FR2623561A1 - Device for carrying out hydraulic tests and/or injections at the bottom of a boring - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un dispositif pour la réalisation d'essais hydrauliques et/ou d'injections en fond de forage. The present invention relates to a device for carrying out hydraulic tests and / or downhole injections.
Les essais hydrauliques en fond de forage, visant généralement à déterminer la perméabilité d'une tranche de terrain, consistent à isoler la partie du forage traversant cette tranche, puis à y injecter de l'eau en mesurant son débit et sa pression. Cette opération est actuellement réalisée en arrêtant le forage à la partie inférieure de la tranche sur laquelle on souhaite faire l'essai, en remontant l'appareil de forage, en descendant dans le forage un tube d'injection muni d'un obturateur,en positionnant cet obturateur au niveau supérieur de la tranche sur laquelle on souhaite faire l'essai, délimitant ainsi une chambre d'essais entre I'obturateur et le fond du forage, en injectant de l'eau dans cette chambre par l'intermédiaire du tube d'injection, et en relevant le débit et la pression en fonction du temps. Hydraulic downhole tests, generally aimed at determining the permeability of a section of land, consist of isolating the part of the borehole crossing this section, then injecting water into it by measuring its flow and pressure. This operation is currently carried out by stopping drilling at the lower part of the wafer on which it is desired to test, by reassembling the drilling rig, by lowering into the borehole an injection tube fitted with a shutter, by positioning this shutter at the upper level of the wafer on which one wishes to test, thus delimiting a test chamber between the shutter and the bottom of the borehole, by injecting water into this chamber via the tube injection, and by recording the flow and pressure as a function of time.
Un tel essai nécessite par conséquent un temps considérable puisqu'il impose la remontée complète du train de tiges de forage et la mise en place du tube d'injection et de l'obturateur. Plus les forages sont profonds, plus ces manoeuvres sont longues et coûteuses. Such a test therefore requires considerable time since it requires the complete recovery of the drill string and the installation of the injection tube and the shutter. The deeper the boreholes, the longer and more expensive these operations are.
I1 en est de même lorsque l'on souhaite effectuer des injections à l'avancement dans le terrain. A chaque injection le train de tiges de forage doit être remonté. It is the same when it is desired to carry out injections in the field. At each injection the drill string must be reassembled.
La présente invention vise à pallier ces inconvénients en fournissant un dispositif permettant de réaliser des essais hydrauliques et/ou des injections à l'avancement sans nécessiter la remontée du dispositif de forage. The present invention aims to overcome these drawbacks by providing a device allowing hydraulic tests and / or injections to be carried out without requiring the ascent of the drilling device.
A cet effet l'invention a pour objet un dispositif pour la réalisation d'essais hydrauliques et/ou d'injections en fond de forage, caractérisé par le fait qu'il comprend un système de forage colportant un train de tiges à l'extrémité inférieure duquel est monté un outil de forage, l'une des tiges étant munie d'un manchon obturateur gonflable à sa périphérie, le train de tiges possédant sur toute sa longueur un premier conduit d'alimentation débouchant à sa partie inférieure et, sur la partie de sa longueur située au-dessus du manchon obturateur, un deuxième conduit d'alimentation pour le gonflage du manchon, et en ce qu'il comporte en outre des moyens pour injecter un fluide dans ledit premier conduit et des moyens pour mesurer le débit et la pression du fluide injecté. To this end, the subject of the invention is a device for carrying out hydraulic tests and / or injections at the bottom of the drilling, characterized in that it comprises a drilling system peddling a string of rods at the end bottom of which is mounted a drilling tool, one of the rods being provided with an inflatable obturating sleeve at its periphery, the drill string having over its entire length a first supply conduit opening at its lower part and, on the part of its length situated above the obturating sleeve, a second supply conduit for inflating the sleeve, and in that it further comprises means for injecting a fluid into said first conduit and means for measuring the flow rate and the pressure of the injected fluid.
Si la tige munie du manchon obturateur est disposée immédiatement au-dessus de l'outil, il suffit pour définir la hauteur de la chambre d'essais hydrauliques, de remonter le train de tiges de cette hauteur. If the rod provided with the obturating sleeve is placed immediately above the tool, it suffices to define the height of the hydraulic test chamber, to raise the rod train to this height.
Toutefois, si l'on est sûr que cette hauteur possèdera une hauteur minimale, il est possible d'éviter toute remontée en disposant la tige munie de l'obturateur à une distance de l'outil égale à cette hauteur minimale. Sme dans ce cas, il sera néanmoins possible d'obtenir une hauteur de chambre supérieure en remontant plus ou moins le train de tiges. On disposera également la tige munie de l'obturateur à une certaine distance de l'outil dans le cas où l'on souhaite effectuer des injections.However, if it is certain that this height will have a minimum height, it is possible to avoid any rise by placing the rod fitted with the shutter at a distance from the tool equal to this minimum height. Even in this case, it will nevertheless be possible to obtain a higher chamber height by raising the rod train more or less. We will also have the rod provided with the shutter at a certain distance from the tool in the case where it is desired to perform injections.
Dans tous les cas, on utilise le premier conduit pour l'alimentation en fluide de perforation en cours de forage, pour l'alimentation en eau pendant l'essai hydraulique, et pour l'alimentation en coulis pendant les phases d'injections. In all cases, the first conduit is used for the supply of perforating fluid during drilling, for the supply of water during the hydraulic test, and for the supply of grout during the injection phases.
L'autre conduit est uniquement destiné au gonflage du manchon obturateur. The other conduit is only intended for inflating the obturator sleeve.
Ces deux conduits peuvent en particulier être concentriques dans la partie du train de tiges située au-dessus du manchon obturateur. These two conduits can in particular be concentric in the part of the drill string situated above the obturating sleeve.
Dans un mode de réalisation particulier on dispose des organes écarteurs sur le train de tiges, de part et d'autre de la tige munie du manchon obturateur. In a particular embodiment, there are spacer members on the drill string, on either side of the rod provided with the shutter sleeve.
Ces organes écarteurs ont pour fonction de centrer dans le forage la tige munie du manchon obturateur de manière à éviter une usure prématurée de ce dernier par frottement sur les parois du forage. These spacer members have the function of centering in the borehole the rod provided with the shutter sleeve so as to avoid premature wear of the latter by friction on the walls of the borehole.
Plus particulièrement, ces organes écarteurs, et notamment celui qui est monté au-dessous de la tige munie du manchon obturateur, peuvent être constitués par des manchons aléseurs de manière à lisser la paroi du forage avant le passage du manchon. More particularly, these spacer members, and in particular that which is mounted below the rod provided with the obturating sleeve, may be constituted by reaming sleeves so as to smooth the wall of the borehole before the sleeve passes.
On décrira maintenant à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation particulier de l'invention en référence aux dessins schématiques annexés dans lesquels
-la figure 1 est une vue d'ensemble du dispositif selon
I'inventionr
-la figure 2 est une vue en coupe axiale à plus grande échelle du train de tiges utilisé dans ce dispositif.A particular embodiment of the invention will now be described by way of nonlimiting example with reference to the appended schematic drawings in which
FIG. 1 is an overall view of the device according to
The invention
FIG. 2 is a view in axial section on a larger scale of the drill string used in this device.
Comme montré à la figure 1, ce dispositif comprend un système de forage comportant un train de tiges 1 suspendu par l'intermédiaire d'une tête de forage 2 qui permet d'une part son entratuement en rotation et d'autre part son alimentation en fluide de perforation à partir d'une pompe 3, par l'intermédiaire d'une canalisation 4 reliant la pompe à la tête de forage. As shown in Figure 1, this device comprises a drilling system comprising a drill string 1 suspended by means of a drilling head 2 which allows on the one hand its entatuement in rotation and on the other hand its supply of perforation fluid from a pump 3, via a pipe 4 connecting the pump to the drilling head.
Des mors de blocage 5 sont en outre prévus de façon connue pour permettre notamment l'adjonction de nouvelles tiges en cours de forage. Locking jaws 5 are also provided in a known manner to allow in particular the addition of new rods during drilling.
La tige 1 comporte à sa partie inférieure un outil de forage 6 adapté au terrain à forer, par exemple un outil du type "rotary" comme un tricône ou un outil à lames pour des terrains tendres, ou un marteau fond de trou pour des terrains durs, ou tout autre outil connu de perforation. The rod 1 has at its lower part a drilling tool 6 adapted to the ground to be drilled, for example a "rotary" type tool such as a tricone bit or a blade tool for soft ground, or a downhole hammer for ground hard, or any other known perforating tool.
Dans sa partie intermédiaire, le train de tiges 1 comporte une tige 7 munie d'un manchon obturateur gonflable 8. In its intermediate part, the drill string 1 comprises a rod 7 provided with an inflatable obturator sleeve 8.
La pompe 3 est reliée à un appareil de mesure et d'enregistrement 9 permettant de mesurer et d'enregistrer le débit 10 et la pression 11 du fluide injecté dans le train de tiges 1. Cet appareil 9 peut en particulier être intégré à un enregistreur de paramètres de forage qui possède alors deux modes de fonctionnement, à savoir un mode "enregistrement de paramètres" dans lequel les paramètres mesurés sont par exemple la profondeur du forage, la force exercée sur l'outil 6, la vitesse d'avance de la perforation, le couple de rotation exercé sur l'outil 6, la vitesse de rotation, la pression et le débit d'injection du fluide de perforation ou tout autre paramètre de forage tels que la vibration réfléchie, la retenue exercée sur l'outil 6, le temps de forage etc... et un mode "enregistrement d'essais hydrauliques" dans lesquels les paramètres enregistrés sont essentiellement la pression et le débit de l'eau injectées dans le train de tiges. Une telle intégration de l'appareil 9 à un appareil de mesure des paramètres de forage procure notamment l'avantage de pouvoir déterminer en temps réel, grâce aux paramètres de forage, les phases du forage où un essai hydraulique ou une injection est nécessaire. The pump 3 is connected to a measuring and recording device 9 making it possible to measure and record the flow rate 10 and the pressure 11 of the fluid injected into the drill string 1. This device 9 can in particular be integrated into a recorder of drilling parameters which then has two operating modes, namely a "parameter recording" mode in which the measured parameters are for example the depth of the drilling, the force exerted on the tool 6, the speed of advance of the perforation, the torque exerted on the tool 6, the speed of rotation, the pressure and the injection rate of the perforation fluid or any other drilling parameter such as the reflected vibration, the restraint exerted on the tool 6 , the drilling time etc ... and a "hydraulic test recording" mode in which the recorded parameters are essentially the pressure and the flow rate of the water injected into the drill string. Such integration of the device 9 with a device for measuring the drilling parameters in particular provides the advantage of being able to determine in real time, thanks to the drilling parameters, the phases of drilling where a hydraulic test or an injection is necessary.
La figure 2 représente le train de tiges relié à la tête de forage 2 et comportant successivement un manchon de gonflage 12, un certain nombre de tiges 13 situées au-dessus de la tige 7 précitée, un manchon aléseur 14 muni de lames d'alésage 15, la tige 7, un deuxième manchon aléseur 16, un certain nombre de tiges 17 situées en dessous de la tige 7, et l'outil de forage 6. Figure 2 shows the drill string connected to the drilling head 2 and successively comprising an inflation sleeve 12, a number of rods 13 located above the rod 7 above, a reaming sleeve 14 provided with reaming blades 15, the rod 7, a second reaming sleeve 16, a certain number of rods 17 located below the rod 7, and the drilling tool 6.
Les éléments du train de tiges situés au-dessus de la tige 7 comportent deux conduits concentriques, à savoir un conduit central cylindrique 19 et un conduit annulaire 20. Le conduit 19 est relie au conduit d'injection 21 de la tête de forage et se continue dans la partie inférieure du train de tiges pour déboucher au fond du forage au niveau de l'outil 6. The elements of the drill string located above the rod 7 comprise two concentric conduits, namely a cylindrical central conduit 19 and an annular conduit 20. The conduit 19 is connected to the injection conduit 21 of the drilling head and is continues in the lower part of the drill string to lead to the bottom of the borehole at tool 6.
Le conduit 20 est au contraire limité à la partie supérieure du train de tiges. I1 débouche à sa partie supérieure au niveau du manchon de gonflage 12 par l'intermédiaire d'un raccord du type push-pull où il peut être relié à une pompe 23 par l'intermédiaire d'une vanne 24 et d'un contrôleur de pression 25 muni d'un manomètre 26. Le conduit 20 débouche à sa partie inférieure au niveau de la tige 7 entre cette tige et le manchon 8, de manière à permettre le gonflage de ce dernier. The conduit 20 is on the contrary limited to the upper part of the drill string. I1 opens at its upper part at the inflation sleeve 12 via a push-pull type connection where it can be connected to a pump 23 via a valve 24 and a controller pressure 25 provided with a pressure gauge 26. The conduit 20 opens at its lower part at the level of the rod 7 between this rod and the sleeve 8, so as to allow the latter to be inflated.
Ce manchon 8, disposé à la périphérie de la tige 7 à laquelle il est fixé à ses extrémités, est réalisé dans un matériau élastique présentant une bonne résistance aux frottements. I1 est de préférence prévu interchangeable. This sleeve 8, disposed at the periphery of the rod 7 to which it is fixed at its ends, is made of an elastic material having good resistance to friction. I1 is preferably provided interchangeable.
Lorsque l'on désire en cours de perforation, procéder à un essai hydraulique ou à une injection, on immobilise l'outil 6 à la profondeur voulue et on nettoie le forage. Le train de tiges 1 étant bloqué par les mors 5, on procède au gonflage du manchon obturateur 8 à l'aide de la pompe 23 par l'intermédiaire du conduit annulaire 20. La pression de gonflage est maintenue et contrôlée grâce au contrôleur 25. When it is desired during drilling, to carry out a hydraulic test or an injection, the tool 6 is immobilized at the desired depth and the borehole is cleaned. The drill string 1 being blocked by the jaws 5, the obturator sleeve 8 is inflated using the pump 23 via the annular duct 20. The inflation pressure is maintained and controlled by the controller 25.
On peut alors procéder à un essai hydraulique ou à une injection sans qu'il soit nécessaire de remonter le train de tiges et de descendre un obturateur. Cet essai s'effectue en injectant de l'eau à l'aide de la pompe 3 et du conduit 19 dans la tranche de terrain située entre le fond du forage et la tige 7. A hydraulic test or an injection can then be carried out without the need to reassemble the drill string and lower a shutter. This test is carried out by injecting water using the pump 3 and the conduit 19 into the section of land located between the bottom of the borehole and the rod 7.
L'essai hydraulique se déroule comme un essai classique, par paliers, durant lesquels sont enregistrées, numérisées et stockées dans l'appareil 9, les mesures de pression et de débit en fonction du temps. The hydraulic test takes place as a conventional test, in stages, during which the pressure and flow measurements as a function of time are recorded, digitized and stored in the apparatus 9.
Lorsque l'essai est terminé, il suffit de dégonfler l'obturateur 8 par l'intermédiaire de la vanne 24 et de poursuivre la perforation. When the test is finished, it suffices to deflate the obturator 8 via the valve 24 and to continue the perforation.
Le dispositif selon l'invention procure par conséquent, un gain de temps considérable par rapport aux méthodes classiques d'investigations des sols. Par ailleurs, du fait de la disponibilité immédiate des résultats, il constitue une aide précieuse à la décision et à l'interprétation des essais hydrauliques. The device according to the invention therefore provides a considerable time saving compared to conventional methods of soil investigation. In addition, because of the immediate availability of the results, it constitutes a precious aid for the decision and the interpretation of hydraulic tests.
Diverses variantes et modifications peuvent bien entendu être apportées à la description qui précède sans sortir pour autant du cadre ni de l'esprit de l'invention. Various variants and modifications can of course be made to the above description without departing from the scope or the spirit of the invention.
C'est ainsi en particulier, que l'on peut utiliser le conduit central pour le gonflage de ltobturateur, et le conduit annulaire pour l'injection, contrairement au mode de réalisation décrit ci-dessus. It is thus in particular that one can use the central duct for inflating the shutter, and the annular duct for injection, unlike the embodiment described above.
Claims (4)
Priority Applications (2)
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| FR8716267A FR2623561A1 (en) | 1987-11-24 | 1987-11-24 | Device for carrying out hydraulic tests and/or injections at the bottom of a boring |
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ID=9357101
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