FR3097588A1 - Machine pour forer un sol recouvert d’une couche poreuse, et procédé correspondant - Google Patents
Machine pour forer un sol recouvert d’une couche poreuse, et procédé correspondant Download PDFInfo
- Publication number
- FR3097588A1 FR3097588A1 FR1906753A FR1906753A FR3097588A1 FR 3097588 A1 FR3097588 A1 FR 3097588A1 FR 1906753 A FR1906753 A FR 1906753A FR 1906753 A FR1906753 A FR 1906753A FR 3097588 A1 FR3097588 A1 FR 3097588A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- protection tube
- drilling
- machine
- porous layer
- drill pipe
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims abstract description 135
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 239000002689 soil Substances 0.000 title claims abstract description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 79
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 18
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 45
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims description 6
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims description 3
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 7
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 7
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 4
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 4
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000011440 grout Substances 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
- E21B7/20—Driving or forcing casings or pipes into boreholes, e.g. sinking; Simultaneously drilling and casing boreholes
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Machine pour forer un sol recouvert d’une couche poreuse, et procédé correspondant L’invention concerne une machine pour forer, sous circulation de fluide, un sol (S) recouvert d’une couche poreuse (P) dans laquelle la machine comporte : - une tête d’entraînement (14) pour entraîner en rotation une tige de forage (18), et - des moyens de circulation d’un fluide de forage configurés pour injecter un fluide de forage à travers la tige de forage (18). La machine est également configurée pour insérer, à travers la couche poreuse (P), un tube de protection (22) s’étendant autour de la tige de forage (18) et laissant un espace tubulaire intercalaire (29) entre la tige de forage (18) et le tube de protection (22), et dans laquelle la machine comprend également des premiers moyens de récupération (30) du fluide de forage configurés, lors de l’insertion du tube de protection (22) à travers la couche poreuse (P), pour aspirer, depuis l’extrémité supérieure du tube de protection (22), le fluide de forage issu de la tige de forage et présent à l’extrémité inférieure du tube de protection (22). L’invention concerne également un train-travaux comportant une telle machine pour forer, et le procédé de forage correspondant. Figure pour l’abrégé : Fig. 3
Description
La présente invention concerne le domaine des techniques de forage dans le sol, et plus particulièrement les techniques de forage dites de petite perforation sous circulation de fluide.
Il est connu, pour installer dans un sol un ancrage, c’est-à-dire un micro-pieu, de réaliser d’abord un forage en entrainant en rotation un outil de coupe qui va excaver le sol. Pendant le forage, on injecte en général un liquide, appelé fluide de forage, afin de refroidir et lubrifier l’outil de coupe et d’évacuer les déblais.
On dispose ensuite une armature dans le forage, ou bien on laisse l’outil dans le forage avec sa tige d’entraînement, avant d’y injecter un coulis de scellement.
Toutefois, une telle technique de forage sous circulation de fluide peut endommager le sol du lieu de travail, ou plateforme, notamment en raison des infiltrations du fluide de forage tout autour du forage et en raison des contraintes mécaniques s’exerçant au niveau de la couche de surface. Cela est particulièrement problématique dans le cas des sols présentant une couche poreuse devant être préservée tout autour du forage, tel que les forages sur des installations ferroviaires qui présentent une couche supérieure de ballast.
Une solution pour protéger une plateforme contre les infiltrations est de récupérer le fluide en tête de forage. Une telle solution se fait généralement en creusant une fosse dans laquelle une aspiration (pompe) est plongée. Alternativement, il existe aussi des bacs percés au droit du forage et muni d’une bouche d’aspiration, ce qui permet d’éviter le creusement de la fosse.
Toutefois, le creusement d’une fosse ou l’installation de bacs percés au droit du forage est contraignant et rend le forage dépendant de la bonne réalisation d’étapes antérieures.
Par ailleurs, afin de protéger la couche de terrain de surface, il est également possible d’utiliser un tubage sur la couche concernée.
Toutefois, pour que l’étanchéité par tubage soit efficace, il faut généralement utiliser un matériel muni d’une double tête, c’est-à-dire permettant une mise en rotation indépendante du tube et de la tige. Or, un tel matériel à double tête est onéreux et volumineux, ce qui limite sa facilité de déplacement.
La présente invention vise à résoudre les différents problèmes techniques énoncés précédemment. En particulier la présente invention vise à proposer une machine permettant de limiter les infiltrations de fluide de forage et de préserver la couche supérieure du sol foré. Plus précisément, la présente invention vise à proposer une machine de forage permettant de ne pas déstructurer la plateforme et ne nécessitant pas de pose d’un bac de récupération.
Ainsi, selon un aspect, il est proposé une machine pour forer, sous circulation de fluide, un sol recouvert d’une couche poreuse, par exemple une couche de ballast. La machine comporte une tête d’entraînement pour entraîner en rotation une tige de forage, et des moyens de circulation d’un fluide de forage configurés pour injecter un fluide de forage à travers la tige de forage.
La machine est également configurée pour insérer, à travers la couche poreuse, un tube de protection s’étendant autour de la tige de forage et laissant un espace tubulaire intercalaire entre la tige de forage et le tube de protection. La machine comprend également des premiers moyens de récupération du fluide de forage configurés, lors de l’insertion du tube de protection à travers la couche poreuse, pour aspirer, depuis l’extrémité supérieure du tube de protection, le fluide de forage issu de la tige de forage et présent à l’extrémité inférieure du tube de protection.
Ainsi, la machine selon la présente invention utilise un tubage de protection, en plus de la tige de forage, sans utiliser de double tête, pour conserver l’intégrité de la plateforme, et notamment de la couche poreuse, et assure l’étanchéité par une aspiration continue en tête de tubage. Il est alors possible d’avoir une utilisation autonome de la machine ne nécessitant pas d’étape antérieure, telle que la mise en place d’une fosse ou de bacs percés, tout en limitant les infiltrations de fluide de forage, notamment dans la couche poreuse.
Préférentiellement, la machine comprend également des deuxièmes moyens de récupération du fluide de forage, les deuxièmes moyens de récupération étant configurés pour évacuer le fluide de forage issu de la tige de forage et ressortant par l’extrémité supérieure du tube de protection lorsque le tube de protection est positionné à travers la couche poreuse.
Lorsque la couche poreuse a été traversée, le tube de protection reste en place, pour continuer d’isoler le forage, et notamment la circulation de fluide de forage, de la couche poreuse. D’ailleurs, le tube de protection est désolidarisé de la machine, et notamment de la tête d’entraînement. Dans le même temps, l’outil de forage continue de creuser, sous la couche poreuse, avec une circulation de fluide : ce dernier est alors récupéré à travers l’espace tubulaire intercalaire entre le tube de protection et la tige de forage.
Préférentiellement, les premiers et deuxièmes moyens de récupération comportent une pompe commune et un moyen de liaison configuré pour relier la pompe commune aux premiers moyens de récupération lors de l’insertion du tube de protection à travers la couche poreuse, et pour relier la pompe commune aux deuxièmes moyens de récupération lorsque le tube de protection est positionné à travers la couche poreuse.
Comme indiqué précédemment, le fluide de forage n’est pas récupéré de la même façon dans les différentes étapes du forage, notamment parce que le tube de protection est inséré progressivement avec la tige de forage dans un premier temps, puis reste statique dans un deuxième temps, lorsqu’il est positionné au travers de la couche de forage. Ainsi, les moyens de récupération utilisés sont différents selon les étapes de forage, mais peuvent être reliés à des mêmes moyens de pompage afin de limiter les coûts et le volume de la machine.
Préférentiellement, les deuxièmes moyens de récupération sont configurés pour être positionnés à l’extrémité supérieure du tube de protection lorsque le tube de protection est positionné à travers la couche poreuse, les deuxièmes moyens de récupération comportant un réservoir, de préférence en forme de couronne, dans lequel vient se verser le fluide de forage ressortant du tube de protection, et un joint périphérique, de préférence circulaire, venant créer une étanchéité entre le réservoir et la paroi extérieure du tube de protection.
Une fois le tube de protection positionné à travers la couche poreuse, l’extrémité supérieure de celui-ci vient généralement affleurer la surface du sol foré. Ainsi, le fluide de forage injecté au niveau de l’outil de forage peut remonter seul, sous l’effet de la pression et/ou du débit, jusqu’à ladite extrémité supérieure du tube de protection. Il ne suffit plus alors, pour récupérer ce fluide de forage, que de le recueillir dans un réservoir situé à l’extrémité supérieure du tube de protection, et de l’aspirer avec une pompe.
Préférentiellement, le joint périphérique est un joint gonflable. Le joint gonflable permet une installation aisée à l’extrémité supérieure du tube de protection, tout en garantissant une étanchéité voulue grâce au contrôle de la pression appliquée dans le joint gonflable.
Préférentiellement, la tête d’entraînement est configurée pour entraîner également en rotation le tube de protection, de préférence en même temps que la tige de forage, lors de l’insertion du tube de protection à travers la couche poreuse.
L’entraînement en rotation du tube de protection permet de faciliter son insertion dans le sol, et notamment à travers la couche poreuse, en même temps que la tige de forage. Un tel entraînement ne nécessite pas de matériel double tête, mais peut être effectué de manière simultanée avec la tige de forage. Une fois le tube de protection positionné, il suffit alors de le désolidariser de la tête d’entraînement pour le laisser en place, et de continuer uniquement avec la tige de forage.
Préférentiellement, la tête d’entrainement comporte des moyens de montage de la tige de forage, présentant un premier diamètre déterminé, et des moyens de montage du tube de protection, présentant un deuxième diamètre déterminé supérieur au premier diamètre déterminé.
Dans un tel mode de réalisation, la tige de forage et le tube de protection sont montés sur la tête par des moyens de montage pouvant différer uniquement par leur diamètre. On facilite ainsi l’utilisation de la machine, en permettant des procédures d’installation et de retrait qui sont similaires pour le tube de protection et la tige de forage.
Préférentiellement, les premiers moyens de récupération du fluide sont montés sur la tête d’entraînement, par exemple au-dessus des moyens de montage du tube protection.
Un tel montage des premiers moyens de récupération sur la tête d’entraînement permet de garder l’aspiration à l’extrémité supérieure du tube de protection pendant toute la durée d’enfoncement dudit tube de protection à travers la couche poreuse et la couche sous-jacente.
Selon un autre aspect, il est également proposé un train travaux comprenant une machine pour forer un sol recouvert d’une couche poreuse telle que décrite précédemment.
Comme indiqué précédemment, la machine pour forer a été conçue de manière à permettre l’utilisation d’un matériel standard, et non du matériel lourd comme une double tête ou bien du matériel spécifique en doublon pour le tube protecteur d’une part et pour la tige de forage d’autre part. Il devient alors possible de l’installer sur un véhicule ferroviaire, tel qu’un train-travaux, pour pouvoir la déplacer le long de chantier, au fur et à mesure de l’avancée des travaux.
Préférentiellement, le train travaux comprend un réservoir de fluide de forage relié à la tête d’entraînement, des moyens d’aspiration du fluide de forage configurés pour être reliés aux moyens de récupération, et des moyens de fournitures d’un coulis de ciment configurés pour être reliés à la tête d’entraînement.
Un tel train travaux peut ainsi transporter les différents éléments nécessaires au fonctionnement de la machine pour forer et à la réalisation des travaux.
Préférentiellement, le train travaux comprend également un système de récupération des boues, par exemple un bac de décantation, monté en aval des moyens de récupération.
En particulier, le système de récupération des boues peut être configuré pour fonctionner avec les boues issues des premiers moyens de récupération et des boues issues des deuxièmes moyens de récupération. Le système de récupération des boues permet notamment de récupérer une partie du fluide de forage directement sur le train travaux pour le réutiliser in situ, et permet de stocker la matière enlevée lors du forage afin de limiter l’impact des travaux sur le site.
Selon un autre aspect, il est également proposé un procédé de forage, sous circulation de fluide, dans un sol recouvert d’une couche poreuse, par exemple une couche de ballast. Selon le procédé, on entraîne en rotation une tige de forage, et on injecte un fluide de forage à travers la tige de forage, de préférence pendant la rotation de la tige de forage.
Durant une première étape, on insère, à travers la couche poreuse, un tube de protection s’étendant autour de la tige de forage et laissant un espace tubulaire intercalaire entre la tige de forage et le tube de protection, et on aspire, depuis l’extrémité supérieure du tube de protection, le fluide de forage issu de la tige de forage et présent à l’extrémité inférieure du tube de protection, lors de l’insertion du tube de protection à travers la couche poreuse.
Préférentiellement, durant une deuxième étape, lorsque le tube de protection est positionné à travers la couche poreuse, on laisse en place le tube de protection et on évacue le fluide de forage issu de la tige de forage et ressortant par l’extrémité supérieure du tube de protection.
Préférentiellement, durant la première étape, on entraîne le tube de protection en même temps qu’une première partie de tige de forage équipée, à son extrémité, d’un outil, puis, durant la deuxième étape, on assemble une deuxième partie de tige de forage à la première partie de tige de forage et on entraîne les deux parties de tige de forage en rotation tout en injectant un fluide de forage à travers et en évacuant le fluide ressortant par l’extrémité supérieure du tube de protection.
Sur la figure 1, on a représenté une machine pour forer 1 selon la présente invention. La machine pour forer 1 comporte ainsi un support 2 sur laquelle est monté un châssis 4.
Le support 2 est destiné à venir, solidairement, sur un porteur ferroviaire (non représenté), classiquement un wagon ferroviaire, permettant de transporter et d’acheminer la machine pour forer 1 le long des rails R d’une voie ferrée. Un tel mode de réalisation est particulièrement avantageux lorsque la machine pour forer 1 est utilisée pour installer des micro-pieux de pylône de caténaires le long de la voie ferrée, à travers la couche de ballast.
Afin de déployer et de ranger la machine pour forer 1 sur le wagon, le châssis 4 est monté en rotation sur le support 2, par rapport à un axe vertical : il est ainsi possible de positionner l’outil de forage à côté du porteur ferroviaire, ou bien au-dessus du porteur ferroviaire, selon que la machine pour forer 1 doit installer un micro-pieu de pylône ou bien doit être déplacée.
La machine pour forer 1 comprend également un mât 6 s’étendant selon une direction longitudinale, et monté pivotant sur le châssis 4, par rapport à un axe horizontal, par exemple via des vérins 8. Les vérins 8 permettent ainsi de positionner le mât 6 horizontalement, notamment au-dessus du porteur ferroviaire, lorsque la machine pour forer 1 doit être déplacée, ou bien verticalement, tel qu’illustré sur la figure 1, lorsque la machine pour forer 1 doit installer un micro-pieu de pylône.
En position de forage, telle qu’illustrée à la figure 1, le mât 6 comporte une extrémité inférieure 6a destinée à venir en appui sur la surface à forer.
La machine pour forer 1 comporte en outre un chariot 10 monté coulissant le long du mât 6. Le chariot 10 peut être déplacé le long du mât 6 par des moyens connus par ailleurs et non représentés ici.
Le chariot 10 comporte notamment une table de rotation 12 configurée pour entraîner en rotation une tête d’entraînement 14 sur laquelle sera monté l’outil de forage. Comme cela sera expliqué plus bas, l’outil de forage de la présente machine pour forer 1 comprend d’une part une tige de forage et d’autre part un tube de protection indépendant de la tige de forage et entourant cette dernière au niveau de la portion supérieure du forage.
En particulier, et comme illustré à la figure 2, la tête d’entraînement 14 comporte notamment des premiers moyens de montage 16, par exemple un taraudage, configurés pour permettre le montage d’une tige de forage 18, comportant un filetage externe correspondant, sur la tête d’entraînement 14. La tête d’entraînement 14 comporte également des deuxièmes moyens de montage 20, par exemple un filetage externe, configurés pour permettre le montage d’un tube de protection 22, comportant un taraudage correspondant, sur la tête d’entraînement 14.
Comme on peut le constater, les premiers moyens de montage 16 et les deuxièmes moyens de montage 20 sont disposés coaxialement sur la tête d’entraînement 14, afin d’obtenir un montage de la tige de forage 18 parallèle au montage du tube de protection 22, et comprennent des diamètres différents correspondant à ceux de la tige de forage 18 et du tube de protection 22. Surtout, la tige de forage 18 et le tube de protection 22 sont entraînés simultanément, ensemble, par la tête d’entraînement 14 lorsqu’ils sont montés sur les moyens 16 et 20 respectivement.
Afin de faciliter le forage, la machine pour forer 1 comporte également un circuit de circulation d’un fluide de forage. Le fluide de forage peut par exemple être de l’eau, et est mis en circulation par la machine pour forer 1 dans la zone de forage afin d’en extraire la matière forée.
La tête d’entraînement 14 comporte ainsi un canal d’alimentation 24 en fluide de forage relié à des moyens d’alimentation et circulation sous pression d’un fluide de forage (non représentés). La tige de forage 18 comprend également un canal axial 26 qui vient en communication fluidique avec le canal d’alimentation 24 de la tête d’entraînement 14 lorsque la tige de forage 18 est montée sur la tête d’entraînement 14. Le fluide de forage est ainsi injecté sous pression à l’intérieur de la tige de forage 18, afin d’en ressortir à l’autre extrémité de la tige de forage 18 sur laquelle est montée un outil de coupe 28 (voir figure 3).
Afin de protéger la plateforme dans laquelle est réalisé le forage, et notamment afin d’éviter que le fluide de forage, avec la matière qu’il entraîne, ne vienne se répandre autour de la zone de forage, et notamment la couche de poreuse P de ballast, le tube de protection 22 est conçu avec un diamètre intérieur supérieur au diamètre extérieur de la tige de forage 18, de manière à créer, lorsque la tige de forage 18 et le tube de protection 22 sont montés sur la tête d’entraînement 14, un espace tubulaire intercalaire 29 s’étendant depuis l’extrémité inférieure du tube de protection 22 jusqu’aux premiers et deuxièmes moyens de montage 16, 20 de la tête d’entraînement 14.
Par ailleurs, la tête d’entraînement 14 est configurée pour prolonger l’espace tubulaire intercalaire 29 au-delà des premiers et deuxièmes moyens de montage 16, 20, jusqu’à des premiers moyens de récupération 30 de fluide de forage. Comme illustré sur la configuration (1) de la figure 3, les premiers moyens de récupération 30 sont montés sur la tête d’entraînement 14, au-dessus des premiers et deuxièmes moyens de montage 16, 20, et permettent de récupérer, ou d’aspirer grâce à des moyens d’aspiration non-représentés, le fluide de forage chargé de matière forée et remontant du fond du forage via l’espace tubulaire intercalaire 29. Cette récupération, ou aspiration, du fluide de forage chargé en matière forée s’effectue au fur et mesure, et pendant toute la descente de la tige de forage 18 et du tube de protection 22 dans le sol, et plus particulièrement dans la couche supérieure poreuse P de ballast.
Par ailleurs, et comme illustré sur la configuration (2) de la figure 3, la machine pour forer 1 comprend également des deuxièmes moyens de récupération 32 montés à l’extrémité inférieure 6a du mât 6 et configurés pour récupérer, ou aspirer, le fluide de forage chargé en matière forée sortant du tube de protection 22 lorsque celui-ci est positionné à travers la couche poreuse P de ballast et est désolidarisé de la tête d’entraînement 14. En particulier, la machine pour forer 1 peut comprendre des moyens d’aspiration (non représentés), par exemple une pompe, uniques configurés pour être reliés aux premiers moyens de récupération 30 et/ou aux deuxièmes moyens de récupération 32 selon l’étape du procédé de forage. Par exemple, les moyens d’aspiration peuvent comprendre un moyen de liaison pour venir se relier aux premiers moyens de récupération 30 puis aux deuxièmes moyens de récupération 32.
Les deuxièmes moyens de récupération 32 peuvent par exemple comprendre un réservoir sous forme de couronne monté autour du tube de protection 22, et un joint circulaire, de préférence gonflable, configuré pour venir créer une étanchéité entre la paroi extérieure du tube de protection 22 et le réservoir des deuxièmes moyens de récupération 32. Le fluide de forage, chargé de matière forée, ressortant par l’extrémité supérieure du tube de protection 22 vient alors s’écouler dans le réservoir des deuxièmes moyens de récupération 32 avant d’être, par exemple, aspiré vers un moyen de traitement (non représenté) tel qu’un bac de décantation permettant de séparer le fluide de forage et la matière forée puis de réutiliser le fluide de forage.
A l’aide de la figure 4, on va maintenant décrire un exemple de procédé de forage, sous circulation de fluide, d’un sol S recouvert d’une couche poreuse P, par exemple de ballast.
A l’étape (A), le mât 6 est positionné verticalement avec son extrémité inférieure 6a en appui sur la surface à forer. Le chariot 10 entraînant en translation la tête d’entraînement est positionné en haut du mât 6, avec la tête d’entraînement 14 située au droit de la zone à forer.
A l’étape (B), la tête d’entraînement 14 est pivotée, au niveau du chariot 10, de 90° afin de libérer l’accès à la zone à forer.
A l’étape (C), le tube de protection 22 est positionné au-dessus de la zone à forer, à l’extrémité inférieure 6a du mât 6 formant un guide pour le tube de protection 22.
A l’étape (D), la première portion de la tige de forage 18, qui comporte à son extrémité l’outil de coupe 28 et qui constitue une armature avec outil perdu, est positionnée à l’intérieur du tube de protection 22, comme cela est visible sur la portion représentée en coupe de l’étape (D).
A l’étape (E), la tête d’entraînement 14 est à nouveau pivotée, au niveau du chariot 10, de 90° pour revenir au droit de la zone à forer, au-dessus du tube de protection 22 et de la tige de forage 18.
A l’étape (F), le chariot 10 est descendu de manière à permettre le montage de la tige de forage 18 sur les premiers moyens de montage 16 correspondant, puis le montage du tube de protection 22 sur les deuxièmes moyens de montage 20 correspondant.
Une fois le tube de protection 22 et la tige de forage 18 montés sur la tête d’entraînement 14, ceux-ci sont mis en rotation par la tête d’entraînement en même temps que le chariot 10 descend le long du mât 6. La tige de forage 18 et le tube de protection 22 commencent donc à forer la couche poreuse P de ballast et à s’enfoncer à l’intérieur, jusqu’à ce que le tube de protection 22 soit enfoncé dans et à travers la couche poreuse P de ballast (étape (G)). Pendant toute l’étape (F), le fluide de forage est, d’une part, injecté, via la tête d’entraînement 14, à travers la tige de forage 18 pour ressortir au niveau de l’outil de coupe 28, puis, d’autre part, ré-aspiré depuis l’extrémité supérieure du tube de protection 22, via l’espace tubulaire intercalaire, par les premiers moyens de récupération 30 montés sur la tête d’entraînement 14. En effet, le fluide de forage devant « remonter » toute la longueur du tube de protection 22 jusqu’à la tête d’entraînement qui peut se situer très au-dessus de la surface à forer, la pression d’injection du fluide de forage peut s’avérer insuffisante, de sorte qu’une aspiration forcée au niveau des premiers moyens de récupération 30 est alors nécessaire. Ainsi, tout au long de l’étape (F), le fluide de forage est récupéré au fur et à mesure de son injection dans la tige de forage 18, ce qui permet de limiter l’impact de sa circulation sur la zone entourant le forage.
A l’étape (G), le tube de protection 22 est positionné au travers de la couche poreuse P de ballast, et peut alors être désolidarisé de la tête d’entraînement 14. Une fois désolidarisé, les deuxièmes moyens de récupération 32 peuvent être solidarisés sur le tube de protection 22, par exemple le joint annulaire gonflable peut être gonflé de manière à rendre étanche la liaison entre le tube de protection 22 et le réservoir des deuxièmes moyens de récupérations 32.
A l’étape (H), le chariot 10 portant la tête d’entraînement 14 est d’abord remonté partiellement de manière à faire remonter la tige de forage 18 suffisamment pour pouvoir la désolidariser à son tour de la tête d’entraînement 14, puis le chariot 10 est remonté en haut du mât 6.
A l’étape (I), la tête d’entraînement 14 est pivotée, au niveau du chariot 10, de 90° afin de libérer l’accès à la zone à forer, et une deuxième portion de la tige de forage 18 est positionnée puis montée sur la première portion de la tige de forage 18.
A l’étape (J), la tête d’entraînement 14 est à nouveau pivotée, au niveau du chariot 10, de 90° pour revenir au droit de la zone à forer, au-dessus de la tige de forage 18 (qui comporte à présent deux portions), et celle-ci est alors montée sur la tête d’entraînement 14.
A l’étape (K), la tige de forage 18 est mise en rotation par la tête d’entraînement 14 en même temps que le chariot 10 descend le long du mât 6. La tige de forage 18 continue donc à forer le sol S, au-delà de l’extrémité inférieure du tube de protection 22. Pendant toute l’étape (K), le fluide de forage est, d’une part, injecté, via la tête d’entraînement 14, à travers la tige de forage 18 pour ressortir au niveau de l’outil de coupe 28, puis, d’autre part, circule, via l’espace tubulaire intercalaire, jusqu’à l’extrémité supérieure du tube de protection 22. L’extrémité supérieure du tube de protection 22 étant libre et se situant légèrement au-dessus de la surface forée, le fluide de forage chargé en matière forée peut alors ressortir tout seul, sous l’effet de la pression d’injection, et venir couler dans le réservoir des deuxièmes moyens de récupération 32 pour être aspiré ensuite par les moyens d’aspiration. Ainsi, tout au long de l’étape (K), le fluide de forage est récupéré au fur et à mesure de son injection dans la tige de forage 18, ce qui permet de limiter l’impact de sa circulation sur la zone entourant le forage.
A l’étape (L), le chariot 10 portant la tête d’entraînement 14 est d’abord remonté partiellement de manière à faire remonter la tige de forage 18 suffisamment pour pouvoir la désolidariser de la tête d’entraînement 14, puis le chariot 10 est complètement remonté en haut du mât 6 de manière à pouvoir reproduire, autant de fois que souhaitées, les étapes (I) à (L).
Une fois les étapes d’installation de la tige de forage 18 effectuées, un coulis de ciment peut alors être injecté dans la tige de forage afin de sceller celle-ci dans le sol S et obtenir ainsi un micro-pieu de pylône de caténaire.
Ainsi, on obtient un micro-pieu formé d’une part par une tige de forage et d’autre part par un tube de protection venant renforcer le maintien de la tige de forage dans le sol. Le tube de protection est positionné dans le sol, à travers une couche de ballast, sans que cette dernière ou la surface de la zone à forer ne soit impactée par le forage effectué.
Par ailleurs, grâce à sa compacité, notamment en raison de sa simple tête, et de son poids limité, la machine pour forer 1 est adaptée pour être installée sur un wagon ferroviaire et pour circuler rapidement, avec des virages importants. Ainsi, il est possible d’obtenir un train travaux 34, dont une partie est illustrée sur la figure 5, comportant une machine pour forer 1 telle que décrite précédemment, et permettant d’installer les micro-pieux de pylônes de caténaires le long de la voie ferrée sur lequel il circule.
Le train travaux 34 peut ainsi comprendre, en plus de la machine pour forer 1, des moyens d’alimentation et de circulation, sous pression, d’un fluide de forage (non représentés), reliés à la tête d’entraînement, des moyens de fournitures d’un coulis de ciment (non représentés) configurés pour être reliés à la tête d’entraînement 14 lors du scellement de la tige de forage 18 dans le forage.
Le train travaux 34 peut également comprendre des moyens d’aspiration 36 du fluide de forage chargé de matière forée, configurés pour être reliés aux premiers ou aux deuxièmes moyens de récupération 30, 32, ainsi qu’un bac de décantation 38 monté en aval des moyens d’aspiration 36 et permettant de séparer le fluide de forage et la matière forée, afin de permettre une réutilisation du fluide de forage.
Ainsi, grâce à la machine à forer et au train travaux comportant une telle machine à forer, il devient possible d’installer facilement des micro-pieux de pylônes de caténaire, le long d’une voie ferrée, tout en préservant la couche supérieure de ballast, et plus généralement l’environnement de la voie ferrée.
Claims (14)
- Machine pour forer (1), sous circulation de fluide, un sol (S) recouvert d’une couche poreuse (P), par exemple une couche de ballast, dans laquelle la machine (1) comporte :
- une tête d’entraînement (14) pour entraîner en rotation une tige de forage (18), et
- des moyens de circulation d’un fluide de forage configurés pour injecter un fluide de forage à travers la tige de forage (18),
dans laquelle la machine (1) est également configurée pour insérer, à travers la couche poreuse (P), un tube de protection (22) s’étendant autour de la tige de forage (18) et laissant un espace tubulaire intercalaire (29) entre la tige de forage (18) et le tube de protection (22), et dans laquelle la machine (1) comprend également des premiers moyens de récupération (30) du fluide de forage configurés, lors de l’insertion du tube de protection (22) à travers la couche poreuse (P), pour aspirer, depuis l’extrémité supérieure du tube de protection (22), le fluide de forage issu de la tige de forage (18) et présent à l’extrémité inférieure du tube de protection (22). - Machine (1) selon la revendication 1, comprenant également des deuxièmes moyens de récupération (32) du fluide de forage, les deuxièmes moyens de récupération (32) étant configurés pour évacuer le fluide de forage issu de la tige de forage (18) et ressortant par l’extrémité supérieure du tube de protection (22) lorsque le tube de protection (22) est positionné à travers la couche poreuse (P).
- Machine (1) selon la revendication 2, dans laquelle les premiers et deuxièmes moyens de récupération (30, 32) comportent une pompe commune et un moyen de liaison configuré pour relier la pompe commune aux premiers moyens de récupération (30) lors de l’insertion du tube de protection (22) à travers la couche poreuse (P), et pour relier la pompe commune aux deuxièmes moyens de récupération (32) lorsque le tube de protection (22) est positionné à travers la couche poreuse (P).
- Machine selon la revendication 2 ou 3, dans laquelle les deuxièmes moyens de récupération sont configurés pour être positionnés à l’extrémité supérieure du tube de protection lorsque le tube de protection est positionné à travers la couche poreuse, les deuxièmes moyens de récupération comportant un réservoir, de préférence en forme de couronne, dans lequel vient se verser le fluide de forage ressortant du tube de protection, et un joint périphérique, de préférence circulaire, venant créer une étanchéité entre le réservoir et la paroi extérieure du tube de protection.
- Machine (1) selon la revendication 4, dans laquelle le joint périphérique est un joint gonflable.
- Machine (1) selon l’une des revendications 1 à 5, dans laquelle la tête d’entraînement (14) est configurée pour entraîner également en rotation le tube de protection (22), de préférence en même temps que la tige de forage (18), lors de l’insertion du tube de protection (22) à travers la couche poreuse (P).
- Machine (1) selon la revendication 6, dans laquelle la tête d’entrainement (14) comporte des moyens de montage (16) de la tige de forage (18), présentant un premier diamètre déterminé, et des moyens de montage (20) du tube de protection (22), présentant un deuxième diamètre déterminé supérieur au premier diamètre déterminé.
- Machine (1) selon la revendication 7, dans laquelle les premiers moyens de récupération (30) du fluide sont montés sur la tête d’entraînement (14), par exemple au-dessus des moyens de montage (20) du tube protection (22).
- Train travaux (34) comprenant une machine (1) pour forer un sol (S) recouvert d’une couche poreuse (P) selon l’une des revendications 1 à 8.
- Train travaux (34) selon la revendication précédente, comprenant des moyens d’alimentation d’un fluide de forage reliés à la tête d’entraînement (14), des moyens d’aspiration du fluide de forage (36) configurés pour être reliés aux moyens de récupération (30, 32), et des moyens de fournitures d’un coulis de ciment configurés pour être reliés à la tête d’entraînement (14).
- Train travaux (34) selon la revendication précédente, comprenant également un système de récupération des boues, par exemple un bac de décantation (38), montés en aval des moyens de récupération (30, 32).
- Procédé de forage, sous circulation de fluide, dans un sol recouvert d’une couche poreuse, par exemple une couche de ballast, dans lequel :
- on entraîne en rotation une tige de forage (18), et
- on injecte un fluide de forage à travers la tige de forage (18), de préférence pendant la rotation de la tige de forage (18),
dans lequel, durant une première étape, :
- on insère, à travers la couche poreuse, un tube de protection (22) s’étendant autour de la tige de forage (18) et laissant un espace tubulaire intercalaire (29) entre la tige de forage (18) et le tube de protection (22), et
- on aspire, depuis l’extrémité supérieure du tube de protection (22), le fluide de forage issu de la tige de forage (18) et présent à l’extrémité inférieure du tube de protection (22), lors de l’insertion du tube de protection (22) à travers la couche poreuse. - Procédé de forage selon la revendication précédente, dans lequel, durant une deuxième étape, lorsque le tube de protection (22) est positionné à travers la couche poreuse, on laisse en place le tube de protection (22) et on évacue le fluide de forage issu de la tige de forage (218) et ressortant par l’extrémité supérieure du tube de protection (22).
- Procédé selon la revendication 13, dans lequel durant la première étape, on entraîne le tube de protection (22) en même temps qu’une première partie de tige de forage (18) équipée, à son extrémité, d’un outil (28), puis, durant la deuxième étape, on assemble une deuxième partie de tige de forage à la première partie de tige de forage et on entraîne les deux parties de tige de forage (18) en rotation tout en injectant un fluide de forage à travers et en évacuant le fluide ressortant par l’extrémité supérieure du tube de protection (22).
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1906753A FR3097588B1 (fr) | 2019-06-21 | 2019-06-21 | Machine pour forer un sol recouvert d’une couche poreuse, et procédé correspondant |
| EP20179234.8A EP3754154B1 (fr) | 2019-06-21 | 2020-06-10 | Machine pour forer un sol recouvert d'une couche poreuse, et procédé correspondant |
| CA3083445A CA3083445A1 (fr) | 2019-06-21 | 2020-06-12 | Machine pour forer un sol recouvert d'une couche poreuse, et procede correspondant |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1906753 | 2019-06-21 | ||
| FR1906753A FR3097588B1 (fr) | 2019-06-21 | 2019-06-21 | Machine pour forer un sol recouvert d’une couche poreuse, et procédé correspondant |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3097588A1 true FR3097588A1 (fr) | 2020-12-25 |
| FR3097588B1 FR3097588B1 (fr) | 2022-03-18 |
Family
ID=67957118
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR1906753A Active FR3097588B1 (fr) | 2019-06-21 | 2019-06-21 | Machine pour forer un sol recouvert d’une couche poreuse, et procédé correspondant |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP3754154B1 (fr) |
| CA (1) | CA3083445A1 (fr) |
| FR (1) | FR3097588B1 (fr) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2869066A1 (fr) * | 2004-04-16 | 2005-10-21 | Technip France Sa | Methode et ensemble de forage pour forer des trous de large diametre |
| FR2998593A1 (fr) * | 2012-11-29 | 2014-05-30 | Soletanche Freyssinet | Procede de mise en place et de scellement d'un element tubulaire dans un sol sous charge d'eau |
| EP3002371A1 (fr) * | 2014-10-01 | 2016-04-06 | Soletanche Freyssinet | Machine et procédé pour la réalisation de colonnes dans un sol |
-
2019
- 2019-06-21 FR FR1906753A patent/FR3097588B1/fr active Active
-
2020
- 2020-06-10 EP EP20179234.8A patent/EP3754154B1/fr active Active
- 2020-06-12 CA CA3083445A patent/CA3083445A1/fr active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2869066A1 (fr) * | 2004-04-16 | 2005-10-21 | Technip France Sa | Methode et ensemble de forage pour forer des trous de large diametre |
| FR2998593A1 (fr) * | 2012-11-29 | 2014-05-30 | Soletanche Freyssinet | Procede de mise en place et de scellement d'un element tubulaire dans un sol sous charge d'eau |
| EP3002371A1 (fr) * | 2014-10-01 | 2016-04-06 | Soletanche Freyssinet | Machine et procédé pour la réalisation de colonnes dans un sol |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA3083445A1 (fr) | 2020-12-21 |
| EP3754154B1 (fr) | 2022-08-10 |
| FR3097588B1 (fr) | 2022-03-18 |
| EP3754154A1 (fr) | 2020-12-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1525371B1 (fr) | Conduite de guidage telescopique de forage en mer | |
| CA1277975C (fr) | Procede pour la realisation d'un pieu dans le sol, machine de forage et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procede | |
| EP0423296B1 (fr) | Dispositif de coiffage d'un puits en eruption libre | |
| EP3002371B1 (fr) | Machine et procédé pour la réalisation de colonnes dans un sol | |
| FR2607865A1 (fr) | Procede et appareil de perforation de tubage pour puits de petrole | |
| CA2518879A1 (fr) | Methode et systeme de forage avec circulation inverse | |
| US10240433B2 (en) | Hydrate plug remover | |
| EP0052672B1 (fr) | Procédé de récupération d'un tube intérieur de carottier, du type verrouillable et coulissable dans un train de tube extérieur, en forage montant, et dispositif de récupération prévue à cet effet | |
| EP2156907B1 (fr) | Equipement et procédé de traitement de polluants dans le sol | |
| FR2566813A1 (fr) | Dispositif et procede pour la realisation de pieux en beton dans le sol et pieux obtenus par ce procede | |
| EP0457879B1 (fr) | Dispositif et procede de nettoyage d'un puits souterrain | |
| EP3754154B1 (fr) | Machine pour forer un sol recouvert d'une couche poreuse, et procédé correspondant | |
| CA2641395C (fr) | Systeme de forage autonome d'un trou de drainage | |
| FR2458670A1 (fr) | Dispositif de carottage a la turbine avec tube suiveur | |
| CA2064429C (fr) | Dispositif d'etancheite pour joints d'expansion coupes dans les barrages | |
| EP0828108B1 (fr) | Procédé de raccordement de conduits | |
| FR2873155A1 (fr) | Foreuse hydraulique pour travaux en espace reduit | |
| EP2900875B1 (fr) | Procédé de réalisation d'un ancrage dans un sol | |
| WO2020109682A1 (fr) | Procede de traitement d'un sol | |
| FR2831204A1 (fr) | Dispositif de guidage dans une installation de forage en mer et procede de realisation | |
| FR2685653A1 (fr) | Dispositif de refection du revetement interieur d'un trou de coulee notamment d'un convertisseur d'acierie. | |
| FR2609307A1 (fr) | Dispositif d'entrainement de tariere pour le forage et le betonnage des pieux dans le sol et procede pour leur realisation | |
| FR2528903A1 (fr) | Outil de puits destine a la descente, la cimentation et le lavage d'une cage de puits lors du forage de puits petroliers sous-marins | |
| FR2988423A1 (fr) | Appareil de nettoyage pour une tariere. | |
| FR2869066A1 (fr) | Methode et ensemble de forage pour forer des trous de large diametre |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20201225 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 5 |