FR3007061A1 - Tete de foreuse hydraulique orientable et foreuse hydraulique munie d'une telle tete - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une tête (1) de foreuse comprenant : - au moins trois vérins (10) comprenant une partie amont et une partie aval, et étant aptes à être déployés de manière indépendante pour orienter la tête de foreuse, - un corps amont (21) et un corps aval (22), solidaires respectivement des parties amont et aval des vérins, et - des éléments d'ancrage amont et aval, mobiles par rapport au corps amont (21) et au corps aval (22) entre une position rétractée et une position déployée dans laquelle les éléments d'ancrage font saillie par rapport au corps amont (21) et au corps aval (22), la tête étant commandée pour que les parties amont et aval des vérins (10) soient successivement éloignées et rapprochées de l'autre et pour successivement déployer et rétracter les éléments d'ancrage amont et aval pour faire avancer pas à pas la tête de foreuse dans le sol.

Description

DOMAINE DE L'INVENTION Le domaine de l'invention est celui des têtes de foreuses hydrauliques, et des foreuses équipées de telles têtes, pour le forage du sol.

ETAT DE LA TECHNIQUE Les dispositifs de forage du sol ont subi de nombreux développements, visant à la fois à améliorer leur capacité de forage du sol et à les rendre mieux manoeuvrables, afin de permettre non seulement de creuser verticalement, mais également selon une direction oblique par rapport à la verticale, voire horizontalement, pour permettre de les orienter avec précision. On connaît par exemple des foreuses telles que celles décrites dans les documents FR 2 648 861 ou US 5,168,941. De telles foreuses comprennent un trépan de forage, adapté pour creuser le sol selon une section prédéterminée, et des éléments pouvant être déployés pour faire saillie par rapport à la foreuse.

Ces éléments, une fois déployés, viennent en appui contre la paroi du forage, de manière à exercer contre cette paroi une pression susceptible de dévier la foreuse pour qu'elle adopte une orientation désirée. Cependant, ce type de dispositif de forage est très consommateur d'énergie, et donc très coûteux, ce qui peut le rendre inadapté au forage de zones difficiles 20 d'accès. Il existe donc un besoin pour fournir de nouveaux dispositifs de forage qui permettent de forer efficacement un sol tout en étant orientables. Or les inventeurs ont constaté que le forage naturel du sol, tel qu'il est mis en oeuvre lors de la croissance des racines des plantes dans le sol, est bien plus 25 efficace que les dispositifs de forage technologiques tels qu'ils ont été développés par l'Homme. En particulier, les racines des plantes sont capables de croître rapidement dans des milieux granulaires ou compressibles en suivant les fragilités du sol, tout en étant capable de s'orienter dans le sol grâce à une répartition particulière de la 30 croissance des tissus racinaires. Les inventeurs ont donc cherché à développer un dispositif de forage s'inspirant de la croissance racinaire des plantes. PRESENTATION DE L'INVENTION La présente invention a pour but de proposer un nouveau système de forage du sol qui puisse être orienté facilement et qui soit plus efficace en termes d'énergie consommée.

Un autre but de l'invention est de fournir un dispositif de forage capable, conformément à la mécanique de croissance racinaire des plantes, d'exploiter les faiblesses du sol pour progresser plus facilement. A cet égard, l'invention a pour objet une tête de foreuse hydraulique pour la réalisation d'un forage dans le sol, comprenant : - au moins trois vérins hydrauliques de déplacement comprenant respectivement une partie amont et une partie aval, mobile en translation par rapport à la partie amont, lesdits vérins étant aptes à être déployés de manière indépendante pour orienter la tête de foreuse, - un corps amont et un corps aval, solidaires respectivement des parties amont et des parties aval des vérins, et - des éléments d'ancrage amont et aval, mobiles respectivement par rapport au corps amont et au corps aval entre une position rétractée et une position déployée dans laquelle les éléments d'ancrage font saillie respectivement par rapport au corps amont et au corps aval, la tête étant apte à être commandée pour que les parties amont et aval des vérins soient successivement éloignées et rapprochées l'une de l'autre et pour successivement déployer et rétracter les éléments d'ancrage amont et aval de manière à faire avancer pas à pas la tête de foreuse dans le sol.

Avantageusement, mais facultativement, la tête de foreuse hydraulique selon l'invention comporte en outre au moins l'une des caractéristiques suivantes : - la tête comprend trois ou quatre vérins de déplacement. - La tête comprend en outre une coiffe montée rotative par rapport aux parties amont des vérins hydrauliques de déplacement. - La coiffe présente une forme de paraboloïde de révolution. - Les éléments d'ancrage amont et aval comprennent au moins un bout d'ancrage et au moins vérin d'ancrage adapté pour actionner le ou les bouts d'ancrages. - Le ou les vérins d'ancrage comprennent : o une pluralité de vérins d'ancrage s'étendant selon une direction orthogonale à celle des vérins de déplacement, ou o un vérin s'étendant selon la direction des vérins de déplacement, et une pluralité de tiges flexibles ou articulées reliées par une première extrémité à un bout d'ancrage et par une seconde extrémité au vérin d'ancrage. - Les bouts d'ancrage comprennent : o une tête d'ancrage solidaire d'un élément mobile d'un vérin d'ancrage, ladite tête étant conformée pour s'ancrer dans un sol lorsqu'elle fait saillie par rapport au corps amont ou aval, ou o une écaille liée à rotation, au niveau d'une extrémité amont, au corps amont de la tête, et en contact avec un élément mobile d'un vérin d'ancrage de manière à faire saillie, au niveau d'une extrémité aval, par rapport au corps amont ou aval lorsque le vérin d'ancrage est déployé. - La tête comprend en outre un système de géopositionnement ou un niveau à bulle électronique, adapté pour collecter des données sur la position de la tête de foreuse, et des moyens de transmission à distance desdites données. - La coiffe comprend au moins une ouverture adaptée pour permettre le passage d'un liquide lubrifiant. - La coiffe est formée en un matériau poreux. - La tête comprend en outre une paroi de protection entourant les vérins de déplacement et reliant entre eux les corps amont et aval de la tête, ladite paroi étant deformable pour permettre le rapprochement et l'éloignement des corps amont et aval l'un de l'autre, ladite paroi étant formée en un matériau élastique ou en une pluralité d'anneaux télescopiques.

L'invention concerne également une foreuse hydraulique, comprenant une tête conforme à la description qui précède, un train de tiges reliant ladite tête à la surface du sol à forer, et un système de distribution de pression hydraulique aux vérins, comprenant au moins un compresseur hydraulique et une unité de commande du ou des compresseurs, adaptée pour distribuer une pression hydraulique déterminée aux vérins de la tête. L'invention concerne enfin un procédé de forage d'un sol, mis en oeuvre au moyen d'une tête de foreuse selon la description qui précède, le procédé comprenant les étapes consistant à : - déployer les éléments d'ancrage aval de la tête pour ancrer le corps aval de la tête au sol, - déployer les vérins hydrauliques de déplacement pour éloigner le corps amont du corps aval, - déployer les éléments d'ancrage amont de la tête pour ancrer le corps amont du vérin dans le sol, et rétracter les éléments d'ancrage aval, - rétracter les vérins de déplacement de la tête pour rapprocher les corps amont et aval, le procédé de forage étant caractérisé en ce que l'étape de déploiement des vérins de déplacement comprend : - l'application de pressions hydrauliques égales aux vérins de déplacement, de sorte que la direction de la tête de la foreuse suive des milieux du sol de moindre résistance, ou - l'application de pressions hydrauliques inégales aux vérins de déplacement, de manière à conférer à la tête de foreuse une direction prédéterminée. DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : - Les figures la à le représentent un mode de réalisation d'une tête de foreuse selon l'invention, comprenant quatre ou six éléments d'ancrage amont et quatre ou six éléments d'ancrage aval, au cours de différents stades de déploiement lors du forage d'un sol. - Les figures 2a à 2e représentent différentes section d'une tête de foreuse, comprenant cinq éléments d'ancrage amont et cinq éléments d'ancrage aval, selon les stades de déploiement représentés en figures la à le. - Les figures 3a à 3e représentent une variante de réalisation d'une tête de foreuse au cours de différents stades de déploiement, - La figure 4 représente schématiquement une foreuse munie d'une tête de foreuse selon l'invention dans un contexte d'utilisation - Les figures 5a à 5e représentent une tête de foreuse à différents stades de commande de la pression hydraulique des vérins. DESCRIPTION DETAILLEE D'AU MOINS UN MODE DE REALISATION DE L'INVENTION En référence aux figures la à le, on a représenté une tête 1 de foreuse hydraulique selon un premier mode de réalisation, et présentant les stades successifs de déploiement permettant la progression de la tête dans un sol à creuser. Par sol, on entend au sens de l'invention un milieu solide constitué de particules (sables, argiles, calcaires...) soudées ou non entre elles. Entre ces particules existent des vides qui constituent la « porosité » du sol et induisent des zones ou milieux de moindre résistance. Ce milieu solide est de préférence peu organisé, granulaire, compressible et/ou inhomogène. Par exemple, par sol on peut entendre au sens de l'invention le sous-sol.

La tête de foreuse 1 comprend au moins trois, et de préférence trois ou quatre vérins hydrauliques 10 en parallèle, qualifié de vérins de déplacement puisqu'ils permettent la progression et l'orientation de la tête. En effet, comme expliqué dans la suite, l'actionnement de l'ensemble de ces vérins permet la progression de la tête de foreuse dans le sol, tandis que l'actionnement sélectif d'un ou plusieurs vérins parmi cet ensemble permet également de piloter avec précision la tête de foreuse selon une orientation choisie. Ainsi, celle-ci est capable non seulement de creuser verticalement, mais également selon une direction oblique par rapport à la verticale, voire horizontalement. La tête de foreuse présente avantageusement une forme cylindrique de révolution autour d'un axe X-X. Les vérins de déplacement 10 sont avantageusement disposés de manière homogène dans la section de la tête de foreuse, comme représenté sur les figures 2a à 2e, sur les représentations du milieu montrant la section de la tête au niveau des vérins. Par « disposés de manière homogène », on entend de préférence que la section de la tête de foreuse est circulaire, et que les vérins sont répartis à intervalle angulaire constant dans un cercle inscrit dans cette section centrée sur l'axe X-X. Ainsi, dans le cas de trois vérins de déplacement, ces trois vérins forment les sommets d'un triangle équilatéral inscrit dans la section de la tête.

Dans le cas de quatre vérins, ces vérins sont disposés aux sommets du carré inscrit dans cette section. Dans toute la suite, les directions amont et aval sont définies par rapport à la direction du forage, la direction amont étant celle vers laquelle progresse la tête 1, et la direction aval étant celle d'où provient la tête.

Chaque vérin de déplacement 10 comprend une partie amont 11 et une partie aval 12, mobiles en translation l'une par rapport à l'autre. Dans l'exemple des figures la à le, la partie amont est un piston et la partie aval est un cylindre. Cependant la configuration inverse est également applicable. En outre, les vérins de déplacement 10 présentent avantageusement les mêmes dimensions et sont disposés au même niveau, dans le sens axial de la tête de foreuse, de sorte que pour un état de déploiement identique, l'extrémité amont des pistons se trouve à un même niveau, afin de permettre une progression identique des parties amont 11 des vérins pour une même commande hydraulique. Une foreuse comportant ladite tête 1 comprend cependant un système de commande de l'alimentation hydraulique des vérins 10 adapté pour fournir une alimentation hydraulique différenciée auxdits vérins de déplacement 10, permettant de pouvoir privilégier l'alimentation, et donc le déploiement, d'un ou plusieurs vérins indépendamment par rapport aux autres, afin de piloter la tête. Ce système de commande est décrit plus en détails ci-après.

Selon un mode de réalisation alternatif représenté en figures 3a à 3e, la tête 1 peut comprendre plusieurs séries de vérins de déplacement 10, disposées en parallèle de la même manière que les vérins décrits ci-avant, chaque série comportant plusieurs vérins de déplacement montés les uns à la suite des autres, de sorte que le déploiement d'un premier vérin entraîne le déplacement d'un vérin adjacent au premier. Ceci permet d'augmenter la distance parcourue par la tête à chaque étape de progression, et également d'ajuster les degrés de déploiement des différents vérins si l'un d'entre eux présente un dysfonctionnement. Ceci apporte également une plus grande flexibilité à la tête et lui permet une réponse et une réorientation plus courte face aux inhomogénéités du sol. Une foreuse comportant la tête de foreuse 1 est particulièrement adaptée au forage dans des milieux peu organisés, granulaires, compressibles et/ou inhomogènes. La tête 1 comprend également un corps amont 21 et un corps aval 22, solidaires respectivement des parties amont 11 et des parties aval 12 des vérins. Le corps amont 21 est très avantageusement monté rotatif par rapport aux parties amont 11 des vérins. Sur les figures la à le, on peut observer que le corps amont 21 est lié à chaque extrémité amont de piston 11 par une liaison rotule, entrainant une possibilité de rotation entre le corps 21 et les parties amont 11 des vérins de déplacement. La tête 1 comprend également des éléments d'ancrage amont 31, qui sont mobiles par rapport au corps amont 21 entre une position rétractée et une position déployée où ils sont en saillie par rapport audit corps 21. Les éléments d'ancrage amont 31 comprennent un ou plusieurs vérins d'ancrage 310, et des bouts d'ancrage 315, les vérins d'ancrage permettant d'actionner les bouts d'ancrage 315 pour que ceux-ci fassent saillie par rapport au corps 21. Selon un premier mode de réalisation, une pluralité de vérins d'ancrage amont est disposée dans une section transversale du corps 21. Ils sont avantageusement au minimum au nombre de trois, et de préférence au nombre de cinq, et sont disposés radialement autour de l'axe de la tête à intervalles angulaires réguliers. Chaque vérin d'ancrage 310 comporte un piston mobile dans un cylindre, le piston portant sur son extrémité un bout d'ancrage 315. Ainsi, le bout d'ancrage fait saillie par rapport au corps lorsque le piston est déployé. Alternativement, un unique vérin d'ancrage amont 310 est disposé le long de l'axe X-X de la tête 1, entre les vérins de déplacement 10. Il comporte également un piston mobile 311 dans un cylindre 312, le piston étant subdivisé en autant de branches d'actionnement 313 qu'il y a de bouts d'ancrage, c'est-à-dire au moins trois, et de préférence cinq branches d'actionnement réparties radialement et à intervalles réguliers autour de l'axe de la tête. Avantageusement, les branches d'actionnement 313 sont des tiges flexibles ou articulées, reliées par une extrémité à un bout d'ancrage 315 et par une autre extrémité au piston mobile 311 du vérin d'ancrage afin de transmettre le mouvement du piston au bout d'ancrage. Chaque branche d'actionnement présente donc une première portion située dans la section transversale du corps 21, cette portion s'étendant orthogonalement à l'axe X-X de la tête 1 et à la direction des vérins 10, une seconde portion, de jonction avec le piston 311, s'étendant le long de l'axe X-X, et une portion intermédiaire entre les deux, les longueurs des portions variant en fonction de l'état de déploiement du piston. Les bouts d'ancrage 315 sont alors actionnés par les extrémités des branches d'actionnement 313. Selon un premier mode de réalisation, comme illustré sur les figures la à le, les bouts d'ancrage 315 sont des écailles placées sur la circonférence de la tête 1 et présentant un fonctionnement similaire à des écailles de poissons. Ces écailles présentent une extrémité amont 316 liée à rotation par rapport au corps 21, et une extrémité aval 317 libre. L'écaille peut être poussée, au voisinage de son extrémité aval 317, par un élément mobile d'un vérin d'ancrage 310, c'est-à-dire un piston ou une branche d'actionnement, pour que l'écaille pivote autour de son extrémité amont 316, et interdise dans cette position un mouvement vers l'aval de la tête. En variante, les bouts d'ancrage 315 sont des têtes d'ancrage mobiles en translation par rapport au corps amont 21, pouvant faire saillie par rapport audit corps lorsqu'elles sont déployées et s'ancrer dans le sol. A cet égard, les têtes d'ancrage présentent avantageusement une forme de pointe. Les têtes d'ancrage sont avantageusement solidaires, c'est-à-dire fixées sur ou tenues d'une seule pièce (c'est-à-dire formant un ensemble monobloc) avec une extrémité du piston d'un vérin d'ancrage ou une branche d'actionnement. La tête 1 comprend également une coiffe 40, qui est solidaire du corps 21. Elle peut être formée d'une seule pièce avec le corps 21, ou être fixée sur celui-ci. Elle est donc également montée rotative par rapport aux parties amonts 11 des vérins hydrauliques 10.

La coiffe présente avantageusement une forme en demi-sphère ou en paraboloïde de révolution, lui permettant, puisqu'elle est solidaire du corps 21, de pivoter contre un obstacle présent dans le sol vers une zone de moindre résistance. Les matériaux utilisés pour la coiffe peuvent par exemple, sans que cela soit limitatif, être sélectionnés parmi caoutchouc nitrile, latex, polymères thermoplastiques (polychlorure de vinyle ou polyéthylène) ; la coiffe peut également comprendre des matériaux poreux comme par exemple des matériaux fibreux (tissus, laines minérales...), des mousses (naturelles ou synthétiques) ou des agglomérats granulaires.

On va maintenant décrire la partie aval de la tête. Sur les figures la à le, on peut observer que le corps aval 22 est solidaire des extrémités aval de chaque cylindre des vérins de déplacement 10. La tête 1 comprend également des éléments d'ancrage aval 32, qui sont mobiles par rapport au corps 22 entre une position rétractée et une position déployée où ils sont en saillie par rapport audit corps 22. Les éléments d'ancrage aval 32 peuvent être réalisés de la même manière que les éléments d'ancrage amont. Ils comprennent donc un ou des vérins d'ancrage 320 et des bouts d'ancrage 325.

Comme précédemment pour les éléments d'ancrage amont, le ou les vérins d'ancrage 320 peuvent comprendre un unique vérin 320 s'étendant le long de l'axe de la tête et prolongé par des branches d'actionnement 323 flexibles ou articulées, ou une pluralité de vérins 320 s'étendant dans une section transversale du corps 22. Dans ce dernier cas, les vérins d'ancrage aval sont avantageusement au 20 minimum au nombre de trois, et de préférence au nombre de cinq, et sont disposés radialement autour de l'axe de la tête à intervalles angulaires réguliers. Chaque vérin d'ancrage 320 comporte un piston mobile dans un cylindre, le piston portant sur son extrémité un bout d'ancrage 325. Ainsi, le bout d'ancrage fait saillie par rapport au corps lorsque le piston est déployé. 25 Dans l'alternative, ce sont les branches d'actionnement 323 qui sont au minimum au nombre de trois, et de préférence au nombre de cinq, et qui actionnent les bouts d'ancrage 325 lorsque le piston est déployé. Les bouts d'ancrage aval 325 peuvent faire l'objet des mêmes variantes de réalisation que les bouts d'ancrage amont, c'est-à-dire être des écailles ou des têtes 30 d'ancrages. Les éléments d'ancrage amont 31 et aval 32 permettent de définir la direction dans laquelle se déplacera la tête 1. Lorsque les bouts d'ancrage 315 font saillie par rapport au corps 21 la partie amont reste immobile et l'activation des vérins 10 permet de déplacer la partie aval de la tête. Au contraire, lorsque les bouts d'ancrage 325 font saillie par rapport au corps 22 la partie aval reste immobile et l'activation des vérins 10 permet de déplacer la partie amont de la tête. Ainsi, l'activation discontinue des éléments d'ancrages permet à la tête de foreuse de progresser dans le sol.

La tête 1 comprend avantageusement une paroi 50 entourant les vérins de déplacement 10, et reliant le corps amont 21 au corps aval 22 avantageusement de manière étanche. Cette paroi est avantageusement deformable pour permettre le rapprochement du corps amont 21 et du corps aval 22 et afin de permettre à la tête de foreuse de changer de direction. A cet égard, la paroi 50 est avantageusement formée en un matériau souple ou élastique ou en une pluralité d'anneaux télescopiques. On peut par exemple citer, sans que cela soit limitatif, fibre de carbone, aluminium, magnésium, titane, téflon, kevlar, caoutchouc, élastomère PTFE, polychlorure de vinyle PVC, polypropylène PP, polybutène PB ou des matériaux composites polymère. Avantageusement, la paroi 50 délimite et ferme de manière étanche une cavité interne 51 de la tête, située entre les vérins de déplacement 10, pouvant contenir les conduits d'alimentation en pression hydraulique des différents vérins, ainsi qu'un fluide lubrifiant.

A cet égard, la coiffe 40 comprend sur sa surface externe, au moins un orifice 41 en communication de fluide avec ladite cavité 51 via l'intérieur de la coiffe, et adapté pour laisser passer le fluide lubrifiant afin que celui-ci lubrifie la surface externe de la coiffe et facilite la progression de la tête en diminuant les frottements entre la coiffe et le sol.

Les orifices 41 sont avantageusement les pores d'un matériau poreux dans lequel est formée la coiffe. De cette manière la surface externe de la coiffe peut être lubrifiée complètement et uniformément. Cette coiffe peut être avantageusement lubrifiée en continue. Enfin la tête peut comporter en outre, par exemple dans la coiffe 40, un système de positionnement 9, tel que par exemple un système de géopositionnement par satellite ou un système de type niveau à bulle électronique. Dans ce cas la tête comprend également des moyens de communication et de transmission (non représentés) des informations de localisation détectée par le système de positionnement vers la surface. Ceci permet de guider avec précision la tête 1. L'ensemble des vérins de déplacement et des vérins d'ancrages sont avantageusement des vérins hydrauliques, mais alternativement pourraient être des vérins pneumatiques. Le système d'alimentation des vérins est configuré pour que la tête puisse se déplacer selon les étapes décrites ci-après en référence aux figures la à le et 2a à 2e. L'élément de gauche d'une figure 2a à 2e représente la section de la tête selon le plan A-A, l'élément du milieu à la section selon le plan B-B, et l'élément de droite à la section selon le plan C-C, les plans étant illustrés sur la figure la. La figure la est un stade initial de déplacement, dans lequel l'ensemble des vérins est rétracté (voir figure 2a). Aucun élément d'ancrage ne fait saillie par rapport au corps et les corps amont et aval de la tête sont rapprochés. Sur la figure 1 b, les éléments d'ancrage aval sont déployés pour que les bouts d'ancrage aval 325 fassent saillie par rapport au corps 22 et empêchent celui- ci de reculer vers l'aval. Sur la figure lc, les vérins de déplacement 10 sont déployés de manière identique, c'est-à-dire sont soumis à une pression hydraulique identique. Sur la figure 1 d, les éléments d'ancrage amont 31 sont déployés pour que les bouts d'ancrage amont 315 fassent saillie par rapport au corps et empêchent le corps amont 21 de la tête de reculer vers l'aval. Simultanément, les éléments d'ancrage aval 32 sont rétractés. Cette étape peut être facultative si les bouts d'ancrage aval sont du type écaille comme décrit ci-avant, puisqu'ils n'empêchent pas alors la progression vers l'amont de la partie aval de la tête.

Enfin sur la figure le, les vérins de déplacement sont rétractés. Du fait de la saillie des éléments d'ancrage amont 31, le corps amont 21 de la tête reste en place et c'est donc le corps aval 22 qui se déplace pour se rapprocher du corps amont 21. Ces étapes permettent donc de faire progresser la tête de foreuse pas à pas. De plus, la coiffe rotative par rapport aux éléments amont des vérins de déplacement 10, en cas de résistance particulière du sol lors de la progression de l'étape de la figure lc, la coiffe est disposée de façon à pivoter naturellement dans une direction de moindre résistance du sol, permettant à la tête de poursuivre sa progression en contournant les obstacles, comme illustré en figure 4 avec un obstacle O dans le sol S. En contournant ainsi les obstacles plutôt qu'en les supprimant, la consommation d'énergie de la tête est ainsi réduite. En outre, la tête de foreuse peut être pilotée facilement. En effet, au cours de l'étape de déploiement des vérins de déplacement de la figure 1c, on peut décider, plutôt que de déployer les vérins de déplacement de manière identique avec la même pression hydraulique, de différencier les pressions hydrauliques des différents vérins pour que les vérins présentent des états de déploiement différents. De cette manière, comme illustré en figure 4, et notamment grâce aux liaisons rotules entre le corps amont 21 et les vérins de déplacement 10, la différence de déploiement des vérins entraine un pivotement de la coiffe et donc un changement de direction de la tête. Par exemple, dans le cas où la tête 1 comprend trois vérins de déplacement disposés en triangle équilatéral, pour diriger la tête vers une direction particulière, il suffit de déployer le vérin ou les deux vérins opposés à ladite direction de manière privilégiée. D'autres caractéristiques sont décrites en référence à la figure 4, représentant l'utilisation d'une foreuse comportant une tête de foreuse pour le forage d'un sol. Une foreuse F comprend ainsi une tête 1 et un train de tiges 2, reliant la tête à la surface du sol, ainsi qu'un système 3 de distribution de la pression hydraulique aux vérins (représenté schématiquement en surface en figure 4, mais qui comprend en réalité des éléments en surface ainsi que des éléments dans le train de tige et dans la tête). Ce système peut comprendre une unité de commande 4 pilotant au moins un compresseur alimentant en pression hydraulique les vérins à actionner, et le cas échéant l'ouverture d'une ou plusieurs vannes distribuant l'alimentation hydraulique aux vérins. L'unité de commande peut comprendre un compteur ordinal, un registre d'instruction, un décodeur, une horloge et un séquenceur. Le système 3 peut comprendre un ensemble de compresseurs 60 reliés aux différents vérins à actionner, comme illustré plus en détails en figure 5a à 5e, chaque figure représentant le lien entre chaque compresseur 60 et le vérin associé, dans le cas où la tête comprend trois vérins de déplacement 10 (les vérins 10 sont indifférenciés sur les figures 5a à 5c, de sorte que les trois compresseurs différents activés sur ces figures peuvent être considérés comme actionnant des vérins différents). L'activation sélective des différents compresseurs permet le déploiement indépendant des vérins. Les compresseurs peuvent alors se trouver en surface, ou dans la tête 1 ou le train de tiges 2, en étant associé à une unité électronique de commande (non représentée) commandant l'activation des compresseurs. Alternativement, le système 3 comprend un unique compresseur 60 disposé en surface, dans la tête ou le train de tiges, et un ensemble de vannes dans la tête, l'ouverture des vannes, étant pilotée par l'unité de commande pour répartir la pression hydraulique en fonction des vérins à déployer. La foreuse comprend donc une tête pilotable facilement pour atteindre une zone précise du sol ou du sous-sol, tout en consommant peu d'énergie et en forant facilement le sol ou le sous-sol tout en contournant les obstacles et en suivant les milieux du sol de moindre résistance.15

Claims (13)

1. REVENDICATIONS1. Tête (1) de foreuse hydraulique pour la réalisation d'un forage dans le sol, comprenant : - au moins trois vérins hydrauliques (10) de déplacement comprenant respectivement une partie amont (11) et une partie aval (12), mobile en translation par rapport à la partie amont, lesdits vérins (10) étant aptes à être déployés de manière indépendante pour orienter la tête de foreuse, - un corps amont (21) et un corps aval (22), solidaires respectivement des parties amont (11) et des parties aval (12) des vérins, et - des éléments d'ancrage amont (31) et aval (32), mobiles respectivement par rapport au corps amont (21) et au corps aval (22) entre une position rétractée et une position déployée dans laquelle les éléments d'ancrage font saillie respectivement par rapport au corps amont (21) et au corps aval (22), la tête étant apte à être commandée pour que les parties amont (11) et aval (12) des vérins (10) soient successivement éloignées et rapprochées l'une de l'autre et pour successivement déployer et rétracter les éléments d'ancrage amont (31) et aval (32) de manière à faire avancer pas à pas la tête de foreuse dans le sol.
2. 2. Tête (1) de foreuse hydraulique selon la revendication 1, comprenant trois ou quatre vérins de déplacement (10).
3. 3. Tête (1) de foreuse selon la revendication 1, comprenant en outre une coiffe (40) montée rotative par rapport aux parties amont (11) des vérins hydrauliques de déplacement.
4. 4. Tête (1) de foreuse hydraulique selon la revendication 3, dans laquelle la coiffe (40) présente une forme de paraboloïde de révolution.
5. 5. Tête (1) de foreuse hydraulique selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle les éléments d'ancrage amont (31) et aval (32) comprennent au moins un bout d'ancrage (315, 325) et au moins vérin d'ancrage (310, 320) adapté pour actionner le ou les bouts d'ancrages.
6. 6. Tête (1) de foreuse hydraulique selon la revendication précédente, dans lequel le ou les vérins d'ancrage (310, 320) comprennent : - une pluralité de vérins d'ancrage (310, 320) s'étendant selon une direction orthogonale à celle des vérins de déplacement, ou - un vérin (310, 320) s'étendant selon la direction des vérins de déplacement, et une pluralité de tiges (313, 323) flexibles ou articulées reliées par une première extrémité à un bout d'ancrage (315, 325) et par une seconde extrémité au vérin d'ancrage (310, 320).
7. 7. Tête (1) de foreuse hydraulique selon l'une des revendications 5 ou 6, dans laquelle les bouts d'ancrage (315, 325) comprennent: - une tête d'ancrage solidaire d'un élément mobile d'un vérin d'ancrage, ladite tête étant conformée pour s'ancrer dans un sol lorsqu'elle fait saillie par rapport au corps amont ou aval, ou une écaille liée à rotation, au niveau d'une extrémité amont (316), au corps amont (21) de la tête, et en contact avec un élément mobile d'un vérin d'ancrage (310, 320) de manière à faire saillie, au niveau d'une extrémité aval (317), par rapport au corps amont ou aval lorsque le vérin d'ancrage est déployé.
8. 8. Tête (1) de foreuse hydraulique selon l'une des revendications précédentes, comprenant en outre un système de géopositionnement (9) ou un niveau à bulle électronique, adapté pour collecter des données sur la position de la tête de foreuse, et des moyens de transmission à distance desdites données.
9. 9. Tête (1) de foreuse hydraulique selon l'une des revendications 3 à 8, dans laquelle la coiffe (40) comprend au moins une ouverture adaptée pour permettre le passage d'un liquide lubrifiant.
10. 10. Tête (1) de foreuse hydraulique selon la revendication 9, dans laquelle la coiffe (40) est formée en un matériau poreux.
11. 11. Tête (1) de foreuse hydraulique selon l'une des revendications précédentes, comprenant en outre une paroi de protection (50) entourant les vérins de déplacement et reliant entre eux les corps amont (21) et aval (22) de la tête, ladite paroi étant déformable pour permettre le rapprochement et l'éloignement des corps amont et aval l'un de l'autre, ladite paroi étant formée en un matériau élastique ou en une pluralité d'anneaux télescopiques.
12. 12. Foreuse hydraulique (F), comprenant une tête (1) selon l'une des revendications précédentes, un train de tiges (2) reliant ladite tête à la surface du sol à forer, et un système de distribution de pression hydraulique (3) aux vérins, comprenant au moins un compresseur hydraulique (60) et une unité de commande (4) du ou des compresseurs, adaptée pour distribuer une pression hydraulique déterminée aux vérins de la tête.
13. 13. Procédé de forage d'un sol, mis en oeuvre au moyen d'une tête de foreuse selon l'une des revendications 1 à 11, le procédé comprenant les étapes consistant à : - déployer les éléments d'ancrage aval (32) de la tête pour ancrer le corps aval (22) de la tête au sol, déployer les vérins hydrauliques de déplacement (10) pour éloigner le corps amont (21) du corps aval (22), déployer les éléments d'ancrage amont (31) de la tête pour ancrer le corps amont (21) du vérin dans le sol, et rétracter les éléments d'ancrage aval (32), - rétracter les vérins de déplacement (10) de la tête (1) pour rapprocher les corps amont (21) et aval (22), le procédé de forage étant caractérisé en ce que l'étape de déploiement des vérins de déplacement comprend - l'application de pressions hydrauliques égales aux vérins de déplacement (10), de sorte que la direction de la tête de la foreuse suive des milieux du sol de moindre résistance, ou - l'application de pressions hydrauliques inégales aux vérins de déplacement, de manière à conférer à la tête de foreuse une direction prédéterminée.