FR2868465A1

FR2868465A1 - Environment protection method for use during ground drilling work, involves installing enclosing cap around drill string, where cap is connected by transparent tube with container of volume appropriated for setting residual material

Info

Publication number: FR2868465A1
Application number: FR0403613A
Authority: FR
Inventors: Jean Baptiste Raja
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-04-06
Filing date: 2004-04-06
Publication date: 2005-10-07
Anticipated expiration: 2024-04-06
Also published as: FR2868465B1

Abstract

The method involves installing an enclosing cap (5) around a drill string (2) carrying a drilling tool (3), in an air tight contact through its circumference with a peripheral ground and through its center with the string. The cap is connected by a transparent tube (10) with a container (11) of volume appropriated for permitting the setting of residual material and evacuation of carrier fluid. An independent claim is also included for a device for implementing a method of protecting the environment.

Description

Domaine de l'inventionField of the invention

La présente invention concerne le domaine industriel du forage sur terre en vue de 5 creuser un puits ou de mettre en place une conduite verticale de captation d'un point d'alimentation notamment en eau. The present invention relates to the industrial field of drilling on earth to dig a well or set up a vertical pipe for capturing a feed point including water.

Etat de la technique Pour les forages à profondeur moyenne, pouvant aller jusqu'à une centaine de mètres, on utilise couramment un appareillage mobile, monté sur un support et amené sur site en surplomb du point présumé de la source ou nappe de liquide à capter; cet appareillage comporte, sur une structure porteuse, des moyens moteurs entraînant un outil rotatif formé d'une colonne creuse, dont l'extrémité inférieure active formant l'outil de forage est constitué d'un mandrin pourvu de dents, attaquant verticalement la roche et la désagrégeant. State of the art For medium-depth drilling, up to a hundred meters in length, a mobile device, mounted on a support and brought on site above the presumed point of the source or sheet of liquid to be captured, is commonly used. ; this apparatus comprises, on a supporting structure, motor means driving a rotary tool formed of a hollow column, whose active lower end forming the drilling tool consists of a mandrel provided with teeth, vertically attacking the rock and disintegrating it.

Une insufflation ou injection permanente de fluide, notamment d'air ou eau, dans l'intérieur de la colonne engendre une surpression dans la cavité en cours de forage et la remontée sous pression du fluide vers l'extérieur, dans la zone périphérique autour de la colonne, ce qui permet l'entraînement et l'évacuation des débris, résidus inertes, poussières ou boues constituant les effluents résultant de l'opération en cours. Instillation or permanent injection of fluid, in particular air or water, into the interior of the column generates an overpressure in the cavity during drilling and the rise under pressure of the fluid towards the outside, in the peripheral zone around the column, which allows the entrainment and evacuation of debris, inert residues, dust or sludge constituting the effluent resulting from the operation in progress.

Ces effluents émergent donc spontanément vers le milieu extérieur au débouché supérieur du puits en cours de forage et se répandent en constituant une gêne considérable. These effluents thus emerge spontaneously to the outside environment at the upper outlet of the well being drilled and spread out constituting a considerable inconvenience.

D'une part ces effluents parasites, liquides, boues ou particules en suspension sont une source de perturbation, d'agression et de dommages pour l'ensemble mécanique, électrique ou électronique qui meut et contrôle le travail rotatif de la colonne et qui est nécessairement situé à proximité immédiate de l'orée du forage; de plus et d'autre part les dits effluents se répandant dans l'environnement périphérique immédiat entraînent pour le personnel des conditions de travail particulièrement pénibles, tant sur le plan respiratoire que sur le plan de l'inconfort corporel, avec projection et dépôt de poussières ou boues sur les vêtements, le visage et le corps; l'envahissement du voisinage par ces effluents se déposant et répandant de façon incontrôlée dans le milieu représente une source pollution locale, particulièrement désagréable dans le cas de forage en milieu habité et dans les zones périurbaines. Enfin le travail de récupération, ramassage, mise en benne, évacuation de ces effluents doit encore être suivi d'opération de remise en état, de nettoyage, restauration, opérations coûteuses en main d'oeuvre et grevant le coût de l'opération. io On the one hand, these parasitic effluents, liquids, sludges or particles in suspension are a source of disturbance, aggression and damage for the mechanical, electrical or electronic assembly that moves and controls the rotational work of the column and which is necessarily located in close proximity to the edge of the borehole; moreover and on the other hand the so-called effluents spreading in the immediate peripheral environment cause for the personnel of the working conditions particularly painful, as well on the respiratory plan as on the level of the body discomfort, with projection and deposit of dust or mud on clothes, face and body; the invasion of the neighborhood by these effluents settling and spreading uncontrollably in the environment represents a source of local pollution, particularly unpleasant in the case of drilling in inhabited areas and in peri-urban areas. Finally the work of recovery, collection, dump, evacuation of these effluents must still be followed by operation of restoration, cleaning, restoration, expensive operations in manpower and burdening the cost of the operation. io

L'invention vise à remédier à ces inconvénients et prévoit un procédé et des moyens pour opérer la récupération et le stockage des effluents parasites résultant de la mise en oeuvre d'opérations de forages. Ainsi l'invention permet d'éviter une pollution du milieu environnant et une dégradation du paysage par suite de la dispersion de poussières, particules, boues étalés sur plusieurs mètres ou dizaines de mètres autour du point de forage. L'invention épargne au personnel des conditions de travail pénibles et peu satisfaisantes au plan de l'hygiène, comme elle économise d'importants de travaux de remise en état des lieux. The invention aims to remedy these drawbacks and provides a method and means for operating the recovery and storage of parasitic effluents resulting from the implementation of drilling operations. Thus the invention avoids a pollution of the surrounding environment and a degradation of the landscape due to the dispersion of dust, particles, sludge spread over several meters or tens of meters around the drilling point. The invention saves the staff from arduous and unsatisfactory working conditions in terms of hygiene, as it saves considerable amount of work to restore the site.

Caractéristiques de l'Invention L'invention concerne un procédé pour la protection du milieu environnant des projections et dépôts de matières résiduelles à l'état pulvérulent liquide ou pâteux, notamment terres, débris, poussières ou boues, provenant du travail de forage du sol par un outil rotatif avec injection de fluide, notamment air ou eau pour la remontée et l'évacuation des résidus inertes résultant de la désagrégation des roches forées, caractérisé en ce que l'on pose autour de la colonne de forage portant l'outil une structure d'enveloppement en contact d'étanchéité par son pourtour avec le sol périphérique et en son centre avec la dite colonne, en constituant une chambre de confinement fermée, reliée par une canalisation à un réceptacle de volume approprié pour permettre la décantation des dits résidus et l'évacuation du fluide vecteur. Characteristics of the invention The invention relates to a method for protecting the surrounding environment from projections and deposits of residual materials in the liquid or pasty powdery state, in particular soil, debris, dust or sludge, originating from the work of drilling the soil by a rotary tool with fluid injection, in particular air or water, for the recovery and evacuation of the inert residues resulting from the disintegration of the drilled rocks, characterized in that a structure is placed around the drill column carrying the tool wrapping in sealing contact by its periphery with the peripheral soil and in its center with said column, constituting a closed confinement chamber, connected by a pipe to a receptacle of appropriate volume to allow the settling of said residues and evacuation of the vector fluid.

Plus spécialement l'étanchéité périphérique de la structure d'enveloppement est obtenue en pratiquant dans le sol, autour de la colonne de forage et à distance appropriée une saignée périphérique en couronne dans laquelle on dépose la base de la jupe constituant la dite structure d'enveloppement, après quoi on coule dans la dite saignée une matière liquide ou serai-liquide dense, notamment un coulis de ciment, dans laquelle est ainsi noyée la dite base de la jupe. More particularly, the peripheral sealing of the wrapping structure is obtained by practicing in the soil, around the drill string and at a suitable distance a circumferential peripheral groove in which the base of the skirt constituting the said structure is deposited. wrap, after which is poured into said bleeding a liquid or serai-liquid dense material, including a cement slurry, which is thus embedded in said base of the skirt.

L'invention concerne également Ies moyens de mise en oeuvre du dit procédé et caractérisé en ce qu'ils comportent a) une structure volumique en forme de coiffe, ouverte vers le bas dont la base formant jupe est apte à être posée sur le sol, étant noyée dans la dite saignée remplie de liquide d'étanchéité, le sommet de lo la dite structure comportant en son centre un premier passage de préférence circulaire pour ceinturer la colonne de forage et un second passage pour l'évacuation des résidus en suspension, b) une capacité fermée formant réceptacle pour les résidus évacués et en cours de décantation, la dite capacité comportant une sortie supérieure pour l'évacuation du fluide vecteur, c) une canalisation, notamment souple, apte à être reliée d'un coté au dit second passage prévu sur la structure d'enveloppement et de l'autre au dit réceptacle. The invention also relates to the means for implementing said method and characterized in that they comprise a) a volume structure in the form of a cap, open downwards, the skirt base is able to be placed on the ground, being embedded in said groove filled with sealing liquid, the top of said structure having at its center a first preferably circular passage to surround the drill string and a second passage for the evacuation of suspended residues, b ) a closed capacity forming a receptacle for the residues evacuated and being decanted, said capacity comprising an upper outlet for the evacuation of the vector fluid, c) a pipe, particularly flexible, adapted to be connected on one side to said second planned passage on the wrapping structure and the other said receptacle.

Notamment la dite structure volumique d'enveloppement et de confinement est en forme de calotte sphérique, ouverte vers le bas et présentant une base en forme de jupe tronconique, propre à être placée et noyée dans la dite saignée périphérique d'étanchéité pratiquée dans le sol. In particular, the said volume envelope and containment structure is in the form of a spherical cap, open downwards and having a base in the form of a frustoconical skirt, suitable for being placed and embedded in the said peripheral sealing groove made in the ground. .

La dite structure volumique d'enveloppement est de préférence réalisée en deux parties, aptes à être reliées l'une à en venant de deux cotés diamétralement opposés de la colonne de forage, le dit premier passage étant conformé par deux encoches semi-circulaires disposées chacune sur une des deux parties de la dite structure, les dites parties étant aptes à venir en regard l'une de l'autre pour former après leur solidarisation réversible un passage circulaire entourant avec faible jeu la colonne de forage. The said volume envelope structure is preferably made in two parts, capable of being connected to one from two diametrically opposite sides of the drill string, the said first passage being shaped by two semi-circular notches each arranged on one of the two parts of said structure, said parts being adapted to come face to each other to form after their reversible joining a circular passage surrounding with little clearance the drill string.

De préférence les deux parties de la structure volumique sont formées de deux moitiés symétriques, l'une des moitiés comportant le second passage d'évacuation des effluents, les deux moitiés étant propres à être connectées et solidarisées de façon réversible selon leur plan de symétrie, ce dernier traversant la colonne de forage selon son diamètre Avantageusement les bords semi-circulaires des encoches conformant, après réunion des deux moitiés de la structure d'enveloppement, le dit premier passage ceinturant la colonne de forage comportent des moyens d'étanchéité permettant la rotation libre de la colonne de forage, dans le passage fixe, notamment constitués de roulements à billes ou à aiguilles. Preferably the two parts of the volume structure are formed of two symmetrical halves, one of the halves comprising the second effluent discharge passage, the two halves being adapted to be connected and reversibly joined together along their plane of symmetry, the latter passing through the drill pipe according to its diameter Advantageously the semi-circular edges of the conforming notches, after joining the two halves of the wrapping structure, the said first passage surrounding the drill string comprise sealing means allowing the rotation free of the drill string, in the fixed passage, including ball bearings or needle.

Et le réceptacle pour la décantation et la contention des résidus sera notamment constitué d'une benne mobile ou transportable comportant une bâche de recouvrement et de fermeture de sa partie supérieure Et de façon plus particulière la dite benne comporte sur une paroi latérale un passage pour recevoir la connexion de la canalisation d'évacuation des résidus en provenance de la structure d'enveloppement, cette canalisation débouchant ainsi dans l'enceinte de la dite benne Enfin ou peut prévoir une canalisation souple de liaison entre la structure d'enveloppement et le dit réceptacle de décantation et de contention réalisée en matériau transparent, permettant de visionner le flux des résidus évacués. And the receptacle for the settling and the containment of the residues will notably consist of a mobile or transportable body having a covering and closing tarpaulin of its upper part And more particularly the said bucket comprises on a side wall a passage for receiving the connection of the tailings evacuation pipe from the wrapping structure, this pipe thus opening into the enclosure of the said bucket Finally or may provide a flexible connecting pipe between the wrapping structure and the said receptacle decantation and containment made of transparent material, allowing to view the flow of the evacuated residues.

Description détailléedetailed description

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui va suivre et qui est donnée, en relation avec le dessin annexé, à titre d'exemple de réalisation présenté sans caractère limitatif La figure 1 représente un schéma montrant le principe du procédé et de l'appareillage selon la présente invention. La figure 2 représente un exemple schématique de réalisation de la chambre d'enveloppement et de confinement de l'invention. Other features and advantages of the invention will become apparent from the description which follows and which is given, in relation to the accompanying drawing, by way of exemplary embodiment presented with no limiting character. FIG. 1 represents a diagram showing the principle of the method and apparatus according to the present invention. FIG. 2 represents a schematic example of embodiment of the wrapping and confinement chamber of the invention.

L'ensemble représenté de façon schématique pour illustrer les fonctions mises en oeuvre comporte sur un sol 1 en cours de forage une colonne rotative de forage 2, entraînée en rotation selon son axe par des moyens moteurs non représentés. The assembly shown diagrammatically to illustrate the functions implemented comprises on a floor 1 during drilling a rotating rotary column 2, driven in rotation along its axis by motor means not shown.

A la base de la colonne est monté un outil de forage en forme de cloche dentée 3 propre par sa rotation à déliter les roches du sol travaillé. Une insufflation ou injection de fluide, depuis une pompe 4 est envoyée depuis le sommet de la colonne à l'intérieur de celle-ci et aboutit à créer une surpression dans l'intérieur de la colonne et de là dans la zone de forage attaquée par la cloche 3. At the base of the column is mounted a drilling tool in the form of toothed bell 3 clean by its rotation to disintegrate the rocks of the ground worked. Injection or injection of fluid, from a pump 4 is sent from the top of the column inside thereof and results in creating an overpressure in the inside of the column and thence in the drilling zone attacked by the bell 3.

Ce gradient de pression entre la base de la colonne et le milieu extérieur provoque la remontée vers l'extérieur du fluide injecté, en suivant le faible interstice cylindrique 4 périphériques à l'extérieur de la colonne 2, ce fluide chargé des poussières, débris, éventuellement liquide sous forme de boues est donc évacué selon les fléchés F et serait donc appelé à se répandre dans le milieu extérieur en polluant le sol, l'air et tout le milieu avoisinant. This pressure gradient between the base of the column and the external environment causes the outward flow of the injected fluid, following the small peripheral cylindrical gap 4 outside the column 2, this fluid loaded with dust, debris, liquid eventually in the form of sludge is evacuated according to the arrow F and would therefore be expected to spread in the external environment polluting the soil, air and all surrounding environment.

Selon l'invention on a disposé autour de la colonne 2 une coiffe d'enveloppement 5 de forme générale de calotte de sphère et constituée de deux moitiés formant les demi-coquilles 5a et 5b symétriques selon le plan de symétrie passant par le diamètre de la colonne. Ces deux moitiés sont assemblées selon leur plan de symétrie formant leur plan de joint par tout moyen approprié, notamment des dispositifs de solidarisation rapide tel fermeture à genouillères ou autres. According to the invention there is arranged around the column 2 a wrapping cap 5 of generally spherical cap form and consisting of two halves forming the half-shells 5a and 5b symmetrical along the plane of symmetry passing through the diameter of the column. These two halves are assembled according to their plane of symmetry forming their joint plane by any appropriate means, including fast fastening devices such knee closure or other.

La chambre d'enveloppement ainsi réalisée enserre la colonne 2 qui traverse son sommet. Ce sommet de la coiffe ou chambre d'enveloppement 5 est occupé par un passage 6 (figure 2) venu de deux encoches semicirculaires 6a et 6b pratiquée dans le sommet des deux moitiés 5a et 5b de la coiffe en forme de calotte sphérique, ces deux encoches conjuguées et venant en regard, conforment le passage circulaire à la dimension de la colonne 2 figurée en pointillés sur la figure 2. La colonne est entourée par ce passage 6, éventuellement avec des moyens d'étanchéité, permettant la rotation de la colonne 2 par rapport à la coiffe fixe 5, par exemple au moyen de roulements à bille ou à aiguille. The wrapping chamber thus made encloses the column 2 which passes through its top. This top of the cap or wrapping chamber 5 is occupied by a passage 6 (Figure 2) from two semicircular notches 6a and 6b formed in the top of the two halves 5a and 5b of the spherical cap cap, these two notches conjugate and coming opposite, conform the circular passage to the dimension of the column 2 shown dotted in Figure 2. The column is surrounded by this passage 6, optionally with sealing means, allowing the rotation of the column 2 relative to the fixed cap 5, for example by means of ball or needle bearings.

La base de la coiffe 5 une fois les deux moitiés assemblées, forme une jupe conique 7 (ou segment de calotte sphérique) déposée dans une saignée circulaire 8 pratiquée à bonne place autour de la colonne 2 et du forage en cours. Un coulis de ciment est déposé dans cette saignée ou tranchée circulaire et procure une étanchéité satisfaisante évitant l'évacuation du fluide vecteur sous pression depuis l'espace intérieur de la chambre vers l'extérieur. Cette évacuation est opérée via le passage 9 pratiqué dans la moitié 5b de la coiffe de confinement 5. Ce passage est desservi par un tuyau souple, par exemple annelé et de matériau transparent, pour permettre de visionner le passage des effluents depuis la chambre 5 vers la structure d' évacuation et de stockage. The base of the cap 5 once the two halves are assembled, forms a conical skirt 7 (or spherical cap segment) deposited in a circular groove 8 practiced in a good place around the column 2 and drilling in progress. A cement grout is deposited in this circular groove or trench and provides a satisfactory seal avoiding evacuation of the fluid pressure under pressure from the interior space of the chamber to the outside. This evacuation is performed via the passage 9 made in the half 5b of the containment cap 5. This passage is served by a flexible hose, for example corrugated and transparent material, to allow viewing the passage of effluents from the chamber 5 to the evacuation and storage structure.

Cette structure de récupération, de décantation et de stockage est constituée notamment d'une benne I l mobile pour l'enlèvement et l'évacuation future des effluents parasites récoltés et stockés dans cette benne. Sur la benne vient se raccorder le tube 10 d'évacuation déversant les débris et effluents provenant du forage via le passage l 1 a. La benne est refermée à son sommet par une bâche 1 lb évitant la dispersion dans l'atmosphère des poussières et particules en suspension dans l'air évacué. La benne permet une décantation et un dépôt de ces particules et débris, l'air purifié par décantation peut s'échapper par les bords de la bâche repliée contre les parois de la benne selon les flèches F2 La nature du fluide vecteur pour l'entrainement des effluents n'est pas caractéristique et suivant la nature des roches rencontrée et de la proximité de la nappe phréatique, et donc en fonction de l'avancement de l'outil de forage, air et/ou eau seront utilisés, cela en fonction des besoins. This recovery, decantation and storage structure consists in particular of a mobile tipper I l for the removal and future evacuation of parasitic effluents harvested and stored in this bucket. On the bucket is connected the discharge tube 10 discharging debris and effluent from the borehole via the passage l 1 a. The bucket is closed at the top by a sheet 1 lb avoiding the dispersion into the atmosphere of dust and particles suspended in the exhaust air. The bucket allows a decantation and a deposition of these particles and debris, the air purified by decantation can escape by the edges of the tarpaulin folded against the walls of the bucket according to the arrows F2 The nature of the vector fluid for training effluent is not characteristic and depending on the nature of the rocks encountered and the proximity of the water table, and therefore depending on the advancement of the drilling tool, air and / or water will be used, this depending on the needs.

On comprend ainsi que I'invention permet des conditions de travail saines pour le personnel et sures pour le matériel, tout en respectant le milieu environnant; on économise un temps précieux l'opérateur étant disposé d'une tache lourde de remise en état d'un espace pollué et dégradé. It is thus understood that the invention allows healthy working conditions for staff and safe for the equipment, while respecting the surrounding environment; valuable time is saved the operator being disposed of a heavy task of repairing a polluted and degraded area.

La description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple d'une forme de réalisation de l'invention et l'on pourra à partir des éléments décrits réaliser diverses variantes; par exemple l'interface entre les bords supérieurs 6a, 6b, de la structure d'enveloppement 5 et le tube rotatif 2 peut être réalisée par des paliers, en place des roulements cités à titre d'exemple mais non représentés sur les dessins. The foregoing description has been given by way of example only of one embodiment of the invention and it will be possible from the elements described to make various variants; for example the interface between the upper edges 6a, 6b of the wrapping structure 5 and the rotary tube 2 can be made by bearings, in place of bearings cited by way of example but not shown in the drawings.

Claims

1 - Process for the protection of the surrounding environment from projections and deposits of residual materials in the liquid or pasty powdery state, in particular soil, debris, dust or sludge, originating from the work of drilling the soil by a rotating tool with fluid injection, in particular air or water for the rise and the evacuation of the inert residues resulting from the disintegration of the drilled rocks, characterized in that a drilling structure (2) carrying the drilling tool (3) is placed around the drilling column. wrapping device (a) in sealing contact by its periphery with the peripheral soil and at its center with said column, constituting a closed confinement chamber, connected by a pipe to a receptacle (11) of appropriate volume to allow settling of said residues and evacuation of the vector fluid.

Method according to claim 1 and characterized in that the peripheral sealing of the wrapping structure is obtained by practicing in the soil, around the drill string and at a suitable distance a circumferential peripheral groove (8), in which depositing the base (7) in the form of a skirt of said wrapping structure (5), after which is poured into said groove a liquid or semi-liquid dense material, including a cement slurry, in which is thus posed said skirt, embedded in the liquid seal formed by the cement grout.

3 - Device for implementing the method according to claim 1 or claim 2 and characterized in that it comprises a) a voluminal structure forming a cap (5), open downwards, the skirt base (7) is adapted to be placed on the ground, being embedded in a groove (8) filled with sealing liquid, the top of said structure having in its center a first passage (6) preferably circular to surround the drill string (2 ) and a second passage (9) for the evacuation of residues in suspension, b) a closed capacity forming a receptacle (11) for the residues evacuated and being decanted, said capacity comprising an upper outlet for evacuation of the fluid vector, c) a pipe (10) in particular flexible, able to be connected one side to said second passage (9) provided on the wrapping structure (5) and the other to said receptacle (11) 4- Device according to claim 3 and characteristics in that the said enveloping and confinement volume structure (5) is in the form of a spherical cap, open downwards and having a substantially frustoconical skirt-shaped base (7), suitable for being placed and embedded in the said bleeding peripheral sealing (8) practiced in the ground.

5- Device according to claim 3 and characterized in that said volume envelope structure consists of two halves forming the half-shells (5a and 5b) adapted to be connected to each other from the side and side. other of the drill string (2), the two half-shells have for this purpose at their vertex notches serai circular (6a and 6b), these two notches conjugate and coming together complying together said first passage (6) surrounding with a weak game the drill string.

6. Device according to claim 5 and characterized in that the two parts (5a and 5b) of the volume structure are formed of two symmetrical halves, one of the halves comprising the second passage (9) effluent discharge, the two halves being adapted to be connected and reversibly secured along their plane of symmetry (S), the latter traversing the drill string (2) according to the diameter of the latter 7- Device according to claim 5, characterized in that the semicircular edges of the notches (6a and 6b) forming, after joining the two halves (5a and 5b) of the wrapping structure, said first passage (6) surrounding the drill string (2) comprise means for sealing allowing free rotation of the drill string (2) in the fixed passage (6), in particular consisting of ball bearings or needle bearings.

8- Device according to claim 3 and characterized in that the receptacle (1 l) for the settling and the contention of the residues consists of a mobile or transportable body having a tarpaulin (1 lb) covering and closing its upper part 9- Device according to claim 8 and characterized in that said bucket (11) has on a side wall a passage (1 la) to receive the connection of the drain pipe (10) residues from the wrapping structure, this pipe thus opening into the enclosure of said body 10- Device according to claim 3 and characterized in that the pipe (10) connecting the wrapping structure (5) and said receptacle (11) Settling and contention made of flexible and transparent material, to view the flow of the evacuated residues.