FR2512876A1 - Appareil de forage pour forages profonds susceptible d'elargir le fond du forage - Google Patents
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Abstract
INVENTION CONCERNANT DES FORAGES DANS LE SOL. APPAREIL DE FORAGE COMPRENANT UNE TIGE DE FORAGE 1 DEVANT ETRE ENFONCEE DANS LE SOL, UN TUBE EXTERIEUR 2 INSERE DANS LA TIGE 1 ET UN TUBE INTERIEUR 3 INSERE DANS LE TUBE 2. LE TUBE INTERIEUR 3 EST BLOQUE PAR RAPPORT A LA TIGE 1, TOUT EN POUVANT TOURNER AVEC ELLE, LORSQUE DES ORGANES DE BLOCAGE 10 DE CE TUBE 3 TRAVERSENT DES FENETRES 11 DU TUBE 2. UN COUTEAU INTERIEUR 4 ET DES COUTEAUX EXTERIEURS 5, PLACES PLUS BAS QUE LE PREMIER, SONT MONTES A L'EXTREMITE INFERIEURE DU TUBE INTERIEUR 3, POUR ALESER LE TROU DE FORAGE A UN PLUS GRAND DIAMETRE, LES COUTEAUX EXTERIEURS 5 ETANT ESCAMOTABLES PAR COULISSEMENT DU TUBE EXTERIEUR 2. L'APPAREIL COMPREND EN OUTRE DES MOYENS 15 D'ARRET DE L'EAU SOUS PRESSION. APPLICATIONS AUX FORAGES POUR RECUEILLIR DU PETROLE, DE L'EAU, ETC.
Description
La présente invention, concernant des forages, est plus spécifiquement
relative à un appareil de forage pour forer des sondages profonds servant à recueillir du pétrole
ou de l'eau en sous-sol ou pour être utilise dans des tra-
vaux de construction de génie civil Plus particulièrement l'invention est relative à un appareil de forage dans lequel un porte-couteaux, comportant un couteau intérieur attache, est amene à passer par l'action d'eau sous pression au travers d'une tige de forage creuse vers son extrémité inférieure dans le sous-sol; le porte-couteaux est bloqué par un moyen de blocage à l'extremité inférieure de la tige de forage et on fait tourner la tige de forage et on la pousse dans le fond du sol, tout en faisant tourner le porte-couteaux de façon à permettre à un couteau interleur et à des couteaux extérieurs, montes sur le porte-couteaux, de percer, dans le fond du sol, un trou ayant un diamètre plus grand que le diamètre exterieur
de la tige de forage.
Des appareils de forage du type décrit comportent des outils aléseurs pour agrandir un trou au fond, tel
n 20 qu'il est foré par un trépan de coupe, à une dimension supé-
rieure au diamètre extérieur d'une tige de forage, de sorte que la tige ae forage peut avancer au travers du trou, tandis que le trou est foré Le brevet des E U A N 3 894 590 expose un appareil de forage comportant des outils aléseurs, disposés plus près d'une surface du sol que le trépan placé en position centrale dans le trou qui est ainsi formé au fond,
pour agrandir le trou.
Or on s'est aperçu ici que la vitesse périphérique
d'un appareil de forage est plus grande en une position ra-
dialement écartee d'un centre de rotation queen ce centre et le forage peut être excute asec plus d'efficacite que jusqueici en découpant la partie cironférentielle extérieu:re d'un trou cylindrique au moyen de couteaux exterieurs précdant un
trépan qui découpe une partie centrale dn trou cylindrique.
Pour une telle opération de forge, il est nécessaire que les couteaux extérieurs soient positionnés plus profondément dans l E
sol que le trépan sur le porte-couteaux.
Les couteaux extérieurs montés sur le porte-couteaux doivent pouvoir être logés à l'intérieur de la tige de forage creuse de façon que le portecouteaux puisse être librement déplacé à travers la tige de forage Cependant, avec l'appareil de forage exposé dans le brevet des E U A NI 3 894 590, les couteaux extérieurs sont situes plus près de la surface du sol que le trépan et par suite il est nécessaire que le porte-couteaux comporte des régions de logement pour-y placer les couteaux extérieurs Comme de telles régions de logement sont définies dans une partie d'un fût sur lequel le trépan est fixé, cette partie du fût présente une aire de section réduite et est mécaniquement faible Pour donner au fût le degré requis de résistance mécanique, la dimension du couteau extérieur utilisé est limitée et l'efficacité de coupe des
couteaux extérieurs ne peut être accrue.
Avec l'appareil de forage décrit dans le brevet des E U A NO 5 894 590, de l'eau est introduite dans la tige
de forage et débitée à travers le porte-couteaux vers le tré-
pan et les couteaux extérieurs, de manière à refroidir ce
trépan et ces couteaux, et les débris de roche du terrain cou-
pés par le trépan et les couteaux extérieurs sont évacués avec l'eau le long de la surface extérieure de la tige de forage vers la surface du sol Pour fournir de manière efficace de l'eau aux bords coupants du trépan et des couteaux extérieurs, l'appareil de forage de l'art antérieur comporte une garniture annulaire entourant le porte-couteaux, qui est pressée contre un gradin annulaire défini sur une surface intérieure de la tige de forage, de sorte que l'eau alimentera le trépan, à partir de
l'intérieur de la tige de forage,een passant par le porte-
couteaux et il ne passera pas d'eau entre le porte-couteaux et la tige de forage par l'extrémité inférieure de la tige de forage Lorsque le portecouteaux doit être levé, en passant à l'intérieur de la tige de forage, à la surface du sol, une masse d'eau remplissant la tige de forage agit à la façon d'une grosse charge sur la garniture annulaire, ce qui entraine des difficultés pour lever régulièrement le porte-couteaux
dans l'intérieur de la tige de forage.
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C'est un objet de la présente invention que de, procurer un appareil de forage éliminant les inconvénients
de l'art antérieur precédent.
Un autre objet ce l'invention consiste à fournir un appareil de forage dans lequel des couteaux extérieurs sont disposés plus profondement qu'un couteau intérieur de façon à offrir un espace suffisant pour loger les couteaux extérieurs, ayant une plus grande dimension, le tout de façon à obtenir un rendement de coupe meilleur que celui de l'appareil de forage classique, le couteau intérieur étant supporté par un fût présentant une grande aire de section transversale et un degré accru de résistance mécanique parce qu'il n'y a pas besoin de
regions de logement pour les couteaux extérieurs.
Un autre objet encore de l'invention consiste à
fournir un appareil de forage comportant des organes d'engage-
ment qui servent de parties d'un ensemble d'arrêt d'eau annu-
laire pour permettre de lever facilement un porte-couteaux depuis l'extrémité inférieure d'une tige de forage, en empêchant avec certitude que l'eau ne passe entre le porte-couteaux et la tige de forage lorsqu'ils sont dans la position verrouillée et en protégeant le porte- couteaux à l'encontre d'une chute
de l'extrémité inférieure de la tige de forage.
Conformément à l'invention, un appareil de forage comprend une tige de forage destinée à être placée au fond, un tube extérieur pouvant être inséré dans la tige de forage et un tube intérieur inséré avec mobilité axiale dans le tube
extérieur Le tube intérieur est bloque à l'encontre d'un mou-
vement relatif par rapport à la tige de forage, tout en pouvant tourner avec elle lorsque les organes de blocage montés sur le tube intérieur font partiellement saillie à travers des fenêtres de commande de l'organe de blocage dans le tube extérieur, jusque dans des évidements definis dans une surface intérieure
de la tige de forage Un couteau intérieur et les couteaux ex-
terieurs montés sur une extrémité inférieure du tube intérieur peuvent faire saillie au delà d'une extremité inférieure de la tige de forage, de façon qu'une extrémité des couteaux extérieurs
soit maintenue dans une position saillante, radialement a l'ex-
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térieur d'une surface circonferentielle de la tige de forage.
Les couteaux extérieurs sont disposés plus profondément que le couteau intérieur Des arrêts d'eau arqués sont montés, sans possibilité de rotation, sur une partie d'extrémité supérieure du tube extérieur et présentent des surfaces arquées radialement vers l'extérieur qui sont situées radialement vers l'extérieur
par rapport à une circonférence extérieure du tube extérieur.
le tube extérieur a, sur son extrémité supérieure, un orifice -
d'entrée d'eau qui communique avec l'intérieur du tube intérieur, des trous de passage pour l'eau s'étendant entre
un emplacement situé entre les arrêts d'eau et l'extrémité in-
férieure du tube extérieur Il existe des organes d'engagement montés sans possibilité de rotation sur le tube intérieur et faisant saillie par les trous de passage d'eau dans le sens radial vers l'extérieur de la circonférence extérieure du tube extérieur, les organes d'engagement et les arrêts d'eau pouvant être combinés en un corps annulaire La tige de forage présente, sur une surface intérieure de celle-ci, un gradin annulaire dirigé vers une surface du sol et pouvant s'appliquer contre le corps annulaire lorsque les organes de blocage sont engages dans les évidements respectifs L'appareil de forage
peut percer des trous dans la profondeur du sol plus effica-
cement et il est de construction plus simple que les appareils
de forage classiques.
Les objets, caractéristiques et avantages de la
présente invention énumérés ci-dessus ainsi que d'autres res-
sortiront mieux de la description ci-après en se reportant aux
dessins ci-annexés, sur lesquels on a représenté un mode de
réalisation préféré de l'invention, à titre d'lexemple illus-
tratif seulement.
Sur ces dessins:
La figure 1 est une coupe longitudinale d'un appa-
reil de forage selon la présente invention, le dessin représentant dans sa moitié de droite un tube intérieur bloqué sur une tige
de forage et, dans sa moitié de gauche, le tube intérieur dé-
bloqué par rapport à la tige de forage; -
- la figure 2, une vue en perspective agrandie des arrêts d'eau, d'un des organes de blocage et d'un des trous de passage de l'eau dans l'appareil de forage représente sur la figure 1; la figure 3, une coupe transversale prise suivant la ligne A A de la figure 2 et la figure 4, une vue en perspective eclatée des arrêts d'eau et des organesde blocage représentés sur les
figures 2 et 3.
La figure 1 montre un appareil de forage selon l'in-
vention, le dessin représentant dans sa moitié de droite un portecouteaux attache avec blocage sur une tige de forage et, dans sa moitié de gauche, le pcrte-couteaux débloque par rapport
la tige de forage.
L'appareil de forage comprend dans l'ensemble une tige de forage 1, un tube extérieur 2 et un tube intérieur 3 Le tube extérieur 2 a un diamètre extérieur tel qu'il puisse s'inserer dans la tige de forage ereuse 1 Le tube intérieur 3 est disposé, avec possibilité de mobilité axiale, dans le tube exterieur 2 Un couteau intérieur 4 et des couteaux extérieurs sont montes sur une extrémité inféerieure (ceci ëtant vu sur la figure 1) du tube intérieur 3 Le tube intérieur 3 et le tube extérieur 2, par leur combinaison, forment un porte-couteau Le couteau intérieur 4 est attaché en position centrale à
l'extremité inférieure du tube intérieur 3 et les couteaux exte-
rieurs 5 sont attaches par des bras supports 6 à l'extrémite inférieure du tube intérieur 3 et font saillie plus loin que le couteau intérieur 4 du c Sté du fond Les bras supports 6, avec le couteau extérieur C monté à l'une de leurs extrémités, ont leurs autres extrémi:tés adapant dans des fentes 7 defiinie dans la périphérie exterieure de l'extrémité inférieure du tube
intérieur 3 et ecartées angulairement à 1200 des bras voisiïs.
Les extrémités des bras supports 6 disposées respectivemeut dans les fentes 7 sont attachees au tube intérieur 3 Par Ues axes pivots 8 dirigés nor Lialoement aux dir ctions di amëtrales
du tube interieur 3 Par suite les bras supports 6 sont dépla-
çables angulairement autour des axes 8 dans des plans parallèles 6- aux directions diamètrales du tube intérieur S. Un ressort 9 est inséré entre l'extrémité de chaque bras support 6 éloignée du couteau extérieur 5 et le fond de la fente 7 pour solliciter normalement cette extrémité du bras support 6 à s'écarter vers l'extérieur dans le sens radial de l'axe central du tube intérieur 3 ou le couteau extérieur 5
vers l'intérieur dans le sens radial Ainsi les couteaux exté-
rieurs 5 sont normalement sollicités par les ressorts 9 à se rapprocher vers l'intérieur dans le sens radial Le tube extérieur 2 peut être déplacé axialement par rapport au tube intérieur 3 pour amener une extrémité inférieure 2 a (inférieure sur la figure 1) à atteindre et déplacer les surfaces extérieures
6 a effilées des bras supports 6 éloignées des couteaux exté-
rieurs 5 dans une direction radialement intérieure contrairement à l'élasticité des ressorts 9, de sorte que les couteaux
extérieurs 5 peuvent être maintenus radialement vers l'exté-
rieur au delà du diamètre extérieur de la tige de forage 1.
Lorsque le tube extérieur 2 est déplacé vers la surface du sol par rapport au tube intérieur 3, l'extrémité inférieure 2 a du tube extérieur 2 se dégage des surfaces effilées 6 a des bras supports 6, à la suite de quoi les extrémités des bras supports 6 éloignées des couteaux extérieurs 5 seront poussées radialement vers l'extérieur sous l'effet de l'élasticité des ressorts 9
pour amener les couteaux extérieurs 5 radialement vers l'inté-
rieur, en deça du diamètre intérieur de la tige de forage 1.
Les organes de blocage 10 sont logée dans des évi-
dements définis dans une surface circonférentielle extérieure-
du tube intérieur 3 axialement vers le haut par rapport à son extrémité inférieure Chaque organe de blocage 10 comprend une partie s'étendant dans un sens circonférentiel du tube
intérieur 3 et faisant saillie radialement vers l'extérieur du tu-
be intérieur 3 par l'élasticité d'un ressort (non représenté).
Le tube extérieur 2 comporte des fengtres de commande 11 d'organes de blocage, qui correspondent radialement en position respectivement aux organes de blocage 10 Lorsque les couteaux extérieurs 5 font saillie audelà de l'extrémité inférieure de la tige de forage 1 et sont retenus par l'extrémité inférieure -7- 2 a du tube extérieur 2, tandis que des parties des couteaux extérieurs 5 font saillie radialement vers l'extérieur au delà du diamètre extérieur de la tige de forage 1, les organes de blocage 10 font saillie partiellement, à travers les fenêtres de commande 11 d'organes de blocage, dans le sens radial vers l'extérieur La tige de forage 1 comporte des évidements 12 capables de recevoir à leur intérieur les parties des organes de blocage 10 qui font saillie à travers les fenêtres de command E 11 d'organes de blocage pour engager les organes de blocage 10 en empêchant le mouvement relatif dans les directions axiale et circonférentielle de la tige de forage 1 Lorsque les organes de blocage 10 sont bloqués dans les évidements 12, le tube intérieur 3 est fixé à la tige de forage 1 pour permettre la rotation et le mouvement axial avec lui Lors du mouvement du tube extérieur 2 vers le haut ou vers la surface du sol pour
dégager son extrémite inférieure 2 a des extrémités des bras sup-
ports 6 et déplacer les couteaux extérieurs 5 vers l'intérieur dans le sens radial dans la tige de forage 1, les parties en saillie des organes de blocage 10 sont poussées progressivement par les bords des fenêtres de commande 11 d'organes de blocage dans le tube extérieur 2 jusqu'à ce que les organes de blocage soient retenus à l'intérieur du tube extérieur 2 par leur
surface intérieure.
Le tube intérieur 5 comporte une extrémité supérieure (ceci étant vu sur la figure 1) plus rapprochée de la surface du sol, disposée en dessous de l'extrémité supérieure du tube extérieur 2 Le tube extérieur 2 comporte une partie d'extrémité supérieure 2 b qui peut être deplacée à l'intérieur ou se dégager de l'extremite supérieure du tube intérieur 3 lorsque le tube extérieur 2 et le tube intérieur 3 sont déplaces axialement l'un par rapport à l'autre Comme on voit sur les figures 2 et 3, deux arrêts d'eau 13, dont chacun a la forme d'une pièce arquée d'environ 1400 d'arc, sont montes, diamétralement opposés
sur la partie d'extrémité supérieure 2 b du tube extérieur 2.
Les arrets d'eau 13 sont clavetés sur le tube extérieur 2, de sorte qu'ils ne pourront se déplacer circonférentiellement autour du tube extérieur 2 Le tube extérieur 2 présente des -8-
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trous de passage d'eau 14 passant radialement à travers sa paroi et, axialement,d'un emplacement situé entre les arrêts d'eau 13 à un emplacement dans lequel les tubes extérieur et
intérieur, 2 et 3, sont recouverts à tout moment.
Une paire d'organes d'engagement 15, diamétralement opposés (Figure 3) est attachée par des coins au tube intérieur 3 à l'encontre d'un mouvement dans la direction circonférentielle du tube extérieur 2 Les organes d'engagement 15 font saillie radialement vers l'extérieur respectivement par les trous de
passage d'eau 14 Les arrêts d'eau 13 et les organes d'engage-
ment 15, combinés ensemble, constituent un corps annulaire fermé. Le tube extérieur 2 et les arrêts d'eau 13 sont reliés par des nervures sur le tube extérieur 2, lesquelles sont légèrement plus longues que la longueur axiale des arrêts d'eau 13 Les arrêts d'eau 13 sont deplaçables de peu dans le
sens axial par rapport au tube extérieur 2 Les organes d'en-
gagement 15 peuvent se déplacer également un peu dans le sens
axial par rapport au tube intérieur 3 le long des coins.
Quand le tube extérieur 2 est amené à un emplacement
dans lequel les organes de blocage 10 sont engagés dans les évi-
dements 12 dans la tige de forage 1 et que les couteaux exté-
rieurs 5 font saillie radialement vers l'extérieur au-delà du diamètre extérieur de la tige de forage 1, les arrêts d'eau
13 et les organes d'engagement 15 sont positionnés avec un ali-
gnement circonferentiel les uns avec les autres, de façon à constituer, tous ensemble, le corps annulaire Le corps annulaire a une face d'extrémité dirigée vers le fond du forage en cours de perçage et maintenue en butée contre un gradin annulaire 16 défini sur une surface intérieure de la tige de forage 1 et dirige vers la surface du sol Les arrêts d'eau 13 et les organes
d'engagement 15 coopèrent avec le gradin annulaire 16 pour obtu-
rer tout intervalle entre le tube extérieur 2 et la tige de forage 1, de façon à empêcher l'eau qui circule dans la tige de forage 1 à partir de la surface du sol de s'introduire
entre le tube extérieur 2 et la tige de forage 1 vers l'ex -
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trémité inférieure de la tige de forage 1 Les organes d'enga-
gement 15 et le gradin annulaire 16 servent de butées pour arrêter le tube interieur 3 dans une position dans laquelle les organes de blocages 10 sont alignés, mais non engagés dans les évidements 12 lorsque les tubes extérieur et intérieur, 2 et 3, sont insérés dans la tige de forage 1 à partir de la surface
du sl jusqu'au fond.
Le tube extérieur 2 comporte dans son extrémité su-
périeure un orifice d'entrée d'eau 17 qui communique avec
l'intérieur du tube interieur 3 L'eau est introduite par l'ori-
fice d'entrée d'eau 17 dans le tube intérieur) et arrive, par l'extrémité inférieure du tube intérieur 3, au couteau intérieur
4 et au couteau extérieur 5.
Le tube extérieur 2 comporte à son extrémité supé-
rieure une saillie 18 de forme conique, qui est dirigée vers
la surface du sol.
Le porte-couteaux, qui est compose du tube extérieur 2 et du tube intérieur 3, sera inséré dans la tige de forage 1 de la façon suivante: le tube extérieur 2 est déplacé vers le haut par rapport au tube intérieur 3, de sorte que le couteau extérieur 5 peut être inseré dans la tige de forage 1 Les organes de blocage 10 étant maintenus à l'intérieur du tube extérieur 2, le porte-couteaux est inséré dans la tige de forage 1 à partir de son extrémité à la surface du sol Le porte couteaux est alors amené à l'extrémité du fond du sol de la tige de forage 1 par de l'eau sous pression qui est déverséee
dans la tige de forage 1 au-dessus du porte-couteaux inséré.
Lorsque le tube intérieur 3 atteint l'ext-rémité de fond de la tige de forage 1, les organes d'engagement 15 sont maintenus
contre le gradin annulaire 16 et sont bloques en place.
Ensuite le tube extérieur 2 est deplacé vers l'extréfelité du fond sous l'effet de l'inertie et de la pression d'eau pour
amener les couteaux extéri eurs 5 à s'étaler au-delà de l'extré-
mité inférieure de la tige de forage 1 et provoquer également
l'engagement des organes de blocage 10 dans les évidements 12 -
ce qui accouple la tige de forage 1 et le tube intérieur 53 Les arrêts d'eau 13 montes sur le tube extérieur 2 butent
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également contre le gradin annulaire 16 et coopèrent avec les organes d'engagement 15 pour former le corps annulaire, qui empêche l'eau de s'écouler entre le tube extérieur 2 et la tige de forage 1 vers l'extrémité inférieure de la tige de forage 1 L'eau est alors obligée de passer par l'orifice d'en- trée d'eau 17 et le tube intérieur 3 vers le couteau intérieur 4 et les couteaux extérieurs 5 La tige de forage 1 est alors entrainée pour tourner et foncer dans le sol du fond par un moyen d'entrainement installé à la surface du sol pour forer
un trou dans le terrain.
La vitesse d'avance de la tige de forage-1 -ralentit lorsque les bords coupants du couteau intérieur 4 et des couteaux extérieurs 5 s'usent Lorsque le couteau intérieur 4 ou les couteaux extérieurs 5 ainsi usés doivent être remplacés, un c Able ou fil métallique comportant un crochet attaché à l'une de ses extrémités est inséré par l'intérieur de la tige de forage 1 et forcé à descendre par un courant d'eau jusqu'à ce
que le crochet accroche la saillie conique 18 existant à l'ex-
trémité supérieure du tube extérieur 2 Les tubes intérieur et d O extérieur, 3 et 2, sont alors levés vers la surface du sol par le fil Plus spécifiquement, le tube extérieur 2 est d'abord * remonté par le fil par rapport au tube intérieur 3 comme on voit sur la moitié de gauche de la figure 1 Ce mouvement vers le haut du tube extérieur 2 permet de rétracter les couteaux
extérieurs 5 à l'intérieur du diamètre intérieur du tube exté-
rieur 2 et de repousser les organes de blocage 10 par les fenêtres de commande d'organes de blocage 11 radialement vers l'intérieur dans le tube extérieur 2, à la suite de quoi le tube intérieur 3 est dégagé de la tige de forage 1 En même temps les arrêts d'eau 13 sont déplacés vers la surface du sol par rapport aux organes d'engagement 15 comme on voit sur la
moitié de gauche de la figure 1 et sur la figure 2, en permet-
tant à l'eau de passer vers le bas entre le tube extérieur 2 et la tige de forage 1 L'eau s'écoulant ainsi vers le bas au travers du tube intérieur 3 et entre le tube extérieur 2 et la tige de forage 1, les tubes intérieur et extérieur, 3, 2, peuvent être alors levés par le cfble avec facilité, car ils 11 -
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supportent une plus petite pression d'eau.
Les arrêts d'eau 1 S et les organes d'engagement 15 peuvent être fixés respectivement au tube extérieur z et au tube intérieur 3, contrairement à un déplacement axial, pourvu que les arrêts d'eau 13 et les organes d'engagement 15 puissent être pousses contre le gradin annulaire 16 de la tige de forage 1 en un emplacement dans lequel les organes de blocage
sont engagés dans les évidements 12 de la tige de forage 1.
Néanmoins on constaterait une tendance, pour les bords des fenêtres de commande 11 des organes de blocage, à mordre dans les organes de blocage 10 a cause de l'usure en service et par suite les organes de blocage 10 font saillie avec moins de régularité au travers du tube extérieur 2 Afin de parer à une telle difficulté, les arrêts d'eau 13 et les organes d'engagement 15 sont de préférence mobiles dans le sens axial, comme représenté, pour faciliter le déblocage par un mouvement de va-et-vient vers le haut et vers le bas de la tige de forage
1 o l'on acceptera des tolérances sur les dimensions.
Les trous de passage d'eau 14 peuvent s'étendre 2 o vers le haut au-delà des arrêts d'eau 13 pour communiquer avec l'intérieur du tube intérieur 3, de façon que les trous de passage d'eau 14 puissent servir d'orifices d'entrée d'eau
au lieu de l'orifice d'entrée d'eau 17.
Avec l'appareil de forage selon la présente invention, les couteaux extérieurs 5 sont disposés plus profondément que le couteau intérieur 4 et par suite il n'est pas nécessaire
de prévoir dans le tube intérieur 5 ou f It, pour le couteau in-
térieur 4, des régions de logement qui autrement seraient nécessaires pour les couteaux extérieurs 5 si ces derniers etaien
positionnes plus près de la surface du sol que le couteau inte-
rieur 4 Par conséquent le support du couteau intérieur 4 a un plus grand diamètre et une construction massive et les couteaux exterieurs 5 ont une dimension plus grande, car ils peuvent être loges dans un grand volume à l'interieur de la tige de forage 1 dans laquelle il n'y a pas d'obstacle vers l'intérieur dans le sens radial Les plus grands couteaux extérieurs 5 peuvent decouper un perçage cylindrique 19 (Figure 1) à une 12 -
vitesse périphérique supérieure à celle du couteau intérieur 4.
Un noyau central 20 de plus petit diamètre restant dans le per-
çage 19 peut être tranché et écrasé par le couteau intérieur 4.
L'appareil de forage selon la présente invention peut forer des trous dans le sol de façon plus efficace que le trépan classique
à trois élements actifs.
Le gradin annulaire 16, prévu à la surface intérieure de la tige de forage 1 pour empocher le passage de l'eau entre la tige de forage 1 et le tube extérieur 2, contribue à former un élément de butée pour empocher le tube intérieur 3 de tomber et de s'échapper par l'extrémité inférieure de la tige de forage 1 Par conséquent l'appareil de forage de l'invention
a une construction plus simple, car la tige de forage 1 ne com-
porte pas de moyen séparé pour empocher le passage de l'eau et l'échappement du tube intérieur, qui seraient nécessaires
dans l'appareil de forage connu.
Bien qu'on ait représenté sur les dessine et dé-
crit un certain mode de réalisation de l'invention, il faut comprendre qu'on peut y apporter de nombreuses modifications
et remplacements sans sortir du cadre de l'invention.
13 2512876
Claims (8)
1 Appareil de forage, caracterise en ce qu'il comprend: une tige de forage ( 1), destinée à être placee profondément dans le sol; un tube extérieur ( 2) pouvant être inséré dans ladite tige de forage; un tube intérieur ( 3) à mobilite axiale, inséré dans ledit tube extérieur; des moyens de blocage pour bloquer ledit tube intérieur à une extremité inférieure de ladite tige de forage à l'encontre d'un mouvement relatif par rapport à ladite tige de forage, mais en permettant au dit tube intérieur de tourner avec ladite tige de forage; un couteau intérieur ( 4) et des couteaux extérieurs ( 5), montes à l'extrémité inferieure dudit tube intérieur et pouvant faire saillie à partir de ladite extrémité inférieure de ladite tige de forage, les dits couteaux extérieurs étant positionnes plus profondément que ledit couteau intérieur et des moyens pour maintenir lesdits couteaux extérieurs de façon à faire saillir des parties des couteaux extérieurs vers l'exterieur dans le sens radial par rapport à une surface circonferentielle de
ladite tige de forage.
2 Appareil de forage selon la revendication 1, carac-
térisé en ce que lesdits moyens de blocage comprennent des organes de blocage ( 10) montés sur ledit tube intérieur, des fenêtres de commande ( 11) des organes de blocage, définies dans ledit tube extérieur et des evidements ( 12) définis dans une surface intérieure de ladite tige de forage pour recevoir des parties desdits organes de blocage lorsque ces derniers font saillie
par lesdites fenêtres de commande.
3 Appareil de forage selon la revendication 1 ou 2, caractérise en ce que lesdits moyens de maintien comprennent des o 30 axes pivots ( 8) montes sur ledit tube intérietur et dirigés normalement à un axe central de ladite t-ige de forage, des bras supports ( 6) montés avec pi vo tament resectivement sur lesdits axes pivots et supportant respectivement lesdits couteaux exterieurs, lesdits bras supports p:resentant des surfaces effilees pouvant s'engager avec une extrémite inférieure du
dit tube extérieur (z) lorsque ce tube est depltoe plus profonde-
ment, de sorte que les extremites desriits obr*s ulpports éloignees 14 -
-2512876
desdits couteaux extérieurs seront rapprochées dudit axe cen-
tral de ladite tige de forage et des ressorts ( 9) pour solli-
citer l'extrémité desdits bras supports éloignée desdits couteaux extérieurs dans une direction s'écartant dudit axe central lorsque ledit tube intérieur est débloqué par rapport à ladite
tige de forage.
4 Appareil de forage selon la revendication 1, carac-
térisé en ce qu'il contient en outre des moyens d'arrêt de l'eau en l'empèchant de s'écouler entre un porte couteaux et ladite tige de forage, lesdits moyens d'arrêt comprenant un orifice d'entrée d'eau ( 17) défini dans une extrémité supérieure dudit tube extérieur et communiquant avec l'intérieur dudit tube intérieur, des arrêts d'eau ( 15) montés sur une partie d'extrémité supérieure dudit tube extérieur et présentant des surfaces arquées vers l'extérieur dans le sens radial, situées radialement à l'extérieur d'une circonférence extérieure dudit tube extérieur, lesdits arrêts d'eau ne pouvant tourner par rapport audit tube extérieur, des trous de passage d'eau définis dans ledit tube extérieur et partant d'un emplacement situé entre lesdits arrêts d'eau vers ladite extrémité inférieure dudit tube extérieur, lesdits trous de passage d'eau procurant une communication entre l'extérieur et l'intérieur dudit tube extérieur, des organes d'engagement ( 15) montés sans pouvoir
tourner sur ledit tube intérieur et faisant saillie par les-
dits trous de passage d'eau vers l'extérieur dans le sens radial dudit tube extérieur, lesdits organes d'engagement et
lesdits arrêts d'eau pouvant être combinés en un corps annu-
laire et un gradin annulaire ( 16) défini sur une surface inté-
rieure de ladite tige de forage et pouvant s'appliquer contre jo ledit corps annulaire lorsque ledit tube intérieur et ladite tige
de forage sont bloqués par lesdits moyens de blocage.
Appareil de forage selon la revendication 4, carac-
térise en ce que lesdits arrêts d'eau sont légèrement depla-
çables dans le sens axial par rapport au dit tube extérieur et
en ce que lesdits organes d'engagement sont légèrement depla-
çables dans le sens axial par rapport au dit tube intérieur.
6 Appareil de forage, caractérisé en ce qu'il comprend: - une tige de forage, destinée à être placée profondément dans le sol; un tube extérieur pouvant être inséré dans ladite tige de forage; un tube intérieur à mobilité axiale, inseré dans ledit tube extérieur des moyens pour bloquer ledit tube intérieur à une extrémité inférieure de ladite tige de forage à l'encontre d'un mouvement relatif par rapport à ladite tige de forage, mais permettant au dit tube intérieur de tourner avec ladite tige de forage; un couteau intérieur et des couteaux extérieurs montés a une extremite inférieure dudit tube intérieur et pouvant faire saillie à partir de ladite extrémité inférieure de ladite tige de forage; des moyens pour maintenir lesdits couteaux extérieurs de façon à faire saillir des parties des couteaux extérieurs dans le sens radial à l'extérieur d'une surface circonférentielle de ladite tige de forage-; des arrêts d'eau arqués, montés sans pouvoir tourner sur une
partie d'extrémité supérieure dudit tube extérieur et présen-
tant des surfaces arquées vers l'extérieur dans le sens radial qui sont situées radialement à l'extérieur d'une circonférence
extérieure dudit tube extérieur, ledit tube extérieur compor-
tant, à une extrémité supérieure de celui-ci, un orifice d'entrée d'eau communiquant avec l'intérieur dudit tube intérieur et des trous de passage d'eau s'étendant depuis un emplacement situe entre lesdits arrêts d'eau vers l'extrémité inférieure dudit tube extérieur;
desdits moyens de blocage incluant des organes de blocage mon-
tes sur ledit tube intérieur et des évidements définis dans une surface intérieure de ladite tige de forage pour recevoir des parties respectives desdits organes de blocage et des organes d'engagement montes sans possibilité de rotation sur ledit tube intérieur et faisant saillie par lesdits trous de passage d'eau radialement à l'extérieur de la circonférence extérieure dudit tube extérieur, lesdits organes d'engagement et lesdits arrêts d'eau pouvant être combinés en un corps annulaire, ladite tige de forage présentant, sur une surface
16 2512876
interieure de celle-ci, un gradin annulaire dirigé vers une surface du sol et pouvant s'appliquer contre ledit corps
annulaire lorsque lesdits organes de blocage sont engagés res-
pectivement dans lesdits évidements.
7 Appareil de forage, caracterisé en ce qu'il comprend: une tige de forage, destinee à être placée profondément dans le sol un tube extérieur pouvant s'insérer dans ladite tige de forage; un tube intérieur à mobilite axiale, inséré dans ledit tube extérieur; des moyens pour bloquer ledit tube intérieur à une extrémité inférieure de ladite tige de forage à l'encontre d'un mouvement relatif par rapport à ladite tige de forage, mais en permettant au dit tube intérieur de tourner avec ladite tige de forage; un couteau intérieur et des couteaux extérieurs montés sur une extrémité inférieure dudit tube intérieur et pouvant faire saillie à partir de ladite extrémité inférieure de ladite tige de forage;
des moyens de maintien pour maintenir lesdits couteaux exté-
rieurs pour faire tourner des parties des couteaux extérieurs et les faire saillir radialement à l'extérieur d'une surface circonférentielle de ladite tige de forage; lesdits moyens de maintien incluant des axes pivots montés sur ledit tube intérieur, des bras supports montés avec pivotement sur lesdits axes pivots et supportant lesdits couteaux extérieurs
respectivement sur des extrémités desdits bras supports, les-
dits bras supports présentant des surfaces effilées éloignées desdites extrémités, et des ressorts agissant entre ledit tube intérieur et lesdits bras supports pour solliciter les autres extrémités desdits bras supports à s'écarter d'un axe central de ladite tige de forage, ce qui fait que lorsque ledit tube intérieur est bloqué à l'encontre d'un déplacement par rapport à ladite tige de forage, ledit tube extérieur a une extrémité inférieure s'engageant avec lesdites surfaces effilées pour déplacer lesdites autres extrémités desdits bras supports vers l'intérieur dans le sens radial en direction dudit axe central 17 -
17 2512876
de ladite tige de forage et que lorsque ledit tube interieur est débloqué par rapport à ladite tige de forage lesdites autres extrémites desdits bras supports sont deplacees sous l'effet de l'élasticite desdits ressorts en s'écartant dudit axe central.
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