FR2477216A1 - Procede de mise en place d'un tubage suivant un trajet souterrain incurve et appareil pour elargir un trou suivant un tel trajet - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE ET UN APPAREIL DE MISE EN PLACE D'UN TUBAGE SUIVANT UN TRAJET SOUTERRAIN INCURVE. CET APPAREIL COMPREND UNE INSTALLATION 26 DE FORAGE DESTINEE A POUSSER UNE GARNITURE 22 DE FORAGE PORTANT A SON EXTREMITE AVANT UN OUTIL 20 DE FORAGE DIRIGE, ET UN TUBE 24 DE SURFORAGE DESTINE A ELARGIR LE TROU REALISE PAR L'OUTIL 20, SUIVANT UN TRAJET INCURVE 18. LORSQUE LE TUBE 24 DE SURFORAGE ATTEINT LA SURFACE SITUEE DE L'AUTRE COTE DE L'OBSTACLE TEL QU'UN COURS D'EAU 10, UN PREMIER ALESEUR EST FIXE A L'EXTREMITE DE CE TUBE SORTANT DU TROU, ET UN SECOND ALESEUR, DE PLUS FAIBLE DIAMETRE QUE LE PREMIER ALESEUR, EST FIXE A L'AUTRE EXTREMITE DE CE PREMIER ALESEUR, A UNE CERTAINE DISTANCE DE CELUI-CI. ENFIN, UN TUBAGE DE PRODUCTION EST RELIE AU SECOND ALESEUR PAR L'INTERMEDIAIRE D'UN EMERILLON. DOMAINE D'APPLICATION: PASSAGE DE TUBAGES, DE CONDUITES D'ECOULEMENT ET AUTRES CANALISATIONS AU-DESSOUS D'OBSTACLES.

Description

L'invention concerne un procédé de forage suivant des trajets souterrains

incurvés et de mise en place de tubages de production, de conduits ou de conduites

d'écoulement suivant de tels trajets.

On a récemment développé des techniques de pose de tubages de production, de conduits ou de conduites d'écoulement au-dessous de rivières et d'autres obstacles de surface, sans draguer le lit de la rivière, ouvrir une tranchée ou intervenir autrement sur l'obstacle comme décrit, par exemple, dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 3 878 903. Par contre, un avant-trou est tout d'abord foré à partir d'une position située à la surface ou proche de la surface, sur un premier côté de l'obstacle, vers une position située au niveau du sol ou à proximité du niveau du sol, sur l'autre côté de l'obstacle. Lorsque l'avant-trou est foré, un tube de surforage dont le diamètre intérieur est plus grand que le diamètre extérieur de la garniture de forage, est avancé en arrière de l'extrémité avant de la garniture de forage et entoure cette dernière comme décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 4 003 440e Un appareil d'alésage est ensuite poussé ou tiré dans l'avant-trou pour agrandir ce dernier et le porter à un diamètre supérieur. Le tubage de production est poussé dans le trou immédiatement en arrière de l'appareil d'alésage qu'il suit le long du trajet de forage comme décrit dans les brevets des Etats-Unis

d'Amérique NO 3 894 402, NI 4 043 136 et NO 4 091 631.

Des procédés antérieurs de forage de l'avant-

trou ont consisté à utiliser des tronçons de garniture de forage de même diamètre extérieur. Lorsqu'ils sont reliés les uns aux autres, ces tronçons forment une garniture de forage de diamètre extérieur uniforme, ne présentant pas de saillies extérieures aux joints entre les tronçons ou en tout autre point de sa longueur. De tels joints sont relativement faibles et l'ensemble de la garniture de forage tend

fréquemment à se coincer pendant le forage de l'avant-trou.

Des procédés existants pour faire avancer le tube de surforage autour de la garniture de forage, tels que le procédé décrit dans le brevet N0 4 003 440 précité, consistent à équiper l'extrémité avant du tube de surforage avec une trousse coupante qui agrandit l'avant-trou à un diamètre égal à celui du tube de surforage. Etant donné qu'aucun moyen n'est prévu pour alimenter l'extrémité avant du tube de surforage progressant en bout de forage entraînant les débris de coupe dégagés par la trousse coupante, ces débris s'accumulent à l'extrémité avant du tube et freinent

son avance.

Des procédés antérieurs pour aléser l'avant-trou et mettre en place le tubage de production ont consisté à utiliser un seul aléseur et ont nécessité la mise en oeuvre de moyens motorisés pour pousser le tubage de production dans le trou. Des essais antérieurs pour tirer l'appareil d'alésage ou le tubage de production dans le trou, par exemple à l'aide de la garniture de forage utilisée pour forer l'avant-trou, ont résulté en une attaque du sol par la garniture de forage, l'appareil d'alésage ou le tubage de

production ne suivant alors pas le trajet initial de forage.

Dans ces procédés, il est également nécessaire d'interrompre fréquemment l'opération de pose pour joindre des tronçons supplémentaires de tubage de production à l'extrémité arrière

de ce tubage.

L'invention concerne un appareil et un procédé de pose de tubages de production, de conduits, de conduites d'écoulement et autres au-dessous et de part et d'autre d'un obstacle tel qu'une rivière. De même que dans les procédés existants, un outil de forage directionnel, fixé à une garniture de forage, est avancé suivant un trajet incurvé

pour former un avant-trou passant au-dessous de l'obstacle.

Un tube de surforage concentrique et de plus grand diamètre suit l'avance de l'outil de forage, à une certaine distance en arrière de ce dernier, afin de former une ouverture annulaire concentrique autour de la garniture de forage et

d'agrandir l'avant-trou.

La garniture de forage préférée selon l'invention est constituée de tronçons ou sections comportant des refoulements externes à leurs extrémités, de sorte que chaque section de la garniture de forage présente à ses

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extrémités un diamètre extérieur légèrement plus grand qu'en son milieu. Lorsque ces sections sont jointes les unes aux autres, on obtient une garniture de forage comprenant des manchons concentriques formés par les refoulements à chaque joint entre les sections. On obtient ainsi une liaison plus

résistante à chaque joint et, pendant le forage de l'avant-

trou, les manchons facilitent la mise à dimension du trou et empêchent la garniture de forage de se coincer dans le trou,

comme c'est fréquemment le cas dans les procédés antérieurs.

L'extrémité avant du tube de surforage comporte des lames de coupe qui agrandissent l'avant-trou à un diamètre supérieur à celui du tube de surforage. On obtient ainsi un espace annulaire entre l'avant-trou élargi et le trou de surforage. Pendant l'avance du tube de surforage, de la boue de forage est mise en circulation dans l'espace annulaire intérieur formé entre le tube de surforage et la garniture de forage afin d'entraîner les débris de coupe dégagés par les lames de coupe et de les ramener par l'espace annulaire extérieur compris entre l'avant-trou élargi et le tube de surforage. Ceci empêche l'accumulation des débris de coupe dans l'extrémité avant du tube de surforage, de sorte

que les débris de coupe ne freinent pas l'avance de ce tube.

Dans une forme de réalisation de l'invention, lorsque la garniture de forage et le tube de surforage atteignent la surface de l'autre côté de l'obstacle, un premier aléseur, de préférence un aléseur à couteau volant, d'un diamètre supérieur à celui du tubage de production, est fixé à l'extrémité du tube de surforage sortant du trajet de forage, et un second aléseur, de préférence un aléseur flottant, ayant une extrémité avant relativement petite et une extrémité arrière relativement grande, d'un diamètre inférieur à celui du premier aléseur, mais supérieur à celui du tubage, est fixé à l'autre extrémité de l'aléseur à couteau volant, par exemple au moyen d'une section de tube de

surforage espaçant d'une certaine distance les deux aléseurs.

Le tubage de production est fixé à l'autre extrémité du second aléseur au moyen d'un émerillon. L'extrémité du tubage relié à l'émerillon est fermée afin d'empêcher l'introduction de boue et de débris de coupe pendant les opérations d'alésage et de pose. Les joints du tubage sont de préférence soudés au préalable dans un tronçon du tubage et ils sont inspectés et enduits d'un revêtement résistant à la corrosion, afin que le tubage soit constitué d'un seul

tronçon, ou bien d'un faible nombre seulement de tronçons.

Ceci permet la pose du tubage en un mouvement presque continu. Les tronçons du tubage de production peuvent être maintenus en alignement avec l'avant-trou, à une certaine distance au-dessus du sol, en reposant sur des rouleaux

placés au-delà du point de sortie de l'avant-trou.

Pendant l'alésage de l'avant-trou et la pose du tubage de production, le point de sortie de la garniture de forage de l'avant-trou peut constituer le point d'entrée de l'appareil d'alésage et du tubage de production. L'appareil d'alésage est mis en rotation et tiré dans-l'avant-trou, en général au moyen du tube de surforage, suivi du tubage de production qui ne tourne pas. De même que dans des procédés existants, de la boue de forage est mise en circulation afin de sortir au niveau du premier aléseur et d'entraîner les débris de coupe. A la différence des procédés existants, deux aléseurs sont utilisés et la boue de forage peut également

sortir au niveau du second aléseur.

Le système d'alimentation en boue selon l'invention peut fournir beaucoup plus de boue que les systèmes d'alimentation des procédés existants, et sous une pression plus élevée. Cette boue assure la lubrification pour le passage du tubage de production et permet aux aléseurs et au tubage de production d'être tirés dans le trou, sans que le tube de surforage attaque le sol et entraîne les aléseurs

et le tubage de production hors du trajet initial de forage.

Lorsque l'appareil d'alésage est tiré dans l'avant-trou, le premier aléseur agrandit le trou en le portant à un diamètre supérieur à celui du second aléseur et les débris de coupe délogés par le premier aléseur sont entraînés dans la boue de forage. L'intervalle entre le premier aléseur et le second aléseur qui le suit permet aux débris de coupe de se séparer dans la boue de forage et permet donc l'obtention d'un trou plus précis que ceux connus

par la mise en oeuvre d'autres procédés.

Le second aléseur, de diamètre plus petit, refoule la boue de forage et les débris de coupe entraînés dans l'espace annulaire compris entre ce second aléseur et la paroi du trou agrandi afin de former un anneau concentrique de boue et de débris de coupe sur le pourtour de la surface intérieure du trou agrandi, tout en laissant une ouverture concentrique à l'intérieur de cet anneau pour le passage du tubage de production. L'anneau de boue de forage et de débris de coupe entraînés se comportent comme une chemise ou une garniture formée dans l'espace annulaire concentrique entre le tubage de production et le trou, afin de réaliser une lubrification facilitant l'avance d'un tubage de production, même de diamètre inférieur. Etant donné que l'extrémité avant du tubage est fermée, la boue et les débris de coupe ne

peuvent pénétrer dans ce tubage.

Lorsque le tubage de production, qui ne tourne pas, est tiré le long du trajet de forage en arrière de l'appareil rotatif d'alésage, la longueur du premier tronçon du tubage de production restant à l'extérieur du trou est tirée sur les rouleaux la supportant vers le point o le tubage pénètre dans le trou. La partie du tubage comprise entre les rouleaux avance horizontalement vers le trou et la partie du tubage comprise entre les rouleaux les plus proches du trou et le point d'entrée dans le trou fléchit par gravité vers le point d'entrée vers lequel elle avance en descendant sous un certain angle avant de pénétrer dans le trou. Le poids de ce tronçon descendant du tubage favorise la poussée du tubage dans le trou et réduit la force nécessaire pour tirer l'appareil d'alésage et le tubage ci-dessus dans le trou. L'utilisation du poids d'une partie du tubage de production pour pousser ce tubage dans le trou évite d'avoir à mettre en oeuvre des moyens motorisés pour repousser le tubage dans le trou en arrière de l'aléseur, comme c'est le cas dans les procédés existants. De plus, étant donné que le tubage en progression peut fléchir de son trajet horizontal le long des rouleaux vers son angle d'entrée dans le trou, sur toute la distance comprise entre les rouleaux les plus proches du point d'entrée et ce point d'entrée, la contrainte de cisaillement exercée sur le tubage et le risque de détérioration du tubage sont très inférieurs aux valeurs qu'ils prennent lorsque le tubage est placé sur le seuil immédiatement en avant du trou et doit être courbé sur une

distance relativement faible pour pénétrer dans le trou.

Le procédé selon l'invention permet également la réalisation de joints de tubage de production à de plus grands intervalles les uns des autres, avant le commencement des opérations d'alésage et de pose du tubage. Ceci évite d'avoir à interrompre fréquemment la pose du tubage pour ajouter des joints supplémentaires à l'extrémité arrière du tubage, sortant du point d'entrée, comme c'est le cas dans

les procédés existants.

Dans une variante de l'invention, l'opération d'alésage peut être effectuée sans que le tubage de production soit relié à l'appareil d'alésage, une seconde opération d'alésage étant ensuite réalisée alors que le tubage de production est relié à l'appareil d'alésage, afin d'achever la pose. Dans cette forme de réalisation, au cours de la première opération d'alésage, un tube de surforage est relié à l'extrémité arrière du second aléseur afin qu'il soit possible de tirer l'appareil d'alésage et le tubage de production dans le trou agrandi lors de la seconde opération d'alésage. Au cours de la- seconde opération d'alésage, le tubage de production est relié à l'extrémité arrière du second aléseur, de même que précédemment, et les opérations

d'alésage et de pose se déroulent comme décrit ci-dessus.

L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: - la figure 1 est une élévation, avec coupe partielle, montrant la mise en oeuvre du procédé de l'invention pour forer un avant-trou suivant un trajet souterrain incurvé passant sous un obstacle; - la figure 1A est une élévation à échelle agrandie d'un tronçon de la garniture de forage représentée sur la figure 1; - la figure 2 est une élévation, avec coupe partielle, de l'extrémité avant de l'appareil de forage représenté sur la figure 1; - la figure 2A est une élévation schématique, avec coupe partielle, montrant un procédé consistant à faire avancer la garniture de forage dans le trou pendant le forage de l'avant-trou; - la figure 2B est une élévation schématique, avec coupe partielle, montrant un procédé consistant à faire avancer

le tube de surforage dans le trou pendant le forage de l'avant-

trou; - la figure 3 est une élévation, avec coupe partielle, montrant le procédé de l'invention lors de l'alésage de l'avant-trou et de la pose d'un tubage de production le long du trou alésé; - la figure 4 est une élévation de l'extrémité avant de l'appareil d'alésage et du tubage de production représentés sur la figure 3; - la figure 5 est une vue en bout de l'extrémité avant de l'aléseur avant montré sur les figures 3 et 4; et - la figure 6 est une élévation, avec coupe partielle, d'une variante du procédé de l'invention dans laquelle l'opération d'alésage est réalisée sans pose du

tubage de production.

La première opération du procédé de l'invention est montrée d'une manière générale sur la figure 1. Dans la situation illustrée sur la figure 1, on souhaite franchir un cours d'eau 10, foré à partir d'une première position 12 située à la surface du sol, sur un premier côté du cours d'eau, vers une seconde position 14 située au-delà d'une structure 16, sur l'autre côté. Le trajet souhaité est représenté globalement par une ligne pointillée 18 et il peut suivre un arc de cercle à rayon constant, ou bien une courbure complexe. Un avant-trou est foré suivant le trajet 18 au moyen d'un outil 20 de forage dirigé entraîné par de la boue refoulée dans une garniture 22 de forage traînante

qui s'étend dans le trou foré et qui sort à la position 12.

L'outil 20 de forage dirigé peut être commandé suivant

les principes décrits dans le brevet NI 3 878 903 précité.

D'autres techniques de forage dirigé peuvent également

être utilisées.

Un tube 24 de surforage s'étend d'une position située sensiblement en arrière de l'outil 20 de forage dirigé jusqu'à l'entrée 12 du forage. Le tube 24 de surforage a un diamètre supérieur à la garniture 22 de forage de manière qu'il entoure circonférentiellement cette garniture à l'intérieur du trou. Le tube 24 de surforage est en général constitué de tiges de forage de 12,5 cm de diamètre ou plus. Pendant le forage suivant le trajet courbe 18, un outil de contrôle, d'un type bien connu de l'homme de l'art, est introduit périodiquement à l'intérieur de la

garniture 22 de forage jusqu'à une position située immédiate-

ment en arrière de l'outil 20 de forage dirigé afin de déterminer la position réelle de l'outil de forage. Cet outil

de contrôle utilise des compas magnétiques pour la réalisa-

tion de telles lectures, et il est nécessaire que le tube 20 de surforage suive l'outil 20 de forage dirigé à une distance suffisante, en général d'au moins 30 mètres, pour ne

pas gêner le fonctionnement de l'outil de contrôle, l'avant-

trou étant généralement foré, à cet effet, sur une certaine distance avant que le tube de surforage commence à être introduit. En général, le tube 24 de surforage n'est pas avancé avant que la garniture 22 de forage commence à se coincer dans le trou. La garniture 22 de forage est avancée sur une distance souhaitée ou jusqu'à ce qu'elle commence à

se coincer, l'avance de la garniture 22 étant alors arrêtée.

pendant que le tube 24 de surforage est avancé autour de cette garniture 22 de forage, l'extrémité avant du tube 24 de surforage restant constamment à une certaine distance en arrière de l'extrémité avant de la garniture 22 de forage, puis l'avance du tube 24 de surforage étant arrêtée alors que la garniture 22 de forage est de nouveau avancée Jusqu'à ce

qu'elle commence à se coincer.

Dans la position 12 d'entrée du trou foré dans le sol, une installation 26 de forage incliné est placée dans une ouverture oblique 28. La surface avant 30 de cette ouverture 28 est perpendiculaire à la direction initiale du trajet s'enfonçant dans le sol afin de faciliter le forage du trou. La figure 1A représente plus en détail un tronçon de la garniture 22 de forage. Chaque section de cette garniture 22, par exemple la section 31, comporte un refoulement 37 à chaque extrémité, de manière que le diamètre extérieur de chaque extrémité de la section de la garniture de forage soit légèrement plus grand, par exemple d'environ 9,5 mm, que le diamètre de la partie médiane. Lorsque ces sections sont reliées les unes aux autres, on obtient une garniture 22 de forage comprenant un manchon concentrique 35 à chaque joint 33 reliant les sections. La liaison réalisée à chaque joint 33 est donc plus résistante et, lors du forage de l'avant-trou, les manchons 35 facilitent le dimensionnement du trou et diminuent la fréquence des coincements de la

garniture 22 de forage.

L'extrémité avant de l'appareil de forage montré sur la figure 1 est représentée plus en détail sur la figure 2. L'outil 20 de forage dirigé comporte un trépan avant

entraîné par de la boue de forage qui arrive par la garni-

ture 22 de forage. Lorsque le trépan 40 dégage la terre le long du trajet courbe souhaité, les débris de coupe sont entraînés dans la boue de forage qui s'écoule vers l'arrière dans le petit espace annulaire 42 entourant la garniture 22 de forage et dans l'espace annulaire 46 compris entre la

garniture 22 et le tube 24 de surforage.

L'extrémité avant du tube 24 de surforage est élargie et comporte des lames 45 de coupe qui agrandissent l'avant-trou pour le porter à un diamètre supérieur à celui du tube de surforage. Par exemple, si le diamètre du tube 24 de surforage est de 127 mm, les lames de coupe 45 peuvent agrandir l'avant-trou à un diamètre de 190 mm. On obtient

ainsi un espace annulaire extérieur 49 compris entre l'avant-

trou élargi et le tube 24 de surforage. Pendant l'avance du

tube 24 de surforage, de la boue de forage est mise en circu-

lation dans l'espace annulaire intérieur 46, entre la garniture 22 de forage et le tube 24 de surforage, comme indiqué par les flèches 48. La boue de forage entraîne les débris de coupe dégagés par les lames 45 de coupe et les renvoie dans l'espace annulaire extérieur 49 comme indiqué par la flèche 50. Ceci empêche les débris de coupe de s'accumuler à l'extrémité avant du tube 24 de surforage et

d'empêcher l'avance de ce dernier.

La fiugre 2A montre plus en détail un procédé pour faire avancer la garniture 22 de forage. L'extrémité arrière de la garniture 22 de forage est reliée à un mandrin

monté sur l'installation 26 de forage (une forme de réalisa-

tion d'une installation convenable 26 de forage étant décrite dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique NI 4 051 911 et NO 4 078 617). L'installation 26 de forage est avancée sur une pente 52, comme indiqué par la flèche 55, afin de repousser la garniture 22 de forage dans le trou. De la boue de forage est mise en circulation par pompage dans un conduit 53, dans l'installation 26 de forage et dans la garniture 22 de forage dans laquelle elle descend comme indiqué par la flèche 54. Lorsque l'installation 26 de forage atteint l'extrémité inférieure 56 de la pente 52, l'installation 26 de forage est remontée le long de la pente 52 jusqu'à la position montrée sur la figure 2A. L'installation 26 de forage est alors prête à être fixée à une autre section de garniture de forage, sur l'extrémité arrière de la garniture 22, afin de faire avancer de nouveau cette garniture, ou bien elle est prête à être fixée sur une autre section du tube de surforage, à l'extrémité arrière de ce tube 24, pour le faire avancer. La figure 2B représente plus en détail un procédé pour faire avancer le tube 24 de surforage. L'extrémité arrière du tube 24 est fixée à un mandrin faisant partie de l'installation 26 de forage. Cette installation 26 est avancée le long de la pente 52 comme indiqué par la flèche 55 afin de pousser le tube 24 de surforage dans le trou. De la boue de forage est mise en circulation par pompage dans le conduit 53, dans l'installation 26 de forage et dans le tube 24 de surforage dans lequel elle descend comme indiqué par la flèche 57. Lorsque l'installation 26 de forage atteint l'extrémité inférieure 56 de la rampe 52, elle est remontée sur cette rampe 52 jusqu'à la position montrée sur la figure 2B. L'installation 26 de forage est alors prête à être fixée sur une autre section du tube de surforage, à l'extrémité arrière de ce tube 24, afin que ce dernier puisse être de nouveau avancé, ou bien elle est prête à être fixée sur une autre section de la garniture de forage, à l'extrémité arrière de la garniture 22, afin que cette dernière puisse

être avancée.

Comme représenté sur la figure 1, lorsque la garniture 22 de forage atteint la surface au point 14, situé de l'autre côté du cours d'eau 10, le tube 24 de surforage est avancé de manière à également sortir au point 14. La garniture 22 de forage est retirée de l'avant-trou alors que le tube de surforage est laissé dans ce dernier afin de

l'occuper totalement du point 12 jusqu'au point 14.

Pour préparer l'opération d'alésage et de pose, -comme montré sur la figure 3, un premier aléseur 60 est fixé au tube 24 de surforage à l'emplacement o ce dernier sort de l'avant-trou au point 14. Un second aléseur 66 est fixé à l'autre extrémité du premier aléseur 60 par une section de tube 64 de surforage afin qu'un certain intervalle soit ménagé entre les aléseurs. Les aléseurs sont de préférence séparés d'une distance comprise entre 5 fois et 15 fois le diamètre du trou alésé. Dans le cas d'un trou de 91 cm, un intervalle de 9 mètres donne de bons résultats. Un tubage de production (ou un conduit ou une conduite d'écoulement) 70 est fixé à l'autre extrémité du second aléseur 66 par un émerillon 68 afin que ce tubage 70 ne puisse tourner pendant l'opération d'alésage et de pose. L'extrémité avant 69 du tubage 70 est fermée afin d'empêcher l'introduction de boue et de débris de coupe pendant l'opération d'alésage et de pose. Etant donné que le trou contient parfois de l'eau ou de

la boue, le tubage 70 peut être lesté afin que sa flottabi-

lité soit neutralisée pour qu'il puisse flotter dans le trou,

ce qui facilite sa pose et minimise les risques de détériora-

tion de ce tubage, comme décrit dans le brevet des Etats-Unis

d'Amérique NI 3 894 402.

La longueur restante du premier tronçon du tubage 70 de production est supportée en alignement avec l'avant- trou à une certaine distance audessus du sol par des rouleaux 80 et 81 situés au-delà du point 14 de sortie de l'avant-trou. Bien que deux rouleaux soient représentés, il est possible d'utiliser un plus grand nombre de rouleaux. Le premier tronçon du tubage 70 de production comporte plusieurs joints de tubage tels que ceux indiqués en 83, reliés bout à bout. Le premier tronçon du tubage 70 peut comprendre toute la longueur du tubage à mettre en place mais ceci peut ne pas être commode. Il peut donc être souhaitable de mettre en oeuvre un ou plusieurs tronçons supplémentaires de tubage de production tels que le tronçon 82. Ce dernier est relié à l'extrémité arrière du tronçon 70 du tubage après que la plus grande partie de ce tronçon 70 a été posée le long du trajet

61 d'alésage. Si cela est nécessaire, des tronçons supplémen-

taires de tubage de production, analogues au tronçon 82,

peuvent être fabriqués.

L'appareil d'alésage est représenté plus en détail sur les figures 4 et 5. Ainsi qu'il ressort de la figure 4, le premier aléseur 60 a un diamètre supérieur à celui du second aléseur 66. Comme représenté sur la figure 5, le premier aléseur 60 comporte plusieurs dents 62 d'alésage et il présente plusieurs orifices 72 par lesquels la boue de forage sort afin d'entraîner les débris de coupe dégagés par l'aléseur. En général, le premier aléseur 60 est un aléseur à couteau volant de relativement faible longueur, présentant des ouvertures longitudinales 59, comme montré sur la figure , par lesquelles la boue de forage et les débris de coupe

entraînés peuvent pénétrer dans le trou élargi. Comme repré-

senté sur la figure 4, le second aléseur 66 présente une extrémité avant plus petite comportant des dents 78

d'alésage. Il peut également présenter des orifices faculta-

tifs 89 qui, lorsqu'ils sont présents, constituent d'autres sortie pour la boue de forage, en plus des orifices 72 du premier aléseur 60. En général, le second aléseur 66 est un aléseur flottant ayant sensiblement une flottabilité neutre dans une boue de forage pesant environ 1,2 kg/l, afin de flotter dans le trou élargi. L'extrémité arrière du second aléseur 66 est en général cylindrique et d'un diamètre inférieur à celui du premier aléseur 60, mais supérieur à celui du tubage 70 de production. Par exemple, le premier aléseur 60 peut avoir un diamètre de 91 cm; le second aléseur 66 peut avoir un diamètre de 76 cm; et le tubage 70

de production peut avoir un diamètre de 61 cm.

L'opération d'alésage et de pose du tubage de production s'effectue sensiblement comme montré sur la figure 3. Le tube 24 de surforage est mis en rotation et tiré dans l'avant-trou, dans le sens indiqué par la flèche 75, à l'aide de l'installation 26 de forage. Les aléseurs 60 et 66 sont tournés et tirés le long du trajet 61 d'alésage par le tube de surforage qui tourne également. L'émerillon 68 tire le tubage 70 de production en arrière du second aléseur 66 et empêche ce tubage 70 de tourner avec les aléseurs, de manière que le tubage ne soit pas soumis à l'effort de torsion qui résulterait d'une rotation. De la boue de forage est mise en circulation de l'installation 26 de forage dans le tube 24 de surforage afin de sortir par le premier aléseur 60 et, le cas

échéant, par le second aléseur 66.

Les aléseurs doivent recevoir une quantité suffisante de boue de forage pour assurer la lubrification permettant l'avance du tubage 70 de production. Si la lubrification est trop faible, la force devant être exercée sur le tube 24 de surforage pour tirer l'appareil d'alésage et letubage 70 de production le long du trajet 61 de forage est si grande que le tube 24 de surforage pénètre dans le sol et dévie l'appareil d'alésage et le tubage 70 de production hors du trajet 61 de forage. Par exemple, on a découvert que l'utilisation d'une pompe fournissant 2400 litres de boue de forage par minute aux aléseurs sous une pression de 6,3 à 7,7 MPa assure une lubrification suffisante pour la pose d'un

tubage de production de 61 cm.

En général, l'appareil d'alésage et le tubage de production sont fixés à l'extrémité du tube de surforage, au point 14, mais il est évident qu'ils peuvent être fixés à l'extrémité du tube de surforage au point 12, auquel cas l'opération d'alésage et de pose se déroule en sens opposé par rapport à celle montrée sur la figure 3. Ceci exige

évidemment que l'installation 26 de forage ou une installa-

tion analogue soit placée au point 14, plutôt qu'au point 12

comme montré sur la figure 3.

L'opération d'alésage et de pose du tubage de

production est montrée plus en détail sur la figure 4.

Lorsque l'appareil est tourné et tiré le long du trajet 61 de forage, dans le sens indiqué par la flèche 75, au moyen du tube 24 de surforage, les dents 62 d'alésage du premier aléseur 60 élargissent l'avant-trou 77 en le portant à un diamètre supérieur à celui du tubage 70 de production. De la boue 74 de forage est mise en circulation dans le tube 24 de surforage, dans le sens indiqué par la flèche 76, de manière à sortir par les orifices 72 du premier aléseur 60 (montrés sur la figure 5) pour entraîner les débris de coupe délogés par les dents 62 d'alésage. L'intervalle compris entre le premier aléseur 60 et le second aléseur 66 et maintenu par la section du tube 64 de surforage permet la séparation de débris de coupe dans la boue de forage à l'intérieur de l'espace 65 et conduit à la réalisation d'un trou plus précis. Les dents 78 d'alésage du second aléseur 66 brisent et séparent davantage les débris de coupe. Un canal peut être ouvert, le cas échéant, à travers le moyeu 67 du premier aléseur 60 afin qu'une certaine partie de la boue 74 de forage continue, à travers le moyeu 67 et dans la section du tube 64 de surforage, de sortir par des orifices 89 pouvant être ménagés facultativement dans le second aléseur 66. Le second aléseur 66, qui est d'un diamètre inférieur à celui du premier aléseur 66 et d'un plus grand diamètre que le tubage 70 de production, refoule à force la boue de forage et les débris de coupe entraînés dans l'espace annulaire 71. La boue et les débris de coupe forment un anneau concentrique 63 sur le pourtour de la surface intérieure du trou élargi tout en laissant dans cet anneau l'ouverture concentrique 79 permettant le passage du tubage de production de diamètre plus petit. Le tubage 70 de production, qui est un diamètre inférieur à celui des aléseurs 60 et 66, est tiré dans le trou élargi, en arrière du second aléseur 66, par l'émerillon 68. Ce dernier empêche le tubage 70 de production de tourner. L'anneau 63 formé par la boue et les débris de coupe se comporte comme une chemise ou une garniture déposée dans l'espace annulaire concentrique 73 entre le tubage 70 de production et la paroi du trou élargi afin de réaliser une lubrification facilitant l'avance du tubage 70 de production. Etant donné que l'extrémité avant 69 du tubage est fermée, la boue et les débris de coupe ne pénètrent

pas dans ce tubage.

Comme représenté sur la figure 3, lorsque le tubage 70 de production, qui ne tourne pas, est tiré le long du trajet 61 de forage, en arrière du second aléseur 66, la longueur du premier tronçon du tubage 70 de production, situé à l'extérieur du trou, est tirée le long des rouleaux 80 et 81, vers le point 14 o le tubage pénètre dans le trou. La distance comprise entre les rouleaux 80 et 81 dépend de la

résistance et des caractéristiques du tubage de production.

Cette distance doit être suffisamment courte pour que le tronçon non supporté 86 du tubage de production, compris entre les rouleaux 80 et 81, ne soit pas soumis à des contraintes telles que son propre poids soulève un risque de détérioration du tubage. Ce tronçon 86 de tubage compris entre les rouleaux 80 et 81 avance horizontalement et le tronçon 88 du tubage compris entre les rouleaux 81 et le point 14 fléchit vers ce point 14 en direction duquel il descend pour pénétrer dans le trou à l'emplacement du point 14. Le poids du tronçon descendant 88 du tubage, compris entre les rouleaux 81 et le point 14, participe à la poussée du tubage 70 dans le trou et diminue la force nécessaire pour tirer le tubage le long du trajet 61 d'alésage. L'avance du tubage 70 est en outre favorisée par le poids du tronçon 90 de tubage situé à l'intérieur du trou, le long de la partie

descendante du trajet 61 d'alésage.

L'utilisation du poids d'une partie du tubage pour pousser ce dernier dans le trou évite de faire appel à des moyens motorisés pour pousser le tubage 70 dans le trou en arrière de l'appareil d'alésage, comme c'est le cas dans les procédés existants. En outre, étant donné que le tubage se courbe vers le bas à partir de son trajet horizontal le long des rouleaux 80 et 81 jusqu'au point 14 et le long de son tronçon 88 compris entre les rouleaux 81 et le point 14, la contrainte de cisaillement exercée sur le tubage et le risque de détérioration de ce dernier sont très inférieurs à ceux

existant lorsque le tubage 70 est placé sur le sol immédiate-

ment en avant du point 14 et doit être introduit dans le trou

en se courbant sur une distance relativement faible.

Lorsque la plus grande partie du premier tronçon du tubage 70 de production a été tirée à l'intérieur du trou, l'extrémité arrière du tubage 70 est soulevée des rouleaux 80 et 81 et vient reposer sur le sol, le tronçon 82 du tubage est relié à l'extrémité arrière du tronçon 70, le tubage est soulevé et reposé sur les rouleaux et le procédé d'alésage et de pose se poursuit. Etant donné que les tronçons 70 et 82 du tubage sont constitués de nombreuses sections de tubage telles que celles portant la référence 83, il est inutile d'interrompre fréquemment l'opération de pose pour joindre des sections supplémentaires de tubage à l'extrémité arrière

du tubage sortant du trou.

Dans une variante de l'invention, l'opération d'alésage peut être exécutée sans que le tubage 70 de production soit relié au second aléseur 66 et sans qu'une seconde opération d'alésage soit ensuite exécutée alors que le tubage de production est fixé pour achever la pose. Dans la première opération d'alésage, illustrée sur la figure 6, une section du tube 93 de surforage est fixée à l'extrémité arrière du second aléseur 66. Lorsque l'appareil d'alésage et le tube de surforage traînant sont tirés le long du trajet 61 d'alésage, des sections supplémentaires de tube de surforage telles que la section 94 sont reliées à l'extrémité arrière de la section 93 pour former le train 92 de tubes de surforage. Les sections du tube avant 24 de surforage sont retirées au fur et à mesure de leur sortie du trou au point 12. Lorsque l'opération d'alésage est achevée et que l'appareil d'alésage atteint le point 12, l'appareil d'alésage est séparé du train 92 de tubes de surforage, transporté à l'air libre jusqu'au point 14 et fixé à l'extrémité du train 92 de tubes de surforage, à

l'emplacement o ce dernier sort du trou élargi au point 14.

L'émerillon 68 et le tubage 70 de production sont fixés au second aléseur 66 comme décrit précédemment et montré sur la figure 3. Le train 92 de tubes de surforage se comporte comme le tube 24 de surforage pour la seconde opération d'alésage qui comprend la pose du tubage de production et qui se déroule comme décrit précédemment et montré sur les figures 3 et 4. Il est également possible d'utiliser le train 92 de tiges de surforage pour ramener en le tirant l'appareil d'alésage dans le trou élargi, du point 12 au point 14, après l'achèvement de l'opération initiale d'alésage, au lieu de transporter l'appareil d'alésage à l'air libre jusqu'au point 14. Lorsque l'appareil d'alésage est ramené en étant tiré dans le trou élargi, les sections du tube 24 de surforage qui ont été retirées au point 12 pendant l'opération d'alésage sont refixées à l'extrémité, à présent arrière, du tube 24 de surforage, au point 12, de manière que le tube 24 de surforage s'étende de nouveau du point 12 au point 14 dans le trou élargi 95. Les sections du train 92 de tubes de surforage sont retirées au fur et à mesure de leur sortie au point 14 et, lorsque l'appareil d'alésage atteint le point

14, la section 93 de tube de surforage est retirée.

L'émerillon 68 et le tubage 70 de production, sont fixés au second aléseur 66 et une seconde opération d'alésage, comprenant la pose du tubage de production se déroule comme

décrit précédemment, et comme montré sur les figures 3 et 4.

Bien que la description précédente suppose que de

la boue de forage, utilisée au cours de ces opérations, soit refoulée par le trou foré vers l'entrée de ce trou en entraînant avec elle des débris de coupe, dans de nombreux types de formation, les retours sont faibles ou nuls. Dans des formations très poreuses ou peu compactes, les débris de coupe et une grande partie de la boue de forage peuvent être forcés dans la formation environnante en formant une chemise ou une garniture tubulaire entourant la garniture de forage, le tube de surforage, l'aléseur ou le tubage, suivant le cas. Dans la forme de réalisation selon l'invention dans laquelle le trou est d'abord alésé sans le tubage, puis soumis à un second alésage et à la mise en place du tubage par traction, une telle chemise peut être formée au cours de la première opération d'alésage, ce qui facilite le passage de l'aléseur et du tubage lors des secondes opérations d'alésage. Le pouvoir lubrifiant de la boue de forage mise en circulation au cours de la seconde opération d'alésage facilite notablement la traction du tubage dans cette chemise tubulaire. La présence de cette dernière facilite l'obturation de la paroi du trou pour améliorer le retour de la boue de forage et assurer la lubrification du tubage sensiblement sur toute sa longueur. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé décrit et représenté sans

sortir du cadre de l'invention.

Claims (11)

REVENDICATIONS

1. Procédé de mise en place d'un tubage suivant un trajet souterrain incurvé, caractérisé en ce qu'il consiste à placer un tube présentant deux extrémités, suivant un trajet souterrain incurvé, jusqu'à ce que ce tube occupe totalement ledit trajet, à relier un appareil d'alésage à une première extrémité du tube, à relier une première extrémité du tubage à l'appareil d'alésage, à la suite de ce dernier, et à tirer le tube le long du trajet afin que l'appareil d'alésage et le tubage soient tirés également le long dudit trajet.

2. Procédé de mise en place d'un tubage suivant un trajet souterrain incurvé, caractérisé en ce qu'il consiste à placer un tube présentant deux extrémités le long dudit trajet, à fixer un premier aléseur d'un premier diamètre à une première extrémité du tube, sans que cet aléseur puisse tourner, à fixer un second aléseur d'un second diamètre, inférieur au premier diamètre, au premier aléseur et à la suite de ce dernier, sans que le second aléseur puisse tourner, l'intervalle auquel le second aléseur se trouve en arrière du premier aléseur étant égal à une distance comprise entre 5 et 15 fois le premier diamètre, à relier une première extrémité du tubage en lui permettant de tourner, ce tubage ayant un troisième diamètre inférieur au deuxième diamètre, au second aléseur, à la suite de ce second aléseur, à fermer l'extrémité du tubage reliée au second aléseur, à placer la longueur du tubage située en arrière du second aléseur au-dessus et en arrière du point o le tubage arrive audit trajet, à faire tourner le tube de manière que les aléseurs soient mis en rotation, mais que le tubage ne tourne pas, à tirer en même temps le tube le long dudit trajet afin que les aléseurs suivis par le tubage soient tirés le long dudit trajet, à faire circuler de la boue de forage dans le tube vers les aléseurs en même temps que la traction est appliquée, la boue de forage sortant par les aléseurs pour pénétrer dans le trou du premier diamètre produit par le premier aléseur, cette boue de forage entraînant les débris de coupe produits par le premier aléseur, à forcer la boue de forage et les débris de coupe qu'elle entraîne dans l'espace annulaire compris entre le trou ayant le premier diamètre et le second aléseur ayant ledit deuxième diamètre, plus petit que le premier, au moyen du second aléseur, afin de former un anneau concentrique de boue de forage et de débris de coupe sur le pourtour de la surface intérieure du trou tout en laissant une ouverture à l'intérieur de cet anneau pour permettre le passage du tubage dudit troisième diamètre

inférieur aux premier et deuxième diamètres.

3. Procédé pour faire avancer un tube dans le sol, autour d'une garniture de forage de plus faible diamètre, caractérisé en ce qu'il consiste à faire avancer la garniture de forage dans le sol, à faire tourner et en même temps à pousser le tube le long du trajet, autour de la garniture de forage, le diamètre intérieur du tube étant plus grand que le diamètre extérieur de la garniture afin qu'un espace annulaire intérieur soit délimité entre le tube et la garniture, à placer un appareil de coupe à l'extrémité avant du tube et couper un trou de plus grand diamètre que le tube à l'aide de cet appareil afin de ménager un espace annulaire extérieur entre la surface intérieure du trou et le tube, à pomper de la boue de forage dans l'espace annulaire intérieur vers l'extrémité avant du tube en même temps que ce dernier est tourné, la boue de forage entraînant des débris de coupe dégagés par l'appareil de coupe et s'éloignant en s'écoulant de l'extrémité avant en passant dans l'espace

annulaire extérieur.

4. Procédé de mise en place d'un tubage suivant un trajet souterrain incurvé, caractérisé en ce qu'il consiste à placer une garniture de forage le long dudit trajet, à placer un premier tube de plus grand diamètre que la garniture de forage autour de cette dernière, le long dudit trajet, à relier l'extrémité avant d'un appareil d'alésage, présentant une extrémité avant et une extrémité arrière, au premier tube, à relier un second tube à l'extrémité arrière de l'appareil d'alésage, à tirer le premier tube suivi de l'appareil.d'alésage et du second tube le long dudit trajet jusqu'à ce que le second tube occupe totalement ledit trajet, à retirer l'appareil d'alésage des premier et second tubes, à fixer l'extrémité avant de l'appareil d'alésage au second tube, à fixer le tubage à l'extrémité arrière de l'appareil d'alésage et à tirer le second tube le long dudit trajet, l'appareil d'alésage et le

tubage étant tirés le long du trajet.

5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il consiste également, avant d'appliquer une traction au second tubes, à placer la longueur du tubage située en arrière de l'appareil d'alésage sur des rouleaux placés au-dessus et en arrière du point o le tubage arrive audit trajet.

6. Appareil pour agrandir un trou suivant un trajet souterrain, caractérisé en ce qu'il comporte un premier aléseur (60) d'un premier diamètre, ce premier aléseur présentant également une extrémité avant et une extrémité arrière, et un second aléseur 66 d'un second diamètre qui n'est pas supérieur au premier diamètre, le second aléseur étant relié à l'extrémité arrière du premier

aléseur.

7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que le premier aléseur présente une entrée destinée à recevoir de la boue de forage et communiquant avec plusieurs orifices par lesquels la boue de forage peut sortir

du premier aléseur.

8. Appareil selon la revendication 6, caractérisé

en ce que le premier aléseur présente des ouvertures longitu-

dinales s'étendant de l'extrémité avant à l'extrémité arrière de cet aléseur et par lesquelles des débris de coupe, dégagés

par ledit premier aléseur, peuvent passer.

9. Appareil selon la revendication 6, caracté-

risé en ce que le second aléseur présente une entrée destinée à recevoir de la boue de forage et communiquant avec plusieurs orifices par lesquels la boue de forage peut sortir

du second aléseur.

10. Appareil selon la revendication 6, caracté-

risé en ce que le second aléseur est un aléseur flottant, ayant une flottabilité sensiblement neutre dans de la boue de

forage pesant environ 1,2 kg/l.

11. Appareil selon la revendication 6, caracté-

risé en ce que le premier aléseur présente une première entrée par laquelle de la boue de forage arrive à ce premier

aléseur, ce dernier présentant également un canal longitudi-

nal qui le traverse de son extrémité avant à son extrémité arrière et qui communique avec la première entrée, le second aléseur présentant une seconde entrée permettant à de la boue de forage d'arriver à ce second aléseur, ladite seconde entrée étant reliée audit canal, à l'extrémité arrière du

premier aléseur.