FR3034805B1 - Procede de forage, procede de realisation d'un essai pressiometrique, ensemble correspondant - Google Patents

Abstract

Le procédé de forage dans un sol comprend l'étape suivante : - creusement d'un trou (6) longitudinal dans le sol (8), avec tubage du trou (6) simultanément par un tube (14) s'étendant sensiblement sur toute une longueur longitudinale du trou (6). Le tube comprend un tube interne (16) et un fourreau (18) tubulaire externe interposé entre le tube interne (16) et une paroi du trou (6), le procédé comprenant, après l'étape de creusement du trou (6), une étape de remontée au cours de laquelle le tube interne (16) est extrait hors du trou (6), le fourreau externe (18) restant en place à l'intérieur du trou (6).

Description

Procédé de forage, procédé de réalisation d’un essai pressiométrique, ensemble correspondant L'invention concerne en général tes procédés de forage, notamment pour tes sondages pressioméfrîques de type Ménard, pratiqués conformément à la norme NF P 94-110 de juillet 1991 (« te Norme »).

Plus précisément, l’invention concerne selon un premier aspect, un procédé de forage dans un sol, comprenant l’étape suivante : - creusement d’un trou longitudinal dans le sol, avec tubage du trou simultanément par un tube s’étendant sensiblement sur toute une longueur longitudinale du trou.

Un sondage pressiométrique est un ensemble d’opérations successives consistant en l’exécution d’un forage pressiométrique et en ia réalisation, dans ce forage, d’un ou plusieurs essais pressioméfrîques.

Un forage pressiométrique consiste à réaliser dans te terrain une excavation cylindrique à section transversale circulaire, dans laquelle est introduite la sonde pressiométrique. La qualité de l’essai pressiométrique et celle de te réalisation du forage préalable sont étroitement liées. Aussi, te Norme prescrit de réaliser l’essai pressiométrique par passes, les longueurs de passe ne devant pas dépasser des valeurs maximum fixées par la Norme. L’essai permet d’obtenir une caractéristique de déformabilité du sol, appelé te module pressiométrique Ménard ΕΜ= une caractéristique de résistance limite, appelée pression limite pressiométrique pi, et une pression caractéristique, appelée pression de fluage pressiométrique p?.

Deux types de sonde peuvent être employées selon la nature et l’état du terrain: - la sonde à gaine souple; - la sonde à gaine souple placée dans un tube fendu.

La résistance limite propre de la sonde pressiométrique, y compris le tube fendu éventuel, doit être la plus faible possible par rapport à la pression limite pressiométrique du terrain. La sonde doit être capable d’atteindre un taux de dilatation diamétrale de 50% par rapport à son diamètre au repos. La résistance limite propre de la sonde est égale à ia pression du liquide d’injection nécessaire pour atteindre le taux de dilatation de 50% dans l'air. Cette résistance limite propre doit typiquement être inférieure à 2,5 bars.

Pratiquement, la sonde à gaine souple nue est choisie en fonction du type de terrain. La résistance limite propre de la sonde à gaine souple nue doit typiquement être inférieure à 1,5 bars. Cette résistance limite propre est égale à la pression du liquide d’injection nécessaire pour atteindre te taux de dilatation de 50% dans l’air de la sonde à gaine souple nue.

Le tube fendu est un tube en acier, portant typiquement six fentes équidistantes. La nature et l’épaisseur du matériau sont choisies pour que la résistance limite propre du tube fendu seul ne dépasse pas 1 bar. Cette résistance limite propre est égale à la pression supplémentaire de liquide d'injection nécessaire pour que la sonde complète atteigne le taux de dilatation de 50% dans l’air, par rapport à une sonde à gaine souple nue. En d’autres termes, la résistance limite propre du tube fendu seul est égale à la différence entre la résistance limite propre de la sonde complète et la résistance limite propre de la sonde nue.

Le tube fendu joue un rôle de protection de la sonde contre les agressions du terrain, pendant la phase de descente de la sonde dans le trou de forage, puis pendant la phase de gonflement pour la réalisation de l’essai, et à la remontée.

Une technique de forage pressiométrique connue sous le nom de "Tube Fendu avec Enlèvement Simultané des Matériaux” (TFEM), a été développée pour s'affranchir de l'obligation du forage par passes, qui est la conséquence de l'absence de moyen de soutènement du trou après remontée du tube de forage. La technique TFEM permet de mettre en place un tel moyen de soutènement, simultanément ou immédiatement après l'attaque du terrain par l'outil de forage. Concrètement, la technique TFEM consiste à foncer dans le terrain, par battage ou vérinage, un tubage dont ia section basse est constituée d’un élément de tube fendu, conforme aux spécifications de la Norme pour les sondes à tube fendu. Pendant la pénétration, le tubage se comporte comme un carottier. Les matériaux qui pénètrent dans le tubage sont désagrégés et remontés en surface à l'aide d'outils ad hoc (rétrojets, outils rotatifs..). Une fois la pénétration maximale atteinte, la sonde pressiométrique à gaine souple est descendue au niveau de l’élément de tube fendu, puis les essais sont effectués en remontant pas à pas le tubage. Cette technique TFEM permet d'assurer un découpage précis du trou et un soutien parfait des parois du trou jusqu'à l'exécution des essais. Toutefois, dans la pratique, son utilisation a été très limitée en raison des problèmes de refus dans la plupart des terrains autres que les sables lâches et tes argiles molles, et du très faible rendement des outils de désagrégation des matériaux carottés par le tube.

Une amélioration des performances de la technique TFEM a été obtenue en l’associant avec la technique ODEX de forage avec tubage simultané du trou, couramment utilisée dans le domaine minier. La technique QDEX permet de forer te terrain avec un outil destructif opéré en fond du tubage par rotopercussion et, simultanément, de remonter les matériaux détruits vers la surface à l'aide d'un fluide de forage circulant à l'intérieur du tubage. Le tubage est descendu sans rotation.

Un tubage mis en œuvre par la technique ODEX doit résister aux contraintes imposées pendant la phase de forage, ce qui, dans les applications courantes où les éléments de tubage sont pleins (non fendus), ne pose pas de problème.

En revanche, dans le cas particulier de l'application à la technique TFEM, la présence, en partie basse du tubage, d'un élément de tube fendu pose un problème. En effet, conformément à la Norme, la résistance limite propre du tube fendu ne doit pas dépasser 1 bar. Cette valeur est sensiblement inférieure à la pression du fluide de forage circulant à l'intérieur du tubage. Ceci entraîne un risque d'ouverture des fentes de l’élément de tube fendu, et donc de passage du fluide de forage vers l'extérieur. Le fluide de forage peut alors circuler entre le tubage et la paroi du trou, ce qui risque de provoquer une désagrégation de la paroi du trou préjudiciable à la qualité du forage,

Dans ce contexte, l’invention vise à proposer un procédé de forage dans un sol qui soit mieux adapté à la réalisation des essais pressiométriques. A cette fin, l’invention porte sur un procédé de forage du type précité, caractérisé en ce que le tube comprend un tube interne et un fourreau tubulaire externe interposé entre le tube interne et une paroi du trou, le procédé comprenant, après l’étape de creusement du trou, une étape de remontée au cours de laquelle le tube interne est extrait hors du trou, le fourreau externe restant en place à l’intérieur du trou.

Le nouveau procédé permet donc de réaliser le forage avec une technique classique de forage avec tubage à l’avancement du type ODEX ou similaire, en ajoutant au tubage un fourreau à paroi mince descendu dans le terrain simultanément avec le tube interne. Une fois le forage terminé, le tube interne est remonté, alors que le fourreau est laissé en place dans le terrain, assurant le soutènement de la paroi du trou. Les équipements de forage peuvent donc être démobilisés à un stade précoce.

Les essais pressiométriques sont réalisés, le cas échéant, ultérieurement, avec le matériel d’essai approprié. La sonde pressioméfrique est descendue à l’intérieur du fourreau, jusqu’à la profondeur maximale requise pour les essais. Les essais pressiométriques sont alors réalisés à la remontée. Au niveau de chaque essai, le fourreau joue le rôle du tube fendu couramment mis en œuvre avec les sondes pressiométriques classiques. Le fourreau a donc deux fonctions : - le soutènement des parois du trou ; - pendant l’essai pressioméfrique, la protection de la sonde.

Pour satisfaire la première fonction, le fourreau externe 18 est en effet prévu pour ne pas se déformer sous l'effet d’une pression radiale extérieure comprise entre 0,2 et 2 bars , de préférence comprise entre 0,5 et 1,5 bars, appliquée par exemple sur une hauteur de 1 m. On entend par là qu’une telle pression appliquée par exemple par le terrain sur la surface externe du fourreau, ne va pas conduire à une rupture du fourreau, ou à une déchirure, ou à un enfoncement local de plus de 5 mm.

Pour satisfaire la seconde fonction, le fourreau externe 18 présente une résistance limite propre inférieure à 1 bar de préférence inférieure à 0,8 bar, encore de préférence inférieure à 0,8 bar. Comme décrit précédemment, la résistance limite propre du fourreau externe est égale à la différence la résistance limite propre.de la sonde complète (sonde pressiométrique + fourreau externe) et la résistance limite propre de la sonde pressiométrique sans le fourreau externe. Elle correspond à la pression de liquide d’injection supplémentaire à appliquer pour que ia sonde compiète atteigne un taux de dilatation de 50 % dans l’air, par rapport à la sonde pressiométrique seule sans le fourreau externe.

Ainsi, le tube interne relativement plus rigide confère une bonne résistance au tube pendant l'étape de creusement du trou, et évite toute déformation du tube. Après extraction de ce tube interne, seul le fourreau externe reste en place à l’intérieur du trou. Le fourreau externe est moins rigide, et oppose donc une résistance réduite au cours d’éventuels essais pressiométriques.

Typiquement, le tube interne présente une résistance interne propre supérieure à 1 bar définie comme précédemment, de préférence supérieure à 1,5 bar. Ceci provient notamment du fait que le tube interne est plein.

Le procédé peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérée(s) individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - le fourreau externe est en une matière plastique ; - le fourreau externe présente une épaisseur comprise entre 1 et 4 mm ; - le tube interne présente un diamètre externe, le fourreau externe présentant un diamètre interne, la différence entre le diamètre interne et le diamètre externe étant comprise entre 2 et 8 mm ; - le fourreau externe comporte des affaiblissements longitudinaux, répartis en périphérie du fourreau externe ; - les affaiblissements sont réalisés après mise en place du fourreau externe à l’intérieur du trou ; et - le fourreau externe est bloqué en position pendant l’étape de remontée.

Selon un second aspect, l’invention porte sur un procédé de réalisation d’un essai pressiométrique, le procédé comprenant : - une étape de forage d’un trou dans Se sol et une étape de remontée du tube interne, selon le procédé tel que décrit plus haut ; - une étape d’introduction d’une sonde pressiométrique dans le fourreau externe; - une étape mesure au cours de laquelle une cellule déformable de Sa sonde pressiométrique est gonflée par un fluide, la cellule sollicitant radialement le fourreau externe contre la paroi du trou.

Le procédé de réalisation d’un essai pressiométrique peut en outre prévoir que l’étape de mesure est répétée à plusieurs positions réparties longitudinalement le long du trou, en déplaçant la sonde pressiométrique successivement depuis un fond du trou vers une entrée du trou, le fourreau externe n’étant pas déplacé.

Selon un troisième aspect, l’invention porte sur un ensemble de forage dans un sol, l’ensemble comportant: - un dispositif de creusement, comprenant un outil de forage d’un trou longitudinal dans le sol ; - un tube adapté pour s’étendre sensiblement sur toute une longueur longitudinale du trou, le tube comprenant un tube interne et un fourreau tubulaire externe interposé entre Se tube interne et une paroi du trou ; - un dispositif de mise en place du tube dans le trou simultanément avec le creusement ; - un dispositif d’extraction, après creusement du trou, du tube interne hors du trou, le fourreau externe restant en place à l’intérieur du trou. L’ensemble de forage est prévu pour mettre en œuvre le procédé de forage décrit plus haut.

Inversement, le procédé de forage de l’invention est prévu pour être mis en œuvre par l’ensemble de forage ci-dessus. L’ensemble de forage de l’invention peut en outre présenter les caractéristiques ci-dessous : - le tube comprend une pluralité d’organes de liaison du fourreau externe et du tube interne l’un à l’autre, agencés pour que le tube interne soit lié longitudinalement au fourreau externe en translation vers un fond du trou, et soit libre longitudinalement par rapport au fourreau externe en translation vers une entrée du trou ; - le tube interne comprend une pluralité de tronçons de tube raccordés les uns aux autres par des virales de liaison internes ; - le fourreau externe comprend une pluralité de tronçons de fourreau raccordés les uns aux autres par des viroles de liaison externes ; " chaque organe de liaison étant porté par l'une d’une virole de liaison interne et d’une virole de liaison externe et coopérant avec l’autre d’une virole de liaison interne et d’une virole de liaison externe pour lier le tube interne longitudinalement au fourreau externe en translation vers le fond du trou.

Selon un quatrième aspect, l’invention porte sur un ensemble permettant la réalisation d’un essai pressiométrique, ledit ensemble comprenant : - l’ensemble de forage dans un sol décrit ci-dessus ; - une sonde pressiométrique susceptible d’être introduite dans le fourreau externe, comportant une cellule déformable ; - un dispositif prévu pour gonfler la cellule déformable à l’aide d’un fluide, de manière à ce que la cellule sollicite radialement le fourreau externe contre la paroi du trou. L’ensemble de réalisation de l’essai pressiométrique peut en outre comporter un dispositif permettant de déplacer la sonde pressiométrique successivement à plusieurs positions réparties longitudinalement le long du trou, depuis un fond du trou vers une entrée du trou, sans déplacement du fourreau externe. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description détaillée qui en est donnée ci-dessus, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles : - la figure 1 représente de manière schématique différentes étapes du procédé de réalisation d’un essai pressiométrique selon l’invention ; - la figure 2 est une représentation schématique simplifiée de l’étape de creusement du trou du procédé de la figure 1 ; et - la figure 3 est une représentation schématique agrandie du fourreau externe et du tube interne utilisés dans le procédé de l’invention. L’ensemble 2 représenté sur la figure 1 est destiné à la réalisation d’un essai pressiométrique, en vue de caractériser la nature et le comportement d’un sol. Ce sol peut être de tout type : sable, argile, roche molle, roche dure, etc.

Comme le montre la figure 1, l'ensemble 2 comporte les moyens destinés à forer un trou dans le sol, et des moyens destinés à la réalisation de l'essai pressiométrique proprement dit.

Il est à noter que le trou foré dans le sol pourrait être utilisé dans d’autres buts, différents de la réalisation d’un essai pressiométrique. II pourrait par exemple être utilisé pour réaliser une diagraphie, en rayons gammas ou en résistance électrique. Il pourrait également être utilisé pour réaliser des mesures sismiques. Pour ces types d’essais et de mesure, il est avantageux que le terrain soit le moins remanié possible, et que le tubage ne soit pas un tube d’acier de forte épaissseur.

Comme visible sur la figure 1, l’ensemble 2 comporte un dispositif 4 (figure 2) de creusement d’un trou 6 longitudinal dans le sol 8, et un dispositif 10 de mise en place d’un tube 14 dans le trou simultanément avec le creusement (figure 1a).

Le trou est typiquement d'orientation verticale. En variante, il est incliné par rapport à la verticale, ou môme horizontal.

Le trou est rectiligne. II est typiquement à section droite circulaire, ou sensiblement circulaire.

Du fait que le trou 6 est tubé simultanément au creusement, le tube 14 s’étend sensiblement sur toute la longueur longitudinale du trou 6. Le dispositif 10 est adapté pour enfoncer le tube 14 progressivement dans le trou 6, au fur et à mesure du creusement du trou 6.

Comme visible sur les figures 1 et 2, le tube 14 comprend un tube interne 18 relativement plus rigide, et un fourreau tubulaire externe 18, relativement moins rigide interposé entre le tube interne 16 ef une paroi 19 du trou.

Le tube interne et le fourreau externe s’étendent l’un et l’autre sensiblement sur toute la longueur longitudinale du trou.

Comme le montre la figure 1, l’ensemble de forage 2 comporte en outre un dispositif d’extraction 20 prévu pour, après creusement du trou 10, remonter le tube interne 16 hors du trou, le fourreau externe 18 restant en place à l’intérieur du trou 10 (figure 1b).

Le tube interne 16 est en un matériau métallique, par exemple en acier, ii présente une épaisseur supérieure à 2 mm. Typiquement, il présente une épaisseur comprise entre 2 et 10 mm. Dans l’exemple représenté, sur la figure 3, il présente une épaisseur de 7 mm. II est plein.

Le fourreau externe 18 est typiquement en une matière plastique, de préférence une matière plastique rigide et cassable.. Par exemple, ii est en polycarbonate ou en acétate. Il présente une épaisseur typiquement comprise entre 1 et 4 mm, par exemple entre 2 et 3 mm. Dans l’exemple représenté sur la figure 3, ie fourreau présente une épaisseur de 2 mm.

De manière à permettre une extraction sans difficulté du tube interne, la différence entre le diamètre interne du fourreau et le diamètre externe du tube est comprise entre 2 et 8 mm. Dans l’exemple représenté, cette différence vaut 4 mm.

Par ailleurs, le diamètre externe du fourreau 18 est choisi seulement légèrement inférieur au diamètre interne nominal du trou à forer. Typiquement, la différence entre ie diamètre interne nominal du trou et le diamètre externe du fourreau est comprise entre 1 et 8 mm, et vaut 4 mm dans l’exemple représenté sur la figure 3. En pratique, la paroi du trou tend s’affaisser légèrement avec le temps, de telle sorte que le terrain vient en contact avec le fourreau externe.

Le dispositif de creusement 4 est de tout type approprié. Typiquement, le dispositif de creusement comprend un outil 21 de forage par roto-percussion, du type représenté sur ia figure 2. L’outil 21 comprend une tête de forage 22 montée rotative sur le tube interne 16, un dispositif 24 d’entrainement en rotation de la tête de forage 22 par rapport au tube interne 16, et un dispositif 26 prévu pour transmettre une percussion longitudinale à la tête de forage 22 à travers le tube interne 16.

La tête de forage 22 est de tout type adapté en fonction du terrain. Elle est montée sur une extrémité inférieure 28 du tube interne. Elle fait saillie longitudinalement vers le fond du trou 10 par rapport au tube interne et au tube externe. La tête de forage 22 est typiquement guidée en rotation par rapport au tube interne par des reliefs ménagés sur la surface interne de ce tube, tels que les nervures 30 représentée sur la figure 2.

Le dispositif d’entrainement 24 comporte typiquement un moteur situé hors du trou 10, et un train de tiges 31 transmettant le couple du moteur à la tête de forage 22. L’extrémité intérieure du train de tiges 31 est rigidement fixée à la tête de forage 22. Le train de tiges 31 est entraîné en rotation par le moteur.

Le dispositif de percussion 26 est de tout type adapté. Les percussions générées par le dispositif 26 sont transmises à Sa tête de forage par le train de tiges 31, celui-ci transmettant les percussions à son tour au tube interne 16 de manière à tirer celui-ci vers le fond du trou au fur et à mesure de l’avancement du forage. Alternativement, ou en plus, les percussions générées par le dispositif 26 sont transmises directement au tube interne 16, le tube interne 16 transmettant à son four les percussions à la tête de forage 22.

Le dispositif de creusement 4 comporte typiquement une unité (non représentée) d’injection d’un fluide de forage à l’intérieur du tube interne 16. Le fluide de forage permet d’évacuer des matériaux excavés par la tête de forage.

Comme visible sur la figure 3, 1e tube interne 16 comporte une pluralité de tronçons de tube 32, raccordés les uns aux autres par des viroles 34 de liaison interne. Chaque tronçon de tube 32 présente les dimensions énoncées ci-dessus, et est réalisé dans le matériau indiqué ci-dessus.

Le tube interne 16, et plus particulièrement chacun de ces tronçons 32, est plein. On entend par là que le tube interne ne comporte pas de fente, d’ouverture ou de lumière, découpées dans Se tube interne. Ainsi, le fluide de forage est confiné à l’intérieur du tube interne 16 et ne peut pas circuler entre le tube interne et ia paroi du tube 10.

La virole de liaison interne 34 peut être de tout type adapté.

Dans l’exemple représenté, chaque tronçon 32 présente un filetage externe 35 à son extrémité supérieure 38. L’extrémité supérieure 36 présente une épaisseur réduite, la surface externe du tronçon 32 étant creusée au droit de l’extrémité supérieure 36, L’extrémité inférieure 38 du tronçon 32 présente un filetage interne 40. L’extrémité inférieure 38 présente une épaisseur réduite, par creusement de te face interne du tronçon 32 au niveau de l’extrémité 38.

Chaque virole de liaison interne comporte une portion tubulaire centrale 42, prolongée longitudinalement vers le haut par une portion tubulaire supérieure 44 et vers le bas par une portion tubulaire inférieure 46. La portion tubulaire supérieure 44 porte un filetage externe 48, destiné à coopérer avec le filetage interne 40 de l’extrémité inférieure d’un tronçon de tube 32, La portion tubulaire inférieure 46 porte quant à elle un filetage interne 50 destiné à coopérer avec 1e filetage externe 34 de l’extrémité supérieure d’un autre tronçon de tube 32.

Comme visible sur la figure 3, la portion tubulaire centrale 42 présente sensiblement la même épaisseur que les tronçons de tube 32. Par ailleurs, l’épaisseur cumulée de la portion tubulaire supérieure 44 et de l’extrémité inférieure 38 correspond sensiblement à l’épaisseur d’un tronçon de tube 32. De même, l’épaisseur cumulée de la portion tubulaire inférieure 46 et de l’extrémité supérieure 36 correspond sensiblement à l’épaisseur d’un tronçon de tube 32. Ainsi, chaque virole de liaison interne 34 s’inscrit exactement dans le prolongement des deux tronçons 32 raccordés par ladite virole 34.

Le fourreau externe 18 comprend lui aussi une pluralité de fronçons de fourreau 52, raccordés les uns aux autres par des viroles de liaison externe 54. Chaque virole de liaison externe 54 présente une forme cylindrique. Elle est délimitée longitudinalement vers le fond du trou et vers l’entrée par des tranches inférieure et supérieure 56 et 58, dans lesquelles sont ménagées des rainures, respectivement 60, 62. Les rainures 60, 62 sont sensiblement cylindriques. La rainure 60 est prévue pour recevoir une extrémité longitudinale supérieure d’un tronçon de fourreau 52. La rainure 62 est prévue pour recevoir une extrémité longitudinale inférieure d’un autre tronçon de fourreau.

Le dispositif de mise en place du tube 10 est prévu pour, au cours de l’étape de creusement, introduire les tronçons de tube 32 et les tronçons de fourreau 52 un par un dans le trou 6, au fur et à mesure de l’avancement du forage. Une virole de liaison interne 34 est interposée entre deux tronçons de tubes 32 successifs. De même, une virole de liaison externe 54 est interposée entre deux tronçons de fourreau 52 successifs.

Par ailleurs, et comme visible sur la figure 3, le tube 14 comprend une pluralité d’organes de liaison 64 du fourreau externe 18 et du tube interne 16 l’un à l’autre, agencés pour que le tube interne 16 soit lié longitudinalement au fourreau externe 18 en translation vers le fond du trou 10, et soit libre longitudinalement par rapport au fourreau externe 18 en translation vers l’entrée du trou.

Ainsi, pendant le creusement du trou 10, c’est le tube interne 16 qui entraîne le fourreau externe 18 vers le fond du trou, au fur et à mesure de l’avancement du forage.

Cet avancement résulte par exemple des percussions appliquées à ia tête de forage ou au tube interne.

Ces percussions ne sont pas appliquées au fourreau externe, de telle sorte que celui-ci n’est pas endommagé par les percussions.

Dans l'exemple représenté, chaque organe de liaison 84 est porté par une virole de liaison interne 34, et coopère avec une virole de liaison externe 54 pour lier le tube interne 18 au fourreau externe 18 en translation longitudinalement vers ie fond du trou.

En variante, chaque organe de liaison 64 est porté par une virole de liaison externe 54 et coopère avec une virole de liaison interne 34.

Dans l’exemple représenté, chaque organe 84 comporte un verrou 88 monté pivotant sur une virale de liaison interne 34 autour d’un axe 88. Le verrou 66 est mobile en rotation autour de l’axe 68, entre une position escamotée à l’intérieure d’un logement 70 ménagé dans la virole de liaison interne 34, et une position de blocage, dans laquelle le verrou 86 fait saillie hors du logement 70.

Dans la position escamotée, le verrou est entièrement logé dans le logement 70,. Dans la position de blocage, le verrou 66 s’étend, à partir de l’axe 68, longitudinalement vers le fond du trou, ef radialement vers le fourreau externe. Une extrémité 74 du verrou, opposée à Taxe 68, fait saillie radialement par rapport à la surface 72 hors du logement 70.

Comme visible sur la figure 3, l’extrémité 74 est engagée dans une concavité 76 creusée dans une surface radialement interne de la virole de liaison externe 54.

Un ressort de rappel, non représenté, sollicite le verrou 68 vers sa position de blocage.

Le dispositif 20 prévu pour l’extraction du tube interne hors du trou 6 comporte de préférence des moyens 83 pour bloquer le fourreau externe 18 en place à l’intérieur du trou, pendant l’extraction du tube interne 16. Ce blocage est typiquement réalisé en tête, au niveau de l’extrémité du fourreau externe 18 située à l’entrée du trou. Le blocage est réalisé par tout moyen adapté. Il est à noter que la pression exercée par le terrain sur le fourreau externe contribue à bloquer le fourreau externe 18 en place à l’intérieur du trou, pendant l’extraction du tube interne 16. L’ensemble 2 comporte encore une sonde pressiométrique 86, de taille adaptée pour être introduite dans le fourreau externe 18 (figure 1c). La sonde pressiométrique 86 comporte une cellule déformable radialement 88, une unité 90 d’alimentation de la cellule 88 en un fluide incompressible, et un contrôleur 92. L’unité 90 est prévue pour alimenter la cellule déformable 88 en fluide à une pression qui peut varier dans une plage prédéterminée. Le contrôleur 92 pilote l’unité 90 selon un programme prédéterminé, et fait varier la pression à l’inférieur de la cellule 88 en fonction du temps, selon une courbe pression-temps prédéterminée enregistrée dans 1e contrôleur 92. L’ensemble 2 comporte encore un dispositif 94 permettant de déplacer 1a sonde pressiométrique 86, longitudinalement le long du trou 6, à l’intérieur du fourreau externe 18. La sonde pressiométrique 86 peut ainsi être placée successivement à plusieurs positions réparties le long du trou, et réaliser un essai pressiométrique à chacune desdites positions.

De manière à faciliter Sa déformation du fourreau externe18 à chaque essai pressiométrique, le fourreau externe 18 comporte avantageusement des affaiblissements 96, répartis longitudinalement le long du fourneau externe 18. Ces affaiblissements contribuent à faire que le fourreau externe 18 présente une résistance limite propre inférieure à 1 bar. En revanche, il est important de noter que ces affaiblissements ne dégradent pas ia résistance du fourreau à la compression.

Par exemple, les affaiblissements 96 sont des fentes ménagées dans le fourreau externe. En variante, ce sont des lignes de moindre épaisseur de matière, facilitant le déchirement du fourreau externe.

Par exempte, les affaiblissements 96 sont réalisés avant mise en place du fourreau externe à l’intérieur du tube, typiquement lors de la fabrication du fourreau externe.

En variante, les affaiblissements 96 sont réalisés après mise en place du fourreau externe à l’intérieur du trou. Par exemple, la sonde pressiométrique 86 est équipée de couteaux, agencés de manière à créer les affaiblissements dans te fourreau externe 18 quand la sonde pressiométrique 88 se déplace le long du fourreau externe.

Les affaiblissements 96 sont par exemple réalisés sur toute la longueur du fourreau externe 18. En variante, ils sont réalisés seulement au niveau des positions où doivent être réalisés les essais pressiométriques.

En variante, te fourreau externe ne compte pas d’affaiblissement, la résistance limite propre du fourreau étant obtenue en choisissant de manière appropriée l’épaisseur et ia nature du matériau.

Le procédé de l’invention va maintenant être décrit.

Le procédé comporte une étape de creusement du trou 6 dans le soi avec un tubage du trou 6 simultanément par le tube 14 (figure 1a et figure 2).

Le tube 14 est mis en place progressivement, au fur et à mesure que te trou 6 est creusé.

Le tube 14 s’étend en permanence sur toute la longueur longitudinale du trou 6.

Des tronçons de tube 32 et des tronçons de fourreau 52 sont ajoutés dans te trou 6, pour constituer le tube interne et Se fourreau externe, au fur et à mesure du forage. Entre chaque paire de tronçons de tube 32 consécutifs, une virole de liaison interne 34 est interposée. De même, entre chaque paire de tronçons de fourreau 52 consécutifs, une virole de liaison externe 54 est placée.

Les tronçons de tube 32 et les tronçons de fourreau 52 présentent longitudinalement sensiblement la même longueur. Ainsi, les viroles de liaison interne 34 et les viroles de liaison externe 54 sont toujours placées en vis-à-vis l’une de l’autre.

Les viroles de liaison interne 34 et les viroles de liaison externe 54 sont orientées ciroonférentiellement de telle sorte que chaque organe de liaison 64 soit en prise dans une concavité 76,

Au cours de l’étape de creusement, quand celle-ci est réalisée à l’aide de l’outil de forage par roto-percussion 20 du type représenté sur la figure 2, la tête de forage 22 est entraînée en rotation par rapport au tube interne 16 par le dispositif 24. Le tube interne 16 est fixe en rotation par rapport au sol. La tête de forage 22 est entraînée en rotation par le train de tiges 31.

Au fur et à mesure de l’avancement du forage, de nouvelles tiges sont ajoutées au train de tiges 31.

Par ailleurs, des percussions sont appliquées à la tête de forage 22 par te dispositif 26 prévu à cet effet. Les percussions sont transmises au tube interne 16 par Sa tête de forage 22, et/ou sont directement appliquées au tube interne 16 par te dispositif 26.

Ainsi, au cours du forage, la tête de forage 22 et le tube interne 16 progressent ensemble le long du trou 6.

Le tube interne 16, au cours de son déplacement longitudinalement vers le fond du trou 6, entraîne le fourreau externe 18, via les organes de liaison 64.

En effet, les extrémités 74 de chaque verrou 66 appuient sur un fond de la concavité 76, et sollicitent ainsi le manchon externe 18 longitudinalement vers le fond du trou. L’orientation du verrou 66 permet la transmission de cet effort.

Le procédé comporte encore, après l’étape de creusement du trou 6, une étape de remontée (figure 1b) au cours de laquelle le tube interne 16 est extrait hors du trou 6, le fourreau externe 18 restant en place à l’intérieur du trou 6.

Le tube interne 16 est déplacé longitudinalement vers l’entrée du trou 6, par te dispositif 20 prévu à cet effet. Les tronçons de tube 32 sont démontés au fur et à mesure qu’ils sortent du trou 8.

Les organes de liaison 64 ne s'opposent pas au déplacement du tube interne 16 par rapport au fourreau externe 18. Du fait de l'orientation des verrous 88, le mouvement longitudinal du tube interne 16 par rapport au fourreau externe 18 vers S’entrée du trou 6 provoque le déplacement des verrous 86 vers leurs positions escamotés à l’inférieur des logements 70.

Pendant l’étape de remontée, te fourreau externe 18 est bloqué en position à l’intérieur du trou 6 par tes moyens 83 prévus à cet effet, et également par la pression exercée par le terrain.

Le procédé comporte, après l’étape de remontée, une étape d’introduction de te sonde pressiométrique 86 dans ie fourreau externe 18 (figure 1c), suivi d’une ou plusieurs étapes de mesure (figure 1d). L’étape de mesure est répétée à plusieurs positions réparties longitudinalement le long du trou 6.

La première étape de mesure est effectuée en plaçant la sonde pressiométrique 86 au fond du trou 8, ia sonde pressiométrique 86 étant ensuite déplacée successivement depuis te fond du trou 6 vers l’entrée du trou 8. Le fourreau externe 18 n’est pas déplacé entre les étapes de mesure. II reste en place, à te même position.

Ainsi, te première étape de mesure est effectuée avec te sonde 86 au fond du trou 8, te seconde étape de mesure est effectuée immédiatement au-dessus de ia première étape de mesure, la troisième étape de mesure immédiatement au-dessus de la seconde étape de mesure, et ainsi de suite jusqu’à l’entrée du trou 6.

Entre deux étapes de mesure, la sonde pressiométrique 86 est déplacée par le dispositif 94 prévu à cet effet. A chaque étape de mesure, la cellule déformable 88 de la sonde pressiométrique est gonflée par te dispositif 90, celui-ci injectant un fluide incompressible dans te cellule 88. Le dispositif de contrôle 92 pilote ie dispositif 90, de telle sorte que celui-ci gonfle ia cellule déformable suivant une courbe pression-temps prédéterminée.

La cellule 88 en gonflant vient se plaquer radialement contre te fourreau externe et sollicite celui-ci contre te paroi du trou. Ainsi, te cellule 88 va déformer de manière permanente le fourreau externe, comme illustré sur la figure 1. La déformation du fourreau externe est facilitée par les affaiblissements 96.

Le dispositif de contrôle 92 enregistre le volume injecté en fonction de la pression. Les caractéristiques du sol sont ensuite calculées à partir des valeurs enregistrées.

Le procédé et l’ensemble permettant de mettre en œuvre ce procédé, présente de nombreux avantages.

Du fait qu’un tubage est mis en place dans le trou pendant le creusement de ce trou, il ne se produit pas de décompression de terrain au voisinage du trou ou d’effondrement du trou. Le fait que le tube comporte un tube interne relativement rigide permet d’introduire ce tube dans 1e trou au moment du forage, sans que 1e tube soit endommagé. Le fait que le tube interne relativement plus rigide est extrait hors du trou en ne laissant en place que le fourreau externe relativement moins rigide, permet d’améliorer la qualité des résultats d’éventuels essais pressiométriques. Le fourreau externe en effet se déforme facilement quand la sonde pressiométrique est gonflée.

Par ailleurs, le fourreau externe est suffisamment rigide pour empêcher l’effondrement du trou. Les contraintes appliquées par les parois du trou sur le fourreau externe sont modérées, La géométrie circulaire du fourreau externe lui confère une bonne résistance vis-à-vis des pressions radiales, en dépit de sa faible épaisseur.

Le procédé ci-dessus permet de mettre en place le fourreau externe immédiatement à proximité de la paroi du trou, typiquement à moins de 4 mm de la paroi du trou, et de préférence à moins de 2 mm de la paroi du trou. Ceci limite le remaniement des matériaux à la périphérie du trou, et garantit une bonne représentativité d’éventuels essais pressiométriques.

Le fait que le tube interne soit plein fait que le fluide de forage ne peut pas circuler entre le tube interne et la paroi du trou, ce qui contribue à Sa bonne qualité du forage.

Le fait d’utiliser un outil de forage par roto-percussion, avec une tête de forage montée rotative sur le tube interne et un dispositif transmettant des percussions à la tête de forage et/ou au tube interne permet de forer de manière très efficace, à travers tout type de sol. Un tel outil permet également de mettre en place le tube de manière quasi instantanée à l’arrière de l’outil de forage. Le tube ne tourne pas mais se déplace en translation, de telle sorte que les matériaux à la périphérie du trou ne sont pas remaniés.

Les organes de liaison du fourreau externe et du tube interne l’un à l’autre permettent au tube interne d’entraîner le fourreau externe en translation vers le fond du trou, tout en permettant une extraction facile du tube interne hors du trou, sans entraîner le fourreau externe. L’utilisation d'un fluide lubrifiant pendant l’étape de remontée du tube interne contribue aussi à ce résultat.

Il est à noter que le procédé et l’ensemble de forage de l'invention peut être utilisé pour d’autres applications que des essais pressiométriques, par exempte pour des diagraphies ou des essais sismiques.

Claims (13)

1. REVENDICATIONS

   1. Un composant tubulaire équipé (1) comprenant une surface intérieure (2), une surface extérieure (3) et un axe principal (X), une antenne intérieure (4) située du côté de ia surface intérieure (2), une antenne extérieure (5) située du côté de la surface extérieure (3).
2. 2. Composant tubulaire équipé selon la revendication 1 et comprenant une ouverture (6) s'étendant de la surface extérieure (3) et débouchant sur la surface intérieure (2), un conducteur électrique s'étendant dans ladite ouverture (6).
3. 3. Un composant tubulaire équipé selon la revendication 2 dans lequel l'ouverture (6) comprend une surface d’étanchéité de type métal-métal (57).
4. 4. Un composant tubulaire équipé (1) selon l'une des revendications 1 à 3 comprenant un module capteur (12).
5. 5. Un composant tubulaire équipé selon la revendication 4 dans lequel le module capteur (12) comprend au moins un capteur choisi parmi un capteur de pression, un capteur de température, un capteur de débit de fluide, un capteur de pH, un capteur de concentration en sulfure de dihydrogène, en dioxyde de carbone, en chlorures ou en eau,
6. 6. Un composant tubulaire équipé selon la revendication 4 dans lequel le module capteur (12) comprend un capteur de pression, un capteur de température, un capteur de débit de fluide,
7. 7. Un composant tubulaire équipé selon l'une des revendications 4 à 6 dans lequel le module capteur (12) est agencé sur la surface extérieure du composant tubulaire équipé.
8. 8. Un composant tubulaire équipé selon l'une des revendications 1 à 6 comprenant en outre un module de communication (12) comprenant une électronique agencée pour émettre un signal de données au travers d'une antenne intérieure (4) ou extérieure (6).
9. 9. Composant tubulaire équipé selon l'une des revendications précédentes dans lequel l'antenne intérieure (4) est un bobinage intérieur d'un fil conducteur et l'antenne extérieure (6) est un bobinage extérieur d'un fil conducteur.
10. 10. Un composant tubulaire équipé selon l'une des revendications précédentes comprenant un renfort externe (9) sur la surface extérieure pour protéger l'antenne inférieure (4) de débris et du flux de fluides circulant à l'extérieur de la colonne.
11. 11. Line structure de puits de pétrole ou gaz comprenant au moins une première et une deuxième colonnes tubulaires et au moins un premier et un deuxième composants tubulaires équipés selon l'une des revendications précédentes, ie premier composant tubulaire équipé étant monté sur une première colonne tubulaire et le deuxième composant tubulaire équipé étant monté sur une deuxième colonne tubulaire, ia première colonne tubulaire étant directement adjacente et concentrique de la deuxième colonne tubulaire filetée,
12. 12. Une structure de puits de pétrole ou gaz et comprenant plus de deux composants tubulaires équipés selon l'une des revendications 1 à 10, comprenant un premier composant tubulaire équipé dans lequel l'antenne intérieure est une première antenne intérieure, l'antenne extérieure est une première antenne extérieure, et comprenant un deuxième composant tubulaire équipé, dans lequel l'antenne intérieure est une deuxième antenne intérieure, l'antenne extérieure est une deuxième antenne extérieure, le premier composant tubulaire étant monté à une profondeur donnée dans une première colonne du puits de pétrole ou gaz, le deuxième composant tubulaire étant monté sur une deuxième colonne dudit puits de pétrole ou gaz adjacente à la première colonne, à ladite profondeur donnée, de manière à permettre la transmission d'on signal entre les premier et deuxième composants tubulaires équipés.
13. 13. Méthode de surveillance et de communication dans un puits de pétrole ou gaz comprenant les étapes de ; - mesurer à une certaine profondeur des conditions de température et de pression dans un premier espace annulaire avec un premier module capteur (12) disposé sur un premier composant tubulaire équipé (1) selon l'une des revendications 1 à 9, - mesurer à ladite certaine profondeur des conditions de température et de pression dans un deuxième espace annulaire avec un deuxième module capteur disposé sur un deuxième composant tubulaire équipé, - transmettre les données mesurées par le deuxième module capteur du deuxième composant tubulaire équipé au premier composant tubulaire équipé (1).