FR2503241A1 - Dispositif a trepan pouvant etre descendu dans un puits de forage progressant dans un terrain dur, notamment du rocher, et procede pour le forage - Google Patents

Abstract

LE DISPOSITIF DE FORAGE SE COMPOSE D'UN ORGANE MOTEUR 13, D'UN TREPAN 1 ENTRAINE PAR CE DERNIER ET D'UN MECANISME DE BLOCAGE 12, 14 FORMANT UNE UNITE DE CONSTRUCTION ET ASSURANT LA TRANSMISSION DU COUPLE DE ROTATION DE L'ORGANE MOTEUR AU TREPAN, QUI SE COMPOSE D'UNE GAINE A PROFIL ANNULAIRE, DONT LE DIAMETRE EXTERIEUR CORRESPOND A CELUI DU TROU DE FORAGE, ET EST FERMEE AU SOMMET PAR UNE PLAQUE 4, CONTENANT PLUSIEURS FRAISES 2 ESPACEES A AXES PARALLELES A CELUI DE LA GAINE, SERVANT A DEGAGER UN NOYAU CENTRAL DE ROCHE, ET EQUIPEES DE COURONNES DE TREPAN, ATTAQUANT LA ROCHE PAR IMPULSIONS PERCUTANTES ORIENTEES DANS LE SENS AXIAL ETOU PAR DES MOUVEMENTS ADDITIONNELS DE ROTATION. L'ENTRAINEMENT DE TOUS LES ORGANES MOTEURS DU DISPOSITIF EST PNEUMATIQUE OU HYDRAULIQUE ET AGENCE POUR QUE LE MECANISME DE BLOCAGE SOIT ACTIONNE LE PREMIER, L'AUGMENTATION DE LA PRESSION PROVOQUANT ENSUITE LA MISE EN MARCHE DU TREPAN.

Description

L'invention a pour objet un dispositif pouvant 8tre descendu dans un puits

de forage progressant dans un terrain dur, notamment du rocher, ainsi qu'un procédé

pour le forage à l'aide dudit dispositif.

On connaît des dispositifs de forage composés d'un organe moteur, d'un trépan entraîné en rotation par ce dernier et d'un mécanisme de blocage pouvant être mis en appui contre la paroi intérieure du trépan ou de son manchon tubulaire de manière à transmettre audit trépan le couple de l'organe moteur, l'ensemble du dispositif pouvant constituer un bloc accroché à un câble de treuil ou à un train de tiges et le trépan pouvant se déplacer

axialement d'une distance égale à une course dudit tré-

pan. Ainsi par exemple, le brevet allemand 842 932 pré-

sente un tel dispositif, capable d'avancer de la dis-

tance d'une course de travail du trépan sous l'action de son poids propre, le mécanisme de blocage étant guidé axialement, d'une distance correspondant à une course

réduite, réversible, le long d'une gaine tubulaire conte-

nant le moteur et portant un trépan hélicoïdal. Pour

foncer dans une terre meuble, même truffée, le cas éché-

ant, de pierrailles peu importantes, le poids propre du dispositif de forage suffit en règle générale, mais pour avancer dans un terrain de pierres dures, notamment dans des rochers de grandes dimensions, ledit poids ne

suffit pas pour provoquer l'ablation de la pierre, sur-

tout si l'on utilise un trépan hélicoïdal ou un outil en caisson à fond garni de lames r&cleuses. La demande de brevet DE-OS 27 22 075 préconise un tel dispositif, comportant un trépan hélicoïdal et dans lequel des éléments à cylindre et piston, orientés axialement vers le fond du puits, sont disposés entre le mécanisme de blocage et le moteur du trépan, de manière à augmenter

la pression du trépan résultant du poids propre du dis-

positif. Cette solution permet uniquement une progression plus rapide dans une terre meuble, mais elle ne résout

pas le problème du forage dans des roches de grandes di-

mensions. Quant au brevet DE-PS 1 171 848, cité dans la demande de brevet visée ci-dessus, il concerne un outil à forage intérieur avec entraînement de trépan et jet

réversible, également renforcé par des organes hydrau-

liques à cylindre et piston. Ce mode de réalisation connu n'est pas davantage approprié au forage dans une roche très dure pour les motifs évoqués précédemment. On connaît, d'autre part, d'après la demande de brevet DE-OS 28 45 878, une installation de forage o l'avancement du dispositif de forage est assuré par des tiges d'entraînement, tandis que le mouvement de rotation est assuré par un moteur fixé à l'extrémité inférieure du train de tiges. Cette installation est destinée au

forage général tous terrains et constitue un perfection-

nement par rapport aux installations analogues connues dans lesquelles l'avancement et la rotation du trépan sont assurés tous deux par des tiges télescopiques Kelly, car selon cette citation, les tiges d'entraînement ne participent pas au mouvement de rotation, ce dernier étant obtenu par un moteur formant un bloc compact avec le trépan lui- même, tandis que le guidage du train de tiges au-dessus du fond du puits est obtenu à l'aide d'un organe porteur. Malgré tout, il reste indispensable, qu'il s'agisse de forages au jet ou de forages secs, de remonter une longueur appropriée du train de tiges du dispositif à trépan jusqu'à l'organe porteur, ce qui peut

9tre relativement onéreux, selon la profondeur atteinte.

Il convient d'ajouter que les cuillers à sédiments d'un

carottiers ou les trépans à galets d'une foreuse dé-

blayant la totalité des sédiments nécessitent, en cas de perforation d'une roche de grandes dimensions, des couples très puissants pour le travail de trépan, ce qui oblige à donner aux tiges une résistance considérable,

les rendant par là plus coiteuses.

Tous les modes d'exécution des citations ainsi mentionnées ont en commun l'inconvénient de ne pouvoir fonctionner que dans des puits forés dans des terrains allant du meuble au pierreux dur, mais de n'avancer qu'au prix d'une dépense d'énergie considérable dans une roche moyenne ou dure, cette avance n'étant, au surplus,

possible qu'à une profondeur réduite.

L'invention a pour but de créer un dispositif et un procédé de forage qui permettent d'obtenir des rendements

élevés même dans la roche la plus difficile, que le fora-

ge soit purgé au jet ou sec, qui limitent à une valeur économiquement justifiable les énormes puissances motrices nécessaires pour le déblayage de la surface entière d'un puits par raclage du fond pour la mise en place de pieux

forés dans le rocher, qui perfectionnent enfin les dis-

positifs de forage, à sec et au jet, fonctionnant avec des tubes carottiers, de manière qu'ils puissent Jtre employés dans des conditions économiques acceptables et d'une façon simple, même pour le fonçage dans du rocher, lors de la mise en place de pieux forés de grand calibre et d'autres forages à grand diamètre, même à grande ou

à très grande profondeur.

Ce but est atteint par un dispositif de forage

pouvant être descendu dans un puits progressant en ter-

rain dur, notamment rocheux, composé d'un organe moteur, d'un trépan entraîné par ce dernier et d'un mécanisme de blocage pouvant coopérer avec la paroi intérieure du puits de forage ou avec son revêtement tube pour transmettre le

couple & ft opegeoit ai trépan proprement dit, ledit méca-

nisme constituant un ensemble cohérent qui peut être

fixé au c9ble d'un treuil ou à un train de tiges de fora-

ge, le trépan proprement dit pouvant coulisser, dans le sens axial du puits, d'une distance égale à une course de travail par rapport audit mécanisme de blocage, dispositif caractérisé en ce que le trépan proprement dit se compose d'une gaine tubulaire à profil annulaire dont le diamètre extérieur correspond à celui du puits de forage, fermée au sommet par une plaque de fond supérieure ou par un réservoir à sédiments, ladite gaine annulaire contenant plusieurs fraises espacées à axes parallèles, pourvues de couronnes et servant à dégager un noyau de terrain

en forme de carotte grâce à des organes moteurs supplé-

mentaires qui leur impriment des impulsions axiales

percutantes et/ou des mouvements rotatifs supplémentaires.

Du fait que, selon l'invention, le trépande forage consiste en une gaine à section annulaire à l'intérieur

de laquelle se trouvent plusieurs fraises équipées de cou-

ronnes et disposées sur le pourtour, lesdites fraises agis-

sent sur la roche par des percussions et des rotations supplémentaires grace A des organes moteurs additionnels, la puissance fouxnTie par le système moteur est entière- ment concentrée sur le fonçage d'une cavité annulaire et

l'effet de burinage des fraises à rotation et/ou percus-

sion rapide, fixées en plusieurs points de l'outil de fo-

rage principal qui tourne autour de son axe, est si grand qu'on peut avancer rapidement et efficacement, mime dans

les roches les plus dures, avec une énergie motrice rela-

tivement réduite.

Un autre avantage essentiel du dispositif consiste en ce que tous les organes d'entra nement des dispositifs

de forage, à savoir le mécanisme de blocage, l'organe mo-

teur, la gaine tubulaire du trépan et les organes moteurs

particuliers des fraises burineuses peuvent être action-

nés par un seul et mame fluide, de préférence de l'air

comprimé, ce qui ne nécessite qu'une seule conduite d'ali-

mentation pour l'arrivée dudit fluide. rtIce A une soupape de retenue prévue par l'invention entre le mécanisme de blocage et l'organe d'entraziement de la gaine tubulaire

du trépan de forage proprement dit, on obtient que la mon-

tée en pression de la canalisation commune provoque d'a-

bord, & pression encore réduite, la mise en oeuvre du

mécanisme de blocage, ce dernier 6tmé 3ors fixé en ro-

tation dans le fourreau du puits, avant la mise en marche

du trépan proprement dit; lorsque la pression est maxima-

le, le trépan entre en action & son tour, tandis que le mécanisme de blocage reçoit, lui aussi, toute la pression, par l'intermédiaire des tiges creuses contenues dans le dispositif. L'alimentation en air comprimé du mécanisme de blocage et de chacune des fraises est assurée par des

conduites souples de dérivation, permettant ainsi d'effec-

tuer, dans le mode d'exécution selon les fig.1 et 2, la

descente de l'organe dtentran.uement de la gaine par rap-

port au mécanisme de blocage et selon le mode d'exécu-

tien de la fig.3, le mouvement axial des fraises buri-

neuses par rapport A la gaine tubulaire du trépan.

Le dispositif de forage selon l'invention peut être

utilisé pour des puits de diamètres différents en échan-

geant uniquement les mâchoires du dispositif de blocage,

les ailes de guidage dudit dispositif et la gaine tubulai-

re. A cet effet, un raccord amovible à brides est prévu

dans le train de tiges entre le trépan et son organe d'en-

trainement. L'organe d'entraluement de la gaine tubulaire est agencé comme une perforatrice à air comprimé, tandis que les organes d'entralnement des fraises disposées sur le plateau de raccord placé en Jonction étanche sur la

plaque de fond supérieure du trépan, peuvent avoir la con-

figuration soit de perforatrices à air comprimé, soit

d'une foreuse roto-percutante pneumatique. Il est égale-

ment utile d'aider le guidage du dispositif dans le puits

en prévoyant une fraise fixée dans l'axe de la gaine tu-

bulaire, agissant en avance sur les fraises placées sur

le pourtour, pour réaliser un forage pilote.

Le dispositif de forage selon l'invention peut ser-

vir avantageusement, mène dans le cas d'un forage A train de tiges. A cet effet, la gaine tubulaire est entraué6e par la table rotative du forage, le train de tiges servant à l'acheminement du fluide sous pression alimentant les organes moteurs des trépans, ce qui permet d'utiliser en

terrain rocheux une installation de forage usuelle, pour-

vue d'un train de tiges creuses. Dans un forage à circula-

tion de fluide, le fluide sous pression qui sort du trépan,

-à savoir de l'air comprimé,- sert de fluide de circula-

tion pour l'acheminement des sédiments jusqu'à un réser-

voir placé sur la gaine tubulaire, l'air comprimé refou-

lant les sédiments vers ledit réservoir en passant par la cavité annulaire qui subsiste entre la gaine tubulaire et

la paroi du puits.

Lorsqu'on réalise des forages inclinés ou horizon-

taux, la gaine tubulaire peut avantageusement comporter

sur sa périphérie des organes de guidage, -galets, roule-

ments & rouleaux, etc.,- tandis que des organes A cylin-

dre et piston (vérins) peuvent Otre intercalés entre le

mécanisme de blocage et la gaine tubulaire afin de ren-

forcer la pression du trépan contre le terrain.

Dans le procédé selon l'invention, utilisant le dis-

positif de forage décrit, on réalise d'abord une cavité de section annulaire correspondant au diamètre extérieur du puits, de largeur et de profondeur déterminables, tandis que le noyau subsistant au centre est brisé après enlève- ment du dispositif de forage a l'aide d'un brisecarottes,

d'un coin actionné par un procédé quelconque ou par ex-

plosion, le forage pilote pouvant d'ailleurs, dans ce dernier cas, servir à placer la charge et les fragments du

noyau ainsi brisé pouvant ensuite être enlevés par un ou-

til de préhension quelconque.

L'tinvention peut être avantageusement employée aussi

dans les forages classiques, secs ou A circulation, & tré-

pans rotatifs, en bridant simplement au bout inférieur du train de tiges nécessaire le trépan selon l'invention, l'entratnement en rotation s'effectuant par le train de tiges qui amène en même temps le fluide sous pression pour les fraises, qui est aussi le fluide de circulation pour

l'extraction des sédiments.

D'autres caractéristiques et avantages ressortent de

la description, qui va suivre, de quelques exemples d'eox-

cution de l'invention, sans caractère limitatif, illustrés aux dessins annexés, dans lesquels: Fig.1 est une vue schématique en coupe axialo dtun dispositif de forage descendu dans le puits à l'aide des cibles d'accrochage d'une grue; Fig.2 est une vue analogue à celle de la fig.1 dans un puits de forage de plus grand diamètre; Fig.3 représente, dans la même position que la fig. 1, une variante de réalisation du dispositif; Fig.4 illustre la fragmentation du noyau de roche subsistant au fond du puits de forage; Fig.5 est une illustration schématique d'un chantier de forage fonctionnant avec un train de tiges, le trépan selon l'invention étant fixé au bout de ce train; Pig.6 est une vue en coupe axiale, à plus grande échelle, du dispositif de forage avec son raccord A brides

au train de tiges.

Fig.? montre une variante du dispositif selon la

fig.3 dans laquelle les fraises sont inclinées vers l'ex-

térieur et divergent en vue d'élargir le fond du trou de forage.

La fig.1 montre le dispositif de forage selon l'in-

vention en position de travail, descendu dans le fourreau

tubé 16 d'un puits de forage. Il comporte un trépan con-

posé d'une gaine tubulaire A section annulaire 1, sensi-

blement adaptée au diamètre du puits tubé 16, ladite gSaine contenant plusieura fraises 2 orientées suivant l'axe du puits, pourvues de couronnes 3 et, ayant de préférence, la forme de trépans rotatifs ou rotopercutants. La gaine tubulaire 1 est close & son soumet par une plaque de fond supérieure 4 que traversent lea fraisea 2. Un plateau de raccord 5 est fixé de façon étanche sur la plaque de fond 4 et porte un arbre creux vertical 6 d'o partent des tuyaux de dérivation 7 vers les organes moteurs entrainant lea fraises 2, disposé dans le plateau de raccord 5. Un

réservoir à sédiments 8 est amoviblement fixé sur le pla-

teau de raccord 5e Etre la gaine tubulaire 1 et le réser-

voir A sé6diments 8 subsiste une cavité de profil annulaire

par laquelle les s&diments sont acheminés vers ledit r6éer-

voir par la circulation de fluide. L'arbre creux 6 est solidarisé par un raccord à brides 11 avec l'arbre moteur , également creux, de l'organe meteur 13, lequel reçoit

de l'air comprimé par la conduite 18 et un tube 43 et as-

sure la rotation de la gaine tubulaire 1. Au-dessus de l'organe moteur 13 se trouve un mécanisme de blocage 12, 14 composé d'une douille 12 qui contient des mâichoires 14, ces dernières pouvant Stre plaquées contre le tubage 16 du puits par des organes & cylindre et piston (v6rins) 15. la douille 12 contient des convertisseurs de pression

17 alimentés par la conduite pneumatique 18 par l'inter-

m6diaire de dérivations 7a. Au-dessaous du départ des dé-

rivations 7a, le tube 43 contient un clapet de retenue

19. Ia douille 12 porte sur sa face supérieure des oeil-

lets d'accrochage 20 dans lesquels sont fixés des cibles d'accrochage 21. La douille tubulaire 12 porte également sur sa périphérie des ailes 22, distribuées régulièrement,

lesquelles, orientées vers l'extérieur, guident le mécanis-

me de blocage à l'intérieur du tubage 16. Enfin, la douil-

le 12 contient l'organe moteur 13, ayant la configuration

d'une tète de forage et de lavage pour la gaine 1, et pou-

vaet se déplacer à l'intérieur de ladite douille. La face

interne de la douille 12 porte, distribués sur la p6riphé-

rie, des rails de guidage 35 coopérant avec des ailes de guidage 42 pour bloquer l'organe moteur 13 en rotation

tout en autorisant son coulissement axial.

Le dispositif de forage ainsi conçu fonctionne com-

me suit: L'ensemble composé du mécanisme de blocage 14, 15, 12, de l'organe moteur 13 et de la gaine tubulaire I est descendu par les cibles 21 au fond du puits de forage, jusqu'à ce qau'il repose sur le sol. Ensuite, la conduite pneumatique 18 est alimentée progressivement. D'abord, le clapet 19 est maintenu fermé par son ressort et l'air comprim& à pression réduite arrivant par la conduite 18

alimente les convertisseurs 17 qui, coopérant avec un ré-

servoir d'huile non représenté, fourmissaent la pression

nécessaire au fluide hydraulique pour plaquer les michoi-

res 14 contre le tubage 16. Bnauite, la pression pneumati-

que augmente et ouvre le clapet de retenue 19, provoquant d'une part une augmentation de la pression dans les vérins 15 des maichoires de blocage 14, d'autre part la mise on marche de l'organe moteur 13 et enfin, par l'intermédiaire dee arbres creux 10, 6 et les conduites de dérivation 7, l'alimentation des organes moteurs des fraises 2 disposées A l'intérieur de la gaine tubulaire 1, de telle sorte que

la gaine 1 et les fraises 2, entrant simultanément en ac-

tion, creusent dams la roche une cavité à profil annulai-

re. L'air comprimé qui s'échappe des fraises 2 produit,

dans ladite cavité annulaire 9, un jet ascendant de lava-

ge indiqué à la fig.2 par une flèche; ce Jet achemine les sédiments de bas en haut, les déposant dans le réservoir 8. Ainsi, les sédiments contenus dans ledit réservoir 8

augmentent la pression exercée par le trépan, venant s'a-

jouter au poids propre du dispositif et favorisant son action. Lorsque la cavité annulaire est creusée, le dispositif de forage est retiré du fourreau tubé 16 du puits et le noyau subsistant de roche 33 est brisé, comme le montre la fig.4, par un pilon, ou brise-carotte, 34, les fragments de roche étant ensuite enlevés par un organe de préhension. LIe dispositif de forage est alors descendu

& nouveau dans le puits tubé et le processus peut repren-

dre. La fig.2 correspond à la fig.l, à l'exception près que le puits, garni par le fourreau tubé 16, présente un diamètre plus grand. Le dispositif de forage correspond à

celui de la fig.1, comportant une gaine tubulaire la adap-

tée au diamètre du tubage, ainsi que des ailes de guidage

22a de la douille 12 et des michoires 14a adaptées au dia-

mètre élargi du tube 16.!outes les autres pièces du dis-

positif sont inchangées, c'est-à-dire que seules, les pièces citées cidessus doivent Stre remplacées. A cet effet, elles ont reçu une configuration qui permet de les échanger rapidement et strement sur le chantier sme. ie

clapet de retenue nt'a pas été représenté à la fig.2.

La fig.3 montre une variante d'exécution du disposi-

tif présenté à la fig.1. Le changement réside essentielle-

ment dans la configuration du trépan proprement dita. Ia gaine tubulaire 1, qui reçoit les fraises 23, 24 agissant

en rotation et en percussion, comporte une semelle annu-

laire centrée 31 pouvant reposer sur le fond du puits,

raccordée & un réservoir A sédiments 28 pouvant Otre ob-

turé par une bille 29 et un manchon porteur 27 jouxtant ledit réservoir, mais ayant un diamètre inférieur; les fraises 23, 24 coulissent axialement dans la partie de la gaine tubulaire 1 qui contient le réservoir 28 et portent & leurs extrémités libres un carter 25 annulaire, lequel contient les organes moteurs deadites fraises 23, 24 et communique avec le tube creux 6a par l'intermédiaire de tuyaux souples 7a. L'organe moteur 13 qui entraîne la gaine tubulaire I est rigidement fixé aux rails 35a de la douille 12a du mécanisme de blocage 12a, 14, qui le

guident. Les couronnes 26 des fraises 23, 24 s'épanouis-

sent en cônes en passant au-dessous du tubage 16 du puits et comportent sur une seule face des épaulements plans alignés avec leurs arbres, les superficies coniques ou hélicoSdales des couronnes 26 formant une surface pilote qui entraIne, lorsqu'elles engagent le tubage 16, un

positionnement desdites couronnes tel que leurs épaule-

mente plans soient orientés vers le tubage 16. L'eontra nement en rotation de la gaine tubulaire 1 s'effectue par l'intermédiaire du manchon porteur 27 et du tube creux 6, lequel sert en mime temps & acheminer

le fluide sous pression vers les organes moteurs des frai-

ses 23, 24, en passant par les dérivations 7a, ce qui as-

sure simultanément l'alimentation en air comprimé du Jet

qui enlève lea sédimuents du fond.

L'organe moteur 13, qui a aussi la configuration

d'une tite de rotation et de lavage, est porté par le sau-

chou 27 et bloqué axialemuet sur les rails de guidage 35a

par des vis 30 qui traversent les ailes de guidage 42.

Le mode de fonctionnement de ce dispositif de fora-

ge est le suivant: L'ensemble du dispositif, entouré 'un tube-guide non représenté au dessin, est d'abord posé tr le terrain du chantier par sa semelle annulaire 31, garnie d'une matière plastique élastique; le carter 25 qui porte leso fraises 23, 24 se trouve alors dans sa position haute 25a indiquée oen traits aixtes et les courones 26 des fraises sont placées dans une position non indiquée au dessin, au-dessus du niveau de la semelle 31. Le cible du treuil est rattaché aux cibles d'accrochage 21, le dispositif est soulevé et descendu dans le fourreau tubé 16 du puits Jusqu'A ce que la semelle annulaire 31 repose sur le fond rocheux 32. Ensuite, l'ensemble du dispositif est relevé d'environ 2 A 5 ca et les machoires 14 sont bloquées

contre le tubage par les vérins 15 selon la méthode pré-

cédemment décrite. Le clapet de retenue 19, nécessaire à cet effet, n'a pas été repris au dessin. Dès que la pression dans la conduite pneumatique 18 a atteint une certaine valeur, soit environ 3 bamm le clapet 19 s'euvre

et l'organe moteur 13 commence à faire tourner le man-

chon porteur 27 et, du mnme coup, la gaine tubulaire 1 auteur de leur axe commun, tandis que l'air comprimé 11I arrive, comme il a ét6 indiqu6 cidessus en regard de la fig. 1, aux organes moteurs des fraises, contenus dans le

carter 25, l'air comprim6 servant en mOne temps à l'en-

lèvement des sédiments qu'il entraine.

L'avancement du carter 25 peut 8tref'acilit6, par exemple, par l'action de ressorts ou par des masses de lest. Toutefois, dans des conditions normales, le poids propre dudit carter 25 et des fraises 23, 24 avec leurs couronnes 26 suffit. La remontée du carter 25 s'effectue A l'aide d'un véria pneumatique ou d'un second câble de

treuil, ces 616ments n'étant pas représent6s au dessin.

La fig. 5 illustre la disposition générale d'un forage. Un engin mobile 36 porte un pylf8ne en treillis 37 par des jumelles, soutenant une table rotative 38. La gaine I du trépan est entra née en rotation par les tiges

télescopiques 39, 40, 41 suivies du tuabe oreux 6 raccor-

d6 par les brides 11, tandis que les fraises 2 sont ali-

mentées en air comprimé et en fluide de lavage comme l'in-

dique la fig. 1. Le trépan est introduit dans le puits et en est extrait au moyen des tiges télescopiques Kelly 39,

, 41, comme connu.

La fig. 6 montre le tr6pan A roches de la fig. 5 à plus grande 6chelle. Cet exemple d'application illustre

la polyvalence particulièrement avantageuse d'un zme dis-

positif de forage selon la fig. 1, utilis6 A la place d'un outil rotatif de forage connu. Ce mode L'exécution trouve surtout son emploi dans des forages de profondeur réduite progressant dans un terrain qui va d'une dureté moyenne

& celle d'une roche très dure.

La fig. 7 illustre une variante du mode d'exécution

selon la fig. 3, o les fraises 23, 24 ont une orienta-

tioen divergente allant vers l'extérieur afin d'élargir le fond du puits, dans le cas eo le forage a pour objet

la mise en place d'un pieu feré en béton A pied épanoui.

La partie cylindrique du puits est creusée par un trépan analogue à oelui de la fig. 3. Si le puits doit être élargi à na base, par exemple pour renforcer le pied d'un

pieu en béton, le trépan selon la fig. 3 est alors rempla-

cé par le trépan selon la fig. 7, qui est raccordé à l'organe moteur 13 et descendu au fond avec ses fraises

23, 24 dans la position 25a indiquée en traits mixtes.

Apr&s sa iescente, le trépan est mis en mouvement par l'organe moteur 13 comme dans l'exemple de la fig. 3, les fraises 23, 24 creusant dans le rocher une cavité annu- laire qui s'élargit en cSne suiTant l'inclinaison que lesdites fraises ont au moment o elles atteignent la

position 25b indiquée à la fig. 7 en traits mixtes. lors-

que le forage de la cavité annulaire est achev6, les fraises 23, 24 sont ramenées à la position 25a, le trépan

est extrait du puits et le noyau de roche, ayant en l'oc-

cu.rrce une foxrme tronconique, est brisé et extrait dans les conditions habituelles. lorsque le pieu on béton sera

ceulé, il aura un pied épanoui.

Le dispositif de forage selon ltinvention présente

de gros avantages vis-à-vis des trépans classiques con-

nus, notamment pour les raisons qui suivent.

Par suite de l'action spécifique élevée des fraises

2, 23, 24, on obtient une vitesse 4d'avancement éconoei-

quement Jxutifiable ex creusant une roohe dans laquelle le forage serait, par ailleurs, relativement lent, voire

Smone impossible.

Grâce au bon guidage du trépan dans le fourreau tu-

b6 du puits et à lteffet spécifique puissant des fraises, il est relativement aisé de forer Mone dans des roches

d'inclinaison oblique, réputées difficiles.

Dans l'eploi du dispositif de forage selon l'inven-

tion, avec son mécanisme de blocage, il devient possible, contrairement à ce qui e passait avec les dispositifs connus, de creuser pratiquement dans toutes les roches, maSe & très grande profondeur, -car ledit dispositif est descendu dans le puits, suspendu A ses cibles, le seul

organe continu qui doit atteindre le fond étant une con-

duite pneumatique 18 qui fournit de l'air comprimé, assi

bien aux divers organes moteurs qu'au dispositif de rom-

mande et pour le nettoyage au Jet du fond. Un autre avan-

tage de l'invention réside en ce que des dispositifs de forage rotatif et de lavage préexistants peuvent ttre utilis&s, pratiquement sans modification, avec un trépan à roches selon les fig. 5 et 6, en bénéficiant de tous les avantages de l'innovation, A l'exception cependant de

la faculté d'opérer à une profondeur pratiquement illimi-

tée. D'autre part, le dispositif selon l'invention peut

aumssi *tre employé, sans modifier le mécanisme de bloca-

ge ni la tête de rotation-lavage, pour la mise en omuvre de carotteuses et de trépana à molettes existants à une profondeur pratiquement illimitée, ce qui augmente encore

la rentabilité économique de l'invention.

BEICATIGNB

I.- Dispositif de forage pouvant être descendu dans un puits progressant en terxain dur, notamment rocheux, composé d'un organe moteur, d'un trépan entra né par ce dernier et d'un mécanisme de blocage pouvant coopérer avec la paroi intérieure du puits de forage ou avec son revêtement tubé pour transmettre le couple dudit organe moteur au trépan proprement dit, ledit mécanisme consti-

* tuant un ensemble cohérent qui peut être fixé au cible d'un

treuil ou à un train de tiges de forage, le trépan pro-

prement dit pouvant coulisser, dans le sens axial du puits, d'une distance égale à une course de travail par rapport

audit m6canime de blocage, le dispositif étant caract6-

ris6 en ce que le trépan proprement dit se compose d'une gaine tubulaire (1) à profil annulaire dont le diamètre extérieur correspond à celui du puits de forage, feorée au soumet par une plaque de fond supérieure (4) ou par un

réservoir à sédiments (28), ladite gaine annulaire conte-

nant plu.aeurs fraises espacées (2, 23, 24) à axes paral-

l&lea, pourvues de couronnes (3, 26) et servant à dégager un noyau de terrain en forme de carotte (33) grâce à des organes moteurs supplémentaires qui leur impriment des

impulsions axiales percutantes et/ou des mouvements rota-

tifs supplémentaires.

2.- Dispositif de forage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mécanisme de blocage (12, 14), l'organe moteur du trépan (13) et les organes moteurs

des fraises (2, 23, 24) sont actionnés par un fluide pneu-

matique ou hydraulique commun et en ce qu'un clapet de retenue (19), disposé dans la conduite (18) qui achemine

le fluide, est intercalé entre l'organe moteur (13) en-

trafrant la gaine (1) et les organes mnteurs des fraises (23, 24) d'une part et le mécanisme de blocage d'autre part, afin d'emp cher une mise en marche simultanée du

mécanisme de blocage et des organes moteurs.

3.- Dispositif de forage selon l'une des revendica-

tions I ou 2, caractérisé en ce que le mécanisme de

blocage (12, 14), l'organe moteur (13) de la gaine tubu-

laire (1) et ladite gaine (1) elle-même sont reliés entre eux par une suite de tiges creuses (6, 10) auxquels le

fluide moteur peut Otre fourni par la conduite pneumati-

que (18) ou par le train de tiges du forage (39, 40, 41), tandis que des dérivations (7, 7a), de préférence sous la forme de tuyaux souples, partent de ladite suite de tubes crux (6, 10) pour alimenter leu fraises (2, 23, 24)

et le mécaniasme de blocage (12, 14).

4.- Dispositif de forage selon l'une des revendica-

tions I & 3, caractérisé en ce que le tube creux (6) soli-

daire de la gaine tubulaire (1) et le tube creux (10) ser-

vant d'arbre de sortie de l'organe moteur sont reliés

entre eux par des brides (11) désaccouplables.

5.- Dispositif de forage selon l'une des revendica-

tions 1 à 4, caractéris& en ce que la plaque de fond supérieure (4) de la gaine tubulaire (1) porte un plateau de raccord (5) qui s'y raccorde de façon étanche et qui porte lui-a.ne les organes moteurs des fraises, ledit plateau recevant le fluide sous pression qui alimente les

tiges creuses (6, 10), par l'intermédiaire de dérivations (7).

6.- Dispositif de forage selon l'une des revendica-

tions I à 5, caractérisé en ce que le fluide sous pres-

sion qui alimente les organes moteurs des fraises (2, 23, 24) sert simultanément & entra.ner les sédiments du fond du forage vers ux réservoir à sédiments (8) dispesé& sur

le plateau de racoord (5).

7.- Dispositif de forage selon l'une des revendica-

tions 1 à 6, caractérisé en ce que le mécanisme de blocage (12, 14) comporte une douille (12) située au-dessous des michoires (14) et dont l'axe est orienté vers le fond du forage, ladite douille contenant l'organe moteur (13), axialement mobile, qui assure la rotation de la gaine

tubulaire (1) du trépan.

8.- Dispositif de forage selon ltune des revendica-

tions I A 7, caractérisé en ce que la douille (12) porto sur son pourtour, à ea partie inférieure, des ailes (22)

radiales, dirigé8es vers 1'extérieur et diamétralement op-

pos6es, qui assurent le guidage de ladite douille (12)

dans le puits de forage.

t&- Dispositif de forage selon la revendication 8, -

caractérisé en ce que des rails de guidage diamétralement opposés sont disposés A l'intérieur de la paroi de la

douille (12) afin de bloquer en rotation l'organe mo-

teur (13).

10.- Dispositif selon l'une des revendications I A 9,

caractérisé en ce que son adaptation à des puits de forage

de diam&tres différents est obtenue en rendant 6cbangea-

bles les micheires de blocage (14), les ailes (22) de la

douille et la gaine tubulaire (1) du trépan avec le réser-

voir A sédiments (8) qu'elle porte.

11.- Dispositif de forage selon l'une des revendica-

tiens I à 10, caractérisé en ce que les couronnes (26) des fraises (2) ont la configration correspondant à des foreuses A roto-percussion ou des trépans rotatifs (23 eu 24), qu'elles s'épanouissent en cOnes en passant sous le tubage et comportent une partie plane alignée avec la

auperficie de l'arbre de la fraise, les superficies coni-

ques ou hélicodales den fraises (26) formant une surface

directrice qui, lorsqu'elle engage le tubage, fait tour-

ner les couronnes doe façon que leur améplat soit orienté

vers ledit tubage.

12.- Dispositif de forage selon l'une des revendi-

cations I A 11, caractérisé en eoque la gaine tubulaire (1) qui contient les fraises (23, 24) se compose d'une semelle annulaire (31) centrale pouvant être nise en contact

avec le fond du puits de forage, d'un réservoir A sédi-

ments (28) surmontant ladite semelle et pouvant étre ob-

tur par une bille (29) et d'un manchon porteur (27) se raccordant audit réservoir, mais ayant un diamètre plus petit, et que les fraises (23, 24) peuvent coulisser axial"eent dans la partie de la gaine (1) qui contient le réservoir A sédiments (28), les extréittés libres des queues desdites fraises (23, 24) portant un carter (25)

contenant leurs organes moteurs, connecté par des condui-

tes souples (7a) avec la tige creuse inférieure (6a).

13.- Dispositif de forage selon l'une des revendi-

cations 11 et 12, caractérisé on ce que les fraises (23, 24) sont orientées suivant des directions inclinées

vers l'extérieur.

17?

14.- Dispositif de forage selon l'une des revendi-

cations 12 et 13, caractérisé en ce que l'organe moteur (13) de la gaine tubulaire (1) du trépan est rigidement lié aux rails de guidage portée par la douille (12a) du mécanisme de blocage (12, 14).

15.- Dispositif de forage selon l'une des revendica-

tiona I A 14, caractérisé en ce que la gaine tubulaire (1) du trépan porte en son centre une fraise qui, creusant en avance sur les fraises périphériques (2, 25, 24), permet

de pratiquer un forage pilote.

16.- Dispositif de forage selon l'une des revendications

1 à 15, caractérisé en ce que le fluide moteur qui reu.,sort

des fraises (2) sert de fluide d'entralnement pour trans-

porter les sédiments du fond dans un réservoir (8, 28) en passant par la cavité A profil annulaire (9) qui se forme

entre la gaine tubulaire (1) et le puits de forage.

17.- Dispositif de forage selon l'une des revendi-

cations 1 et 2, caractérisé en ce que, en cas d'utilisa-

tion d'un train de tiges (39, 40, 41), la gaine tubuLaire (1) du trépan est mise en rotation par la table tourianSte (38) tandis que ledit train de tiges (59, 40, 41) est utilisé pour l'acheminement du fluide sous pression aux organes

moteurs des fraises (2).

18.- Dispositif de forage saolon l'une des revendi-

cations I à 17, caractérisé en ce que, notamment pour la réalisation de forages inclinés ou horizontaux, la gaine tubulaire (1) est munie, sur son pourtour, d'organes de guidage, par exemple de galets, de roulements à rouleaux

ou d'autres éléments analogues.

19.- Dispositif de forage selon l'une des revendi-

cations 1 à 18, caractérisé en ce que, notamment pour la

réalisation de forages fortement inclinés, voire hori-

zontaux, la pression exercée sur le terrain peut être renforcée par des organes d'appui, par exemple des vérins, disposés entre le mécanisme de blocage (12, 14) et la

gaine tubulaire (1).

20.- Procédé pour le foncement de forages dans des

roches avec emploi du dispositif selon l'une des revendica-

tions 1 à 19, caractérisé en ce que, dans une première phase, on creuse une cavité à profil annulaire dont le diamètre extérieur correspond au diamètre du puits de forage, la profondeur et l'épaisseur de ladite cavité annulaire étant déterminées à l'avance, tandis qu'au cours d'une deuxième phase le noyau central subsistant de roches est brisé à l'aide d'un pilon ou, du moins, d'un coin à action pneumatique, hydraulique et mécanique, ou bien encore par explosion, les fragments étant ensuite enlevés

par un outil preneur.