 m capacité de guidage très bonne et sur 3 axes faible et sur 2 axes faible mais sur 3 axes nulle incompatibilités techniques présence de gros graviers et de galets dans le sous-sol présence d'eau dans le sous-sol sables gorgés d'eau ou terrain non porteur présence de gros cailloux ou de roches. nécessité d'une fosse de départ et d'une fosse d'arrivée non oui oui oui avantage(s) de cette technique très bon guidage rapidité et coût modéré sans concurrence au-delà d'un diamètre de 3 m rapidité et coût modéré The performances of the techniques recalled above are summarized in the table below: directed drilling drilling augers micromachining tube drill maximum length of drilling 2500 m about 100 m 2000 m 80 m maximum diameter of the tubes in place 1500 mm 1500 mm 4 m 3 m guiding capacity very good and on 3 axes weak and 2 axes weak but on 3 axes nothing technical incompatibilities presence of coarse gravel and pebbles in the basement presence of water in the basement sands engorged with water or non-bearing land presence of large pebbles or rocks. need for a departure pit and an arrival pit no Yes Yes Yes advantage (s) of this technique very good guidance speed and moderate cost without competition beyond a diameter of 3 m speed and moderate cost

La présente invention a pour objectif d'apporter une nouvelle technique de forage qui allie aux avantages du forage horizontal dirigé (très bon guidage et absence de nécessité de creuser une fosse aux deux extrémités du forage) les avantages des autres techniques (possibilité de travailler dans des sols renfermant de gros graviers et des galets et, dans certains cas, sans mise en oeuvre de transport des cuttings par des boues de forage).The present invention aims to provide a new drilling technique that combines the advantages of horizontal directional drilling (very good guidance and no need to dig a pit at both ends of the borehole) the advantages of other techniques (possibility to work in soils containing coarse gravel and pebbles and, in some cases, without the use of transporting cuttings by drilling muds).

Cet objectif est atteint en ce sens que l'invention apporte un outil de forage ayant une face amont, par référence à la direction de travail dudit outil, et une face aval opposée, caractérisé en ce que ladite face amont comporte des moyens de connexion à une tige de guidage rotative motrice.This objective is achieved in that the invention provides a drilling tool having an upstream face, with reference to the working direction of said tool, and an opposite downstream face, characterized in that said upstream face comprises connecting means to a rotary driving guide rod.

Cette tige de guidage est mue en rotation par une foreuse horizontale dirigée.This guide rod is rotated by a horizontal drill directed.

Dans une première forme d'exécution, l'outil selon l'invention revêt la forme d'une tête de forage de foreuse tarières.In a first embodiment, the tool according to the invention takes the form of an auger drill bit.

Dans une deuxième forme d'exécution, l'outil selon l'invention revêt la forme d'une roue de coupe d'un micro-tunnelier.In a second embodiment, the tool according to the invention takes the form of a cutting wheel of a micro-tunneler.

Naturellement, le sens de rotation de la tige de guidage et celui de l'outil doivent être le même.Naturally, the direction of rotation of the guide rod and that of the tool must be the same.

Que l'outil soit une tête de forage d'une foreuse tarières ou une roue de coupe d'un micro-tunnelier, sa connexion, via la tige de guidage, avec une foreuse horizontale dirigée permet :

  • d'allonger les forages horizontaux, par rapport aux forages à tarières, grâce au gain de couple et de puissance assuré par les deux foreuses (foreuse dirigée/foreuse à tarières ou foreuse dirigée/micro-tunnelier) qui fonctionnent simultanément avec des rotations synchronisées, et
  • de diriger ces forages, par rapport aux forages à tarières et par micro-tunnelier, grâce à la réalisation préalable d'un trou pilote dirigé, alésé, qui permet ensuite le guidage de l'outil de forage tarières ou la roue de coupe du micro-tunnelier.
Whether the tool is a drill head of an auger or a cutting wheel of a micromachiner, its connection, via the guide rod, with a horizontal drilling machine allows:
  • to lengthen the horizontal drilling, compared to the auger drilling, thanks to the gain of torque and power provided by the two drills (controlled drill / auger drill or directed drill / micro tunneler) which operate simultaneously with synchronized rotations, and
  • directing these boreholes, compared to auger drilling and micro tunneling, thanks to the preliminary realization of a pilot bore, reamed, which then allows the guidance of the auger drilling tool or the cutting wheel of the micro -tunnelier.

Les moyens de connexion de l'outil de forage selon l'invention sont avantageusement constitués d'un embout fileté et ladite tige de guidage est pourvue à son extrémité distale d'un filetage apparié audit embout fileté.The connection means of the drilling tool according to the invention are advantageously constituted by a threaded end and said guide rod is provided at its distal end with a thread matched to said threaded end.

Ledit embout peut offrir un filetage femelle et la tige un filetage mâle, ou inversement. Il s'agit, de préférence, de filetages coniques pour des considérations d'étanchéité, d'alignement et de rapidité de montage.Said tip can offer a female thread and the rod a male thread, or vice versa. These are preferably conical threads for sealing, alignment and quick assembly.

Lorsque l'outil de forage selon l'invention est une tête de forage d'une foreuse à tarières, il est avantageusement monté en amont d'au moins deux tubes renfermant chacun une tarière, le tube le plus amont comportant un épaulement annulaire formant butée pour un flasque cylindrique monté en liaison pivot sur l'axe de rotation des tarières.When the drilling tool according to the invention is a drill head of an auger drill, it is advantageously mounted upstream of at least two tubes each containing an auger, the most upstream tube having an annular shoulder forming an abutment. for a cylindrical flange mounted in pivot connection on the axis of rotation of the augers.

Cette disposition aide à l'avancement des tubes. En effet, l'effort de poussée est transmis à la tarière par la liaison pivot et au flasque qui appuie sur l'épaulement du tube.This arrangement helps to advance the tubes. Indeed, the thrust force is transmitted to the auger by the pivot connection and the flange which bears on the shoulder of the tube.

Lorsque l'on pratique un forage tarières dans un terrain rocheux, il importe que l'outil de coupe dégage le passage en amont du tube qui lui fait suite et, par suite, cet outil doit être d'un plus grand diamètre que ledit tube. D'autre part, l'outil doit pouvoir être extrait via ledit tube, pour changer ses pièces abrasives ou en fin de travail.When drilling augers in a rocky terrain, it is important that the cutting tool clear the passage upstream of the tube that follows and, therefore, this tool must be of a larger diameter than said tube . On the other hand, the tool must it can be extracted via said tube, to change its abrasive parts or at the end of work.

Pour satisfaire à ces exigences contradictoires, l'invention propose d'utiliser, dans ce cas de figure, un outil qui comporte des bras pourvus de pièces abrasives (de type molettes à picots acier ou carbure) et rayonnant depuis un axe de rotation, lesdits bras comprenant une partie proximale et une partie distale, par rapport audit axe de rotation, ladite partie proximale étant fixe par rapport audit axe et ladite partie distale étant montée pivotante sur la partie proximale, lesdits bras étant susceptibles de passer d'une configuration escamotée dans laquelle l'outil a un premier diamètre inférieur à celui dudit tube et une position déployée dans laquelle l'outil a un second diamètre supérieur au diamètre dudit tube.In order to meet these contradictory requirements, the invention proposes to use, in this case, a tool which comprises arms provided with abrasive parts (of the type with steel or carbide pins) and radiating from an axis of rotation, said arm comprising a proximal portion and a distal portion, relative to said axis of rotation, said proximal portion being fixed relative to said axis and said distal portion being pivotally mounted on the proximal portion, said arms being capable of passing from a retracted configuration into which tool has a first diameter smaller than that of said tube and an extended position in which the tool has a second diameter greater than the diameter of said tube.

Dans une forme d'exécution préférée, l'outil selon l'invention incorpore un système de conduits répartiteurs permettant d'y introduire un fluide de forage pour éjection hors de l'outil.In a preferred embodiment, the tool according to the invention incorporates a distribution duct system for introducing a drilling fluid for ejection out of the tool.

Cette éjection sera latérale dans le cas d'une tête de forage de foreuse à tarières, et latérale et frontale dans le cas d'une roue de coupe de micro-tunnelier. Lorsque l'outil selon l'invention est utilisé comme tête de forage d'une foreuse à tarières, le fluide éjecté ne sert qu'à faciliter le glissement du tube, pas à évacuer les cuttings, sauf dans le cas particulier du forage de terrains rocheux. Par contre, si l'outil selon l'invention est utilisé comme roue de coupe d'un micro-tunnelier, le fluide éjecté participera au marinage hydraulique.This ejection will be lateral in the case of an auger drill bit, and lateral and frontal in the case of a micro-tunneling cutter wheel. When the tool according to the invention is used as a drilling head of a drill auger, the ejected fluid serves only to facilitate the sliding of the tube, not to evacuate the cuttings, except in the particular case of drilling lands rocky. On the other hand, if the tool according to the invention is used as a cutting wheel of a micro-tunneling machine, the ejected fluid will participate in hydraulic pickling.

Comme indiqué plus haut, la présente invention concerne un outil de forage.As indicated above, the present invention relates to a drilling tool.

Elle concerne également des installations l'incorporant.It also concerns installations incorporating it.

Ainsi, selon un premier aspect, l'invention porte sur une installation pour forage horizontal, comportant une foreuse à tarières et une foreuse horizontale dirigée, la foreuse à tarières utilisant comme tête de forage l'outil selon l'invention. La tige de guidage, ou le train de tiges de guidage auquel elle appartient, est montée/monté rotative/rotatif par son extrémité proximale sur la foreuse horizontale dirigée et cette dernière étant adaptée à faire tourner la tige de guidage, ou le train de tiges de guidage, dans le même sens que la tête de forage.Thus, according to a first aspect, the invention relates to an installation for horizontal drilling, comprising an auger and a horizontal drilling rig, the auger drill using as a drilling head the tool according to the invention. The guide rod, or the train of guide rods to which it belongs, is rotatably mounted / rotatably mounted by its proximal end on the horizontal auger directed and the latter being adapted to rotate the guide rod, or the drill string in the same direction as the drill head.

Selon un second aspect, l'invention porte sur une installation pour forage horizontal, comportant un micro-tunnelier et une foreuse horizontale dirigée, le micro-tunnelier utilisant comme roue de coupe l'outil selon l'invention. Ladite tige de guidage, ou le train de tiges de guidage auquel elle appartient, est montée/monté rotative/rotatif par son extrémité proximale sur la foreuse horizontale dirigée et cette dernière étant adaptée à faire tourner la tige de guidage, ou le train de tiges de guidage, dans le même sens que la roue de coupe.According to a second aspect, the invention relates to a horizontal drilling installation, comprising a micro-tunneling machine and a directed horizontal drilling machine, the micro-tunneling machine using the tool according to the invention as a cutting wheel. Said guide rod, or the train of guide rods to which it belongs, is mounted / rotatably mounted / rotated by its proximal end on the horizontal auger directed and the latter being adapted to rotate the guide rod, or the drill string in the same direction as the cutting wheel.

Selon un troisième aspect, l'invention porte sur une installation pour forage horizontal, comportant un pousse-tubes et une foreuse horizontale dirigée, le pousse-tubes étant équipé de l'outil selon l'invention, ladite tige de guidage, ou le train de tiges de guidage auquel elle appartient, étant montée/monté rotative/rotatif par son extrémité proximale sur la foreuse horizontale dirigée et cette dernière étant adaptée à faire tourner

  • la tige de guidage, ou le train de tiges de guidage,
  • ledit outil, et
  • une ou plusieurs tarières logées dans le ou les tubes poussés, lesquelles tarières sont connectées à l'outil et ont pour fonction de repousser les terres hors du ou des tubes poussés.
According to a third aspect, the invention relates to a horizontal drilling installation, comprising a pipe-driver and a directed horizontal drilling machine, the pipe-driver being equipped with the tool according to the invention, said guide rod, or the train. of guide rods to which it belongs, being rotatably mounted / rotatably mounted by its proximal end on the horizontal auger directed and the latter being adapted to rotate
  • the guide rod, or the set of guide rods,
  • said tool, and
  • one or more augers housed in the pushed tube or tubes, which augers are connected to the tool and have the function of pushing the lands out of the tube or tubes pushed.

On comprend, selon ce troisième aspect, que l'invention transforme la technique du pousse-tubes qui, classiquement, est dépourvu de moyens rotatifs d'attaque du sol et d'évacuation des cuttings, en l'équipant d'un tel moyen rotatif, en l'occurrence l'outil selon l'invention mu en rotation par la foreuse horizontale dirigée et transmettant lui-même ce mouvement aux tarières.It will be understood, according to this third aspect, that the invention transforms the technique of the tube pusher which, conventionally, is devoid of rotary means of ground attack and evacuation of the cuttings, by equipping it with such a rotary means in this case the tool according to the invention rotated by the horizontal drill directed and transmitting itself this movement auger.

L'invention porte également sur un procédé de forage horizontal utilisant les principes

  • du forage dirigé qui comprend, depuis une entrée à la surface du sol
la création d'un trou pilote à l'aide d'une foreuse horizontale dirigée munie d'une tige pilotée pour émerger au niveau d'une sortie après avoir contourné d'éventuels obstacles, puis,
après avoir équipé l'extrémité de ladite tige d'un outil d'alésage, l'alésage du trou pilote par le rappel de la tige ainsi équipée vers la foreuse horizontale dirigée, et
  • du forage tarière, ou du forage par micro-tunnelier, ou du forage par pousse-tubes, lesquels comprennent, depuis une fosse, l'introduction dans le sol d'un tube, ou d'un train de tubes, par poussée exercée sur ce tube ou train de tubes, tube(s) via lequel/lesquels les terres attaquées par le forage sont évacuées vers la fosse,
    caractérisé en ce que :
  • ladite sortie du trou pilote se fait dans ladite fosse ;
  • ledit procédé consistant, après l'alésage du trou pilote :
    • à séparer, de la foreuse dirigée, la tige de forage du trou pilote alésé, et à la remplacer par une tige de guidage, ou un train de tiges de guidage, ayant une extrémité proximale et une extrémité distale, ladite extrémité proximale étant munie d'un moyen de connexion à la foreuse horizontale dirigée et ladite extrémité distale étant munie d'un moyen de connexion à un outil de forage appartenant, respectivement, à une foreuse tarière ou à un micro-tunnelier ou venant équiper le pousse-tubes,
    • à connecter ladite extrémité distale de la tige de guidage audit outil de forage, côté amont par référence à la direction de travail dudit outil de forage,
    • à faire fonctionner la foreuse horizontale dirigée de telle sorte que la tige de guidage, ou le train de tiges de guidage, tourne(nt) dans le même sens que ledit outil de forage,
    la foreuse horizontale dirigée tirant l'outil de forage, depuis le côté amont, en le guidant tandis que le tube ou le train de tubes sont poussés, depuis le côté aval, dans la direction de travail dudit outil de forage.
The invention also relates to a horizontal drilling method using the principles
  • directional drilling that includes, from an entrance to the soil surface
the creation of a pilot hole using a directed horizontal drill equipped with a driven rod to emerge at an exit after having circumvented any obstacles, then,
after having equipped the end of said rod with a boring tool, the bore of the pilot hole by the return of the rod thus fitted to the horizontal drilling machine directed, and
  • auger drilling, or microbnr tunnel drilling, or pipe-drilling, which includes, from a pit, the introduction into the ground of a tube, or a string of tubes, by thrust on this tube or tube train, tube (s) via which the lands attacked by the borehole are evacuated to the pit,
    characterized in that
  • said pilot hole exit is in said pit;
  • said method consisting, after boring the pilot hole:
    • separating the drill stem from the reamed pilot hole from the guided drill, and replacing it with a guide rod, or a set of guide rods, having a proximal end and a distal end, said proximal end being provided with means for connection to the horizontal drilling rig and said distal end being provided with means for connecting to a drilling tool belonging, respectively, to an auger or a micro-tunneling machine or coming to equip the pipe-driver,
    • connecting said distal end of the guide rod to said drilling tool, upstream side with reference to the working direction of said drill bit,
    • operating the horizontal auger directed so that the guide rod, or the drill string, rotates in the same direction as said drill bit,
    the horizontal drilling machine pulling the drilling tool from the upstream side, guiding it while the tube or the string of tubes are pushed from the downstream side, in the working direction of said drill bit.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante faite en référence aux figures annexées dans lesquelles :

  • la figure 1 est un schéma montrant l'organisation générale de mise en oeuvre du procédé selon l'invention ;
  • la figure 2 est une vue en coupe d'une première forme d'exécution de l'outil selon l'invention dans laquelle ledit outil forme tête de forage d'une foreuse à tarières ;
  • la figure 3 est un agrandissement d'une zone de la figure 2 ;
  • la figure 4 montre une variante de réalisation de l'outil représenté à la figure 2 ; et
  • la figure 5 est une vue en coupe d'une seconde forme d'exécution de l'outil selon l'invention dans laquelle ledit outil forme roue de coupe d'un micro-tunnelier.
The invention will be better understood on reading the following description given with reference to the appended figures in which:
  • the figure 1 is a diagram showing the general organization of implementation of the method according to the invention;
  • the figure 2 is a sectional view of a first embodiment of the tool according to the invention wherein said tool forms a drilling head of a drill auger;
  • the figure 3 is an enlargement of an area of the figure 2 ;
  • the figure 4 shows an alternative embodiment of the tool shown in FIG. figure 2 ; and
  • Figure 5 is a sectional view of a second embodiment of the tool according to the invention wherein said tool forms cutting wheel of a micromachiner.

Si l'on se réfère à la figure 1 , on voit une coupe de terrain 1 faite au travers d'un cours d'eau 2. Une foreuse horizontale dirigée est schématisée en 3 à la surface du sol 4 tandis qu'une fosse 5 a été creusée pour accueillir une foreuse à tarières ou un micro-tunnelier ou un pousse-tubes schématisé en 6.If we refer to the figure 1 , we see a section of land 1 made through a stream 2. A horizontal drill directed is schematized in 3 on the surface of the ground 4 while a pit 5 has been dug to accommodate a drill auger or a micro-tunneling machine or a pipe-lift schematized in 6.

Comme indiqué plus haut, le principe général du procédé mettant en oeuvre l'invention comprend (a) depuis une entrée 7 à la surface 4 du sol, la création d'un trou pilote 8 à l'aide de la foreuse horizontale dirigée 3 munie d'un train de tiges piloté pour émerger au niveau d'une sortie 9 dans la fosse 5 avec contournement du fond du cours d'eau 2, puis (b) après avoir équipé l'extrémité distale du train de tiges d'un outil d'alésage, l'alésage du trou pilote 8 par le rappel dudit train, ainsi équipé, vers la foreuse horizontale dirigée 3.As indicated above, the general principle of the method embodying the invention comprises (a) from an inlet 7 to the surface 4 of the ground, the creation of a pilot hole 8 using the horizontal drilling machine 3 provided with a train of rods piloted for emerge at an outlet 9 in the pit 5 bypassing the bottom of the stream 2, then (b) after having equipped the distal end of the drill string with a boring tool, the bore of the pilot hole 8 by the return of said train, thus equipped, towards the horizontal drilling machine directed 3.

Après le nombre voulu d'allers-retours avec des aléseurs de plus en plus gros, on sépare, de la foreuse dirigée 3, le train de tiges de forage du trou pilote 8 alésé, et on le remplace par une tige de guidage, ou un train de tiges de guidage. Ces tiges de guidage sont des tiges creuses, de section constante, de gros diamètre, par exemple de 19,37 cm (75/8 pouces), et de forte épaisseur pour transmettre des couples allant jusqu'à 15 000 N.m et des tractions pouvant aller jusqu'à 400 tonnes.After the desired number of round trips with reamers larger and larger, is separated, the drill directed 3, the drill string drill pilot hole 8 reamed, and replaced by a guide rod, or a train of guide rods. These guide rods are hollow rods of constant section, large diameter, for example 19.37 cm (7 5/8 inches), and thick to transmit torque up to 15 000 Nm and pulls up to 400 tonnes.

Les foreuses horizontales dirigées sont traditionnellement conçues pour être munies de tiges de forage pourvues d'un filetage à droite : elles tournent dans le sens horaire selon le sens du forage. De même, les têtes de forage des foreuses à tarières et les micro-tunneliers tournent traditionnellement dans le sens horaire selon le sens du forage. Pour que la tige de guidage tourne dans le même sens que la tête de forage d'une foreuse à tarières ou de la roue de coupe d'un micro-tunnelier, alors que la foreuse horizontale et la foreuse à tarières/le micro-tunnelier sont orientés dans des sens opposés, l'une des deux machines motrices tourne dans le sens antihoraire. La tige de guidage est donc munie d'un filetage à gauche et un adaptateur ad hoc est interposé entre la foreuse horizontale dirigée et la tige de guidage pour permettre la connexion, côté extrémité proximale de ladite tige.Directed horizontal drills are traditionally designed to be equipped with right-hand drills: they rotate clockwise depending on the direction of drilling. Likewise, the drill heads of the auger drills and the micro-tunnelers traditionally turn clockwise depending on the direction of drilling. So that the guide rod rotates in the same direction as the drill head of a drill auger or the cutting wheel of a micro-tunneler, while the horizontal auger and auger / micro-tunneler are oriented in opposite directions, one of the two engines turns counterclockwise. The guide rod is thus provided with a left-hand thread and an ad hoc adapter is interposed between the horizontal auger directed and the guide rod to allow connection, proximal end side of said rod.

En variante, la tige de guidage est munie d'un filetage à droite de manière classique. Le sens de rotation de la tête de forage de la foreuse à tarières/du micro-tunnelier est inversé (antihoraire) par rapport au sens traditionnel. Ainsi, les tarières sont agencées à gauche. Cette variante réduit les conséquences potentielles d'une éventuelle erreur commise par l'opérateur contrôlant le fonctionnement de la foreuse horizontale.Alternatively, the guide rod is provided with a right-hand thread in a conventional manner. The direction of rotation of the drill head of the auger / micro-tunnel boring machine is reversed (counterclockwise) compared to the traditional direction. Thus, the augers are arranged on the left. This variant reduces the consequences potential error by the operator controlling the operation of the horizontal drill.

Si l'on en vient à la figure 2 qui montre en détail l'extrémité droite de la figure 1, appliqué au cas de l'utilisation d'une foreuse à tarières, on y retrouve la fosse 5 dans laquelle sont installés les organes de commande 6a de ladite foreuse à tarières. La foreuse à tarières comprend un train de tubes 10a, 10b, (...) et 10n et des tarières 11a, 11 b logées respectivement dans les tubes 10a, 10b. Les organes de commande 6a commandent des moyens de poussée 12, par exemple des vérins, agissant sur le tube 10n. Un tube T a été introduit préalablement à force dans le sol pour offrir un guidage de départ aux tubes 10a, puis 10b, etc. On comprend que le tube 10n renferme également une tarière (non représentée) et que, lorsque les tubes 10a, 10b, (...) 10n ont pénétré dans le sol au point que le bord libre du tube 10n affleure la paroi de la fosse 5, un nouveau tube 10m (non représenté) est inséré entre les moyens de poussée 12 et le tube 10n.If we come to the figure 2 which shows in detail the right end of the figure 1 applied to the case of the use of an auger driller, there is the pit 5 in which are installed the control members 6a of said auger driller. The auger drill comprises a tube train 10a, 10b, (...) and 10n and augers 11a, 11b respectively housed in the tubes 10a, 10b. The control members 6a control thrust means 12, for example cylinders, acting on the tube 10n. A tube T was forcibly introduced into the ground to provide a starting guide to the tubes 10a, then 10b, etc. It is understood that the tube 10n also contains an auger (not shown) and that, when the tubes 10a, 10b, (...) 10n have penetrated into the ground to the point that the free edge of the tube 10n is flush with the wall of the pit 5, a new tube 10m (not shown) is inserted between the thrust means 12 and the tube 10n.

Les tarières 11a et 11b sont montées rotatives autour d'un axe 13 sur lequel est également monté rotatif, dans le sens horaire (ou dans le sens antihoraire dans le cas de la variante décrite précédemment), l'outil de coupe 14 selon l'invention, côté face aval 16 dudit outil 14. Comme on le voit mieux à la figure 4, côté face amont 15, l'outil 14 comporte un embout 17 présentant un filetage à gauche (à droite dans le cas de la variante précitée) conique femelle 18 apparié à un filetage à gauche (à droite dans le cas de la variante précitée) conique mâle 19 prévu à l'extrémité distale 20 d'un tube de guidage 21, appartenant éventuellement à un train de tubes, dont l'extrémité proximale est montée sur la foreuse horizontale dirigée 3.The augers 11a and 11b are rotatably mounted about an axis 13 on which is also rotatably mounted, in the clockwise direction (or counterclockwise in the case of the variant described above), the cutting tool 14 according to the invention. invention, downstream side face 16 of said tool 14. As can be seen better at the figure 4 , upstream face side 15, the tool 14 comprises a nozzle 17 having a left-hand thread (right in the case of the above-mentioned variant) conical female 18 paired with a thread on the left (right in the case of the aforementioned variant) conical male 19 provided at the distal end 20 of a guide tube 21, possibly belonging to a string of tubes, whose proximal end is mounted on the horizontal drilling machine 3.

Le tube 21 est creux et son intérieur communique avec un système répartiteur de fluide de forage prévu dans l'outil 14 de sorte que ce dernier peut être alimenté en fluide de forage pour éjection latérale selon les flèches F (figure 2).The tube 21 is hollow and its interior communicates with a drilling fluid distribution system provided in the tool 14 so that the latter can be fed with drilling fluid for lateral discharge according to the arrows F ( figure 2 ).

Comme cela est mieux visible à la figure 3, il est prévu sur la face intérieure du tube 10a un épaulement radial annulaire 22 formant butée axiale pour un flasque cylindrique 23 monté en liaison pivot sur l'axe 13.As is best seen in the figure 3 , there is provided on the inner face of the tube 10a an annular radial shoulder 22 forming axial abutment for a cylindrical flange 23 mounted pivotally connected to the axis 13.

La figure 4 montre une variante d'exécution de l'outil selon l'invention adapté au cas d'une installation incorporant une foreuse à tarières pour attaquer un sol rocheux. Sur cette figure, les pièces communes à la figure 2 sont désignées par les mêmes références. Dans ce cas, l'outil comporte des bras rayonnant depuis l'axe 13 et qui sont en deux parties : une partie proximale 24a solidaire du corps 25 ou rigide par rapport au corps 25 de l'outil et une partie distale 24b montée pivotante en 26 et selon un axe sensiblement perpendiculaire à l'axe 13, sur la partie proximale 24a. Une série de pièces abrasives 27 est montée sur la face amont de chaque bras, une seule de ces pièces abrasives étant représentée sur la figure, au voisinage du bord libre de la partie distale 24b. Lorsque l'outil est dans la configuration représentée à la figure 4, son diamètre d1 est supérieur au diamètre extérieur D1 du tube 10a de sorte que la pièce abrasive 27 à l'extrémité du bras dégage le passage pour ledit tube 10a. Par contre, lorsque l'on fait pivoter la partie distale 24b autour de l'axe 26, l'outil a un diamètre d2 inférieur au diamètre intérieur D2 du tube 10a, de sorte que l'outil peut être extrait par l'intérieur du tube 10a, par exemple pour remplacer les pièces abrasives, telles que 27.The figure 4 shows an alternative embodiment of the tool according to the invention adapted to the case of an installation incorporating a drill augers to attack a rocky soil. In this figure, the common parts in the figure 2 are designated by the same references. In this case, the tool comprises arms radiating from the axis 13 and which are in two parts: a proximal portion 24a integral with the body 25 or rigid relative to the body 25 of the tool and a distal portion 24b pivotally mounted in 26 and along an axis substantially perpendicular to the axis 13, on the proximal portion 24a. A series of abrasive pieces 27 is mounted on the upstream face of each arm, only one of these abrasive parts being shown in the figure, in the vicinity of the free edge of the distal portion 24b. When the tool is in the configuration shown in the figure 4 its diameter d1 is greater than the outside diameter D1 of the tube 10a so that the abrasive piece 27 at the end of the arm disengages the passage for said tube 10a. On the other hand, when the distal portion 24b is pivoted about the axis 26, the tool has a diameter d2 smaller than the inside diameter D2 of the tube 10a, so that the tool can be extracted from the inside of the tube. tube 10a, for example to replace abrasive parts, such as 27.

La figure 5 est semblable à la figure 2 à cela près qu'elle montre une installation utilisant un micro-tunnelier 6b au lieu d'une foreuse à tarières.Figure 5 is similar to figure 2 except that it shows an installation using a micro-TBM 6b instead of a drill auger.

Sur cette figure, les pièces identiques à la figure 2 sont désignées par les mêmes références et les pièces similaires sont désignées par les mêmes références suivies du signe prime.In this figure, the parts identical to the figure 2 are designated by the same references and similar parts are designated by the same references followed by the prime sign.

Dans ce cas, l'outil selon l'invention revêt la forme d'une roue de coupe 14' d'un diamètre supérieur à celui des tubes 10a', 10b', 10c', etc. et le système répartiteur de fluide de forage est à éjection frontale et latérale, selon les flèches F'.In this case, the tool according to the invention takes the form of a cutting wheel 14 'of a diameter greater than that of the tubes 10a', 10b ', 10c', etc. and the drilling fluid distribution system is front and side ejection, according to arrows F '.

Il est entendu que, dans la présente description et dans les revendications, les termes "tube" et "tige" désignent aussi bien, respectivement, un tube ou une tige individuel(le) qu'un train de tubes ou train de tiges et, inversement, que les expressions "train de tubes" ou "train de tiges" peuvent désigner un tube ou une tige individuel(le).It is understood that in the present description and in the claims, the terms "tube" and "rod" refer both to an individual tube or rod (1a) as well as to a string of tubes or drill string, and conversely, the terms "tube train" or "drill string" may refer to an individual tube or rod (the).

Un outil de forage, pour forages horizontaux, comprend une face amont et une face aval par référence à la direction de travail dudit outil. Ladite face amont comporte des moyens de connexion à une tige de guidage rotative, motrice et apte à tirer ledit outil. Ladite face aval comporte des moyens de connexion à un arbre rotatif, moteur et apte à pousser ledit outil. Dans une installation comprenant l'outil, la tige de guidage est reliée à une foreuse horizontale dirigée. L'arbre est relié à, ou fait partie d'une foreuse à tarières ou d'un micro-tunnelier.A drilling tool, for horizontal drilling, comprises an upstream face and a downstream face with reference to the working direction of said tool. Said upstream face comprises means of connection to a rotary guide rod, driving and able to pull said tool. Said downstream face comprises connection means to a rotary shaft, motor and adapted to push said tool. In an installation comprising the tool, the guide rod is connected to a directed horizontal drill. The tree is connected to, or is part of, a drill auger or a micro-TBM.

Une installation de forage horizontal comprend une foreuse horizontale et une foreuse tarières ou à un micro-tunnelier, une première extrémité d'une tige de guidage rotative étant montée sur la foreuse horizontale, une seconde extrémité de ladite tige de guidage étant connectée à un outil de forage de manière à mettre en rotation et à tracter l'outil de forage, par une face amont dudit outil, ledit outil appartenant à la foreuse tarières ou au micro-tunnelier mettant en rotation et poussant l'outil de forage, la foreuse horizontale, la tige de guidage, l'outil de forage et la foreuse tarières ou le micro-tunnelier étant mutuellement agencés pour présenter un sens de rotation commun.A horizontal drilling rig includes a horizontal auger and auger or a micromachiner, with a first end of a rotating guide rod mounted to the horizontal auger, a second end of said guide rod being connected to a tool drilling to rotate and pull the drilling tool, by an upstream face of said tool, said tool belonging to the augers auger or micromachemaker rotating and pushing the drill bit, the horizontal drill the guide rod, the drilling tool and the auger or the micro-tunneling machine being mutually arranged to have a common direction of rotation.

Claims (11)

Outil de forage de foreuse à tarières ou de micro-tunnelier, pour forages horizontaux, ledit outil de forage ayant une face amont (15), par référence à la direction de travail dudit outil, et une face aval (16) opposée, caractérisé en ce que ladite face amont (15) comporte des moyens de connexion (17 ; 19) à une tige de guidage (21), rotative, motrice.An auger or micro-tunneling auger drilling tool for horizontal drilling, said drilling tool having an upstream face (15), with reference to the working direction of said tool, and an opposite downstream face (16), characterized in that that said upstream face (15) comprises connection means (17; 19) to a guide rod (21), rotating, motor. Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de connexion sont constitués d'un embout fileté (17, 18) et en ce que ladite tige de guidage (21), qui comporte une extrémité proximale et une extrémité distale (20), est pourvue à son extrémité distale d'un filetage (19) apparié audit embout fileté (17, 18).Tool according to claim 1, characterized in that said connection means consist of a threaded end (17, 18) and that said guide rod (21) has a proximal end and a distal end (20). , is provided at its distal end with a thread (19) matched to said threaded end (17, 18). Outil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il incorpore un système de conduits répartiteurs permettant d'y introduire un fluide de forage pour éjection (F ; F') hors de l'outil.Tool according to claim 1 or 2, characterized in that it incorporates a distribution duct system for introducing a drilling fluid for ejection (F; F ') out of the tool. Outil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, qui comporte des bras pourvus de pièces abrasives (27) et rayonnant depuis un axe de rotation (13), ledit outil (14) étant monté en amont d'un tube (10a), caractérisé en ce que lesdits bras comprennent une partie proximale (24a) et une partie distale (24b), par rapport audit axe de rotation (13), ladite partie proximale (24a) étant fixe par rapport audit axe (13) et ladite partie distale (24b) étant montée pivotante (26) sur la partie proximale (24a), lesdits bras étant susceptibles de passer d'une configuration escamotée dans laquelle l'outil a un premier diamètre (d2) inférieur au diamètre intérieur (D2) dudit tube (10a) et une position déployée dans laquelle l'outil a un second diamètre (d1) supérieur au diamètre extérieur (D1) dudit tube (10a).Tool according to any one of claims 1 to 3, which comprises arms provided with abrasive parts (27) and radiating from an axis of rotation (13), said tool (14) being mounted upstream of a tube (10a) characterized in that said arms comprise a proximal portion (24a) and a distal portion (24b), relative to said axis of rotation (13), said proximal portion (24a) being fixed relative to said axis (13) and said portion distal (24b) being pivotally mounted (26) on the proximal portion (24a), said arms being capable of passing a retracted configuration in which the tool has a first diameter (d2) smaller than the inside diameter (D2) of said tube (10a) and an extended position in which the tool has a second diameter (d1) greater than the outer diameter (D1) of said tube (10a). Outil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il revêt la forme d'une tête de forage de foreuse à tarières.Tool according to one of Claims 1 to 4, characterized in that it is in the form of an auger drill bit. Outil selon la revendication 4 ou 5, monté en amont d'au moins deux tubes (10a, 10b) renfermant chacun une tarière (11a, 11b), le tube le plus amont (10a) comportant un épaulement annulaire (22) intérieur formant butée pour un flasque cylindrique (23) monté en liaison pivot sur l'axe de rotation (13) des tarières (11a, 11b).Tool according to claim 4 or 5, mounted upstream of at least two tubes (10a, 10b) each containing an auger (11a, 11b), the most upstream tube (10a) having an annular shoulder (22) inside forming a stop for a cylindrical flange (23) pivotally mounted on the axis of rotation (13) of the augers (11a, 11b). Outil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il revêt la forme d'une roue de coupe d'un micro-tunnelier.Tool according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it takes the form of a cutting wheel of a micromachiner. Installation pour forage horizontal, comportant une foreuse à tarières et une foreuse horizontale dirigée (3), caractérisée en ce que la foreuse à tarières utilise comme tête de forage (14) l'outil selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, ladite tige de guidage (21), ou le train de tiges de guidage auquel elle appartient, étant montée/monté rotative/rotatif par son extrémité proximale sur la foreuse horizontale dirigée (3) et cette dernière étant adaptée à faire tourner la tige de guidage (21), ou le train de tiges de guidage, dans le même sens que la tête de forage (14).Horizontal drilling rig, comprising an auger drill and a horizontal drilling machine (3), characterized in that the auger drilling machine uses as a drilling head (14) the tool according to any one of claims 1 to 6, said the guide rod (21), or the train of guide rods to which it belongs, being rotatably mounted / rotatably mounted by its proximal end on the horizontal drilling machine (3) and the latter being adapted to rotate the guide rod ( 21), or the drill string, in the same direction as the drill head (14). Installation pour forage horizontal, comportant un micro-tunnelier et une foreuse horizontale dirigée, caractérisée en ce que le micro-tunnelier utilise comme roue de coupe (14') l'outil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 ou 7, ladite tige de guidage (21), ou le train de tiges de guidage auquel elle appartient, étant montée/monté rotative/rotatif par son extrémité proximale sur la foreuse horizontale dirigée (3) et cette dernière étant adaptée à faire tourner la tige de guidage (21), ou le train de tiges de guidage, dans le même sens que la roue de coupe (14').Horizontal drilling installation, comprising a micro-tunneling machine and a horizontal drilling machine, characterized in that the micro-tunneling machine uses as a cutting wheel (14 ') the tool according to any one of claims 1 to 3 or 7, said the guide rod (21), or the train of guide rods to which it belongs, being rotatably mounted / rotatably mounted by its proximal end on the horizontal drilling machine (3) and the latter being adapted to rotate the guide rod ( 21), or the drill string, in the same direction as the cutting wheel (14 '). Installation pour forage horizontal, comportant un pousse-tubes et une foreuse horizontale dirigée, caractérisée en ce que le pousse-tubes est équipé de l'outil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, ladite tige de guidage, ou le train de tiges de guidage auquel elle appartient, étant montée/monté rotative/rotatif par son extrémité proximale sur la foreuse horizontale dirigée et cette dernière étant adaptée à faire tourner - la tige de guidage, ou le train de tiges de guidage, - ledit outil, et - une ou plusieurs tarières logées dans le ou les tubes poussé(s). Horizontal drilling installation, comprising a pipe driver and a directed horizontal drilling machine, characterized in that the pipe-driver is equipped with the tool according to any one of claims 1 to 4, said guide rod, or the the guide shaft to which it belongs, being rotatably mounted / mounted by its proximal end to the horizontal boring machine and the latter being adapted to rotate - the guide rod, or the train of guide rods, said tool, and - One or more augers housed in the tube or tubes pushed (s). Procédé de forage horizontal utilisant les principes
du forage dirigé qui comprend, depuis une entrée (7) à la surface du sol
la création d'un trou pilote (8) à l'aide d'une foreuse horizontale dirigée (3) munie d'un train de tige piloté pour émerger au niveau d'une sortie (9) après avoir contourné d'éventuels obstacles (2), puis,
après avoir équipé l'extrémité dudit train de tiges d'un outil d'alésage, l'alésage du trou pilote (8) par le rappel du train de tiges ainsi équipé vers la foreuse horizontale dirigée (3), et
du forage tarière, ou du forage par micro-tunnelier, ou du forage par pousse-tubes, lesquels comprennent, depuis une fosse (5), l'introduction dans le sol d'un tube, ou d'un train de tubes (10a, 10b), par poussée exercée sur ce tube ou train de tubes, tube(s) via lequel/lesquels les terres attaquées par le forage sont évacuées vers la fosse (5),
caractérisé en ce que : - ladite sortie (9) du trou pilote (8) se fait dans ladite fosse (5) ; - ledit procédé consistant, après l'alésage du trou pilote : à séparer, de la foreuse dirigée (3), le train de tiges de forage du trou pilote alésé, et à le remplacer par une tige de guidage (21), ou un train de tiges de guidage, ayant une extrémité proximale et une extrémité distale (20), ladite extrémité proximale étant munie d'un moyen de connexion à la foreuse horizontale dirigée (3) et ladite extrémité distale (20) étant munie d'un moyen de connexion (19) à un outil de forage (14 ; 14') appartenant, respectivement, à une foreuse à tarières ou à un micro-tunnelier ou venant équiper le pousse-tubes, à connecter ladite extrémité distale (20) de la tige de guidage (21), ou du train de tiges de guidage, audit outil de forage (14 ; 14'), côté amont (15) par référence à la direction de travail dudit outil de forage, à faire fonctionner la foreuse horizontale dirigée (3) de telle sorte que la tige de guidage, ou le train de tiges de guidage, tourne(nt) dans le même sens que ledit outil de forage (14 ; 14'), la foreuse horizontale dirigée (3) tirant l'outil de forage (14 ; 14') en le guidant tandis le tube ou le train de tubes (10a, 10b) sont poussés dans la direction de travail dudit outil de forage. Horizontal drilling method using the principles
directed drilling which includes from an inlet (7) to the ground surface
the creation of a pilot hole (8) using a directed horizontal drill (3) provided with a driven rod train to emerge at an outlet (9) after having circumvented any obstacles ( 2), then,
after having equipped the end of said drill string with a boring tool, the bore of the pilot hole (8) by the return of the drill string thus fitted to the horizontal drilling rig (3), and
auger drilling, or micromachining, or pipe-drilling, which includes, from a pit (5), introducing into the soil a tube, or a string of tubes (10a). , 10b), by pushing on this tube or tube train, tube (s) via which the lands attacked by the borehole are discharged to the pit (5),
characterized in that - said exit (9) of the pilot hole (8) is in said pit (5); - said method consisting, after boring the pilot hole: separating the drill string from the reamed pilot hole from the guided drill (3) and replacing it with a guide rod (21) or a set of guide rods having a proximal end and an end distal (20), said proximal end being provided with means for connection to the horizontal drill directed (3) and said distal end (20) being provided with a connection means (19) to a drilling tool (14; 14 ') belonging, respectively, to a drill auger or a micromachiner or to equip the tube driver, connecting said distal end (20) of the guide rod (21), or the drill string, to said drill bit (14; 14 '), upstream side (15) with reference to the working direction of said tool drilling, operating the horizontal auger (3) such that the guide rod, or the drill string, rotates in the same direction as said drill bit (14; 14 '), the horizontal drill directing (3) pulling the drill bit (14; 14 ') while guiding it while the tube or the string of tubes (10a, 10b) are pushed in the working direction of said drill bit.
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