Brevet FR2047983A1 — publié le 19710319

7Q 23407 1 2047983 La présente invention, rentrant dans le secteur du forage, est relative à une installation à cet effet, destinée à être utilisée pour la prospection du sous-sol et pour connaître la nature du sol. Habituellement un trépan annulaire est adapté 5 à l'extrémité d'un "train" ou tige de forage constitué par des tubes et ce trépan est poussé dans le. sol tout en tournant, de sorte qu'une carotte cylindrique peut être découpée et emmenée dans le trépan et peut être ainsi sortie et amenée sur le sol. On connaît une installation de forage ayant une structure telle 10 qu'un tube porte-carotte peut être inséré et sorti par le train de forage, de sorte que la carotte seule peut être prélevée et amenée sur le sol sans qu'il soit nécessaire dans ce cas de sortir le trépan et le train de forage qui est propulsé dans l'intérieur du sol. 15 Avec ce type de tube porte-carotte un dispositif de verrouillage solidaire est prévu pour s'engager dans un évi-dement ménagé à l'extrémité inférieure du train de forage, de sorte qu'on peut empêcher le tube porte-carotte de remonter vers la surface du sol lorsque de la matière entre dans le tube porte-20 carotte et pour se dégager dans le cas où il est extrait. Or si ma tel dispositif de verrouillage est agencé de façon à s'accrocher au train de forage dans la direction axiale et dans la direction périphérique lorsque les forces de rotation et de propulsion dans le sol de la tige de forage sont 25 transmises au dispositif de verrouillage, lorsqu'un trépan et un alésoir sont adaptés à l'extrémité inférieure du dispositif de verrouillage, le train de forage peut être avancé en même temps que le trépan en alésant le trou à l'aide de 1'alésoir tout en coupant et en emmenant une carotte avec le trépan. Néanmoins, 30 habituellement la longueur de la carotte à découper et à emmener est d'environ 3 mètres, le tube porte-carotte est plus long que cette dimension et les forces de rotation et de propulsion du train de forage doivent être transmises du dispositif de verrouillage au tube porte-carotte, puis du tube porte-carotte au trépan 35 et par conséquent le mouvement de la tête du trépan a tendance à devenir instable. Par conséquent, la présente invention a pour objet de réaliser une installation de forage pourvue d'un dispositif de verrouillage de façon qu'il puisse être inséré et remonté à 40 travers un train de forage, installation dans laquelle le dis 70 23407 2 2047983 positif de verrouillage est pourvu solidairement d'un trépan et d'un alésoir, fait saillie hors de l'extrémité-inférieure du train de forage et s'engage dans celui-ci, de sorte que la force de rotation et la force de propulsion du train de forage peuvent 5 être transmises directement au trépan et aux lames de l'alésoir à partir de l'extrémité inférieure du train, de - forage et un forage. stable peut être réalisé. Conformément à la présente invention, afin d'arriver au but visé, le côté d'extrémité inférieur de cliquets de 10 verrouillage qui maintient une pièce, faisant partie d'un dispositif de verrouillage, est conformé de façon cylindrique de manière à pouvoir faire saillie dans la position de verrouillage . hors de l'extrémité inférieure d'un train de forage, un trépan est adapté à son extrémité, des lames d'alésoir sont prévues de 15 façon à pouvoir s'ouvrir et se fermer dans le sens radial près de ce trépan, des entailles sont prévues poux que les dites lames s'y adaptent dans la direction axiale et dans la direction périphérique à partir de l'extrémité inférieure du train de forage , l'extrémité inférieure de la pièce servant à fermer les cli-20 quets du dispositif de verrouillage s'avance vers les dites lames, de sorte qu'il est possible de réaliser les opérations d'ouverture et de fermeture des dites lames et que le dispositif de verrouillage, le trt'pcai. et le prolongement du dispositif de verrouillage vers les dites lames sont conformés de façon à 25 pouvoir s1 engager de manière immuable du côté du sous-sol et de la surface du sol et peuvent s'engager à-l'intérieur-du-train de forage. Sur les dessins joints: - la fig. 1 est une vue.en coupe verticale d'une 30 partie essentielle de la présente invention dans la position dans laquelle le forage progresse; . ■ - la fig. 2 est la même vue, en coupe verticale, que celle de la fig. 1 dans le cas, où un trépan de découpe et de prélèvement d'une carotte et les.lames de l'alésoir sont 35 tirés vers le haut à partir de l'état de la fig, 1; - la fig» 3 est une vue en. .perspective, partielle d'une pièce du mécanisme de repli d'une lame;' - la fig. 4 est une vue en perspective partielle d'une partie du mécanisme d'ouverture d'une lame; 40 - la fig. 5 est une vue en coupe verticale d'un . 70 23407 3 2047983 adaptateur de dispositif de verrouillage pour ce mode de réalisation, dans le même état que celui représenté sur la fig. 1» - la fig. 6 est une vue en coupe verticale montrait le dispositif de verrouillage représenté sur la fig. 5 au-des-5 sus du trépan dans la position de la fig. 2. L'installation de forage de la présente invention ■ sera expliquée en se référant à Tin exemple de réalisation illustré sur les dessins. Le dispositif de verrouillage représenté sur les figs. 5 et 6 fait emploi d'un organe connu. Par consé-10 quent, on s'abstiendra d'expliquer en détail les parties autres que celles ayant trait à l'appareil de la présente invention. La figure 6 montre un dispositif de verrouillage 3 abaissé au voisinage d'un évidement de verrouillage 2 d'une tige ou d'un "train" de forage 1 à partir de la surface du sol. Les cliquets 15 de verrouillage 4 s'adaptent dans des rainures de guidage 5 ménagées dans la surface intérieure du train de forage 1 et descendent en étant forcés, de sorte que leur position périphérique par rapport au train de forage 1 peut être fixe jusqu'à ce qu'ils mordent dans 1'évidement de verrouillage 2. Les parties d'accro-20 chage 6 des cliquets de verrouillage 4 s'adaptent dans 1'évidement de verrouillage 2 de façon à être dans une position fixe par rapport à la surface du sol et au sous-sol. L'extrémité inférieure 8 d'une pièce 7 maintenant les cliquets de verrouillage 4 est conformée de façon cylindrique. 25 Comme on le voit sur la fig. 2, l'extrémité inférieure 8 est suffisamment longue pour faire saillie hors de l'extrémité inférieure 9 clu train de forage 1 lorsque les parties 6 des cliquets de verrouillage 4 s'adaptent dans 1'évidement de verrouillage 2. A la partie d'extrémité inférieure 8 est adapté un trépan 30 annulaire 10, servant à découper et prélever une carotte ayant un diamètre extérieur inférieur au diamètre interne du train de forage 1. L'extrémité inférieure 13 d'un tube extérieur 12, présentant des fenêtres 11 prévues extérieurement aux cliquets de verrouillage 4, pour les fermer comme indiqué sur la fig. 6, fait 35 également saillie hors de l'extrémité inférieure 9 du train de forage 1 et s'étend jusque au voisinage du trépan 10 comme on le voit sur la fig. 2. •Lu côté de l1extrémité inférieure 8 de la pièce 7, des rainures axiales concaves 14 du genre de celles représentées 40 sur la fig. 4 sont ménagées sur la face extérieure. Près du trépan 70 23407 4 2047983 10 et dans cette rainure concave 14 il est prévu une lame d'alésoir ou de coupe 15» munie d'une broche 16 à son extrémité et agencée de façon à pouvoir s'ouvrir et se fermer radialement et cette lame est poussée, par un ressort en lamelle 17 placé au 5 fond de la rainure concave 14, de façon à s'ouvrir dans le sens radial, la broche 16 servant de pivot. L'extrémité inférieure 13 du tube extérieur 12 est placée en contact avec la périphérie de_la pièce 7 du côté d'extrémité inférieur 8 et est pourvue de fenêtres 18 permettant 10 d'ouvrir les lames de coupe 15 dans le sens radial. Du côté de la surface du sol pour ces fenêtres 18, comme on le voit sur la fig. 4, il est prévu une pièce en saillie 19 avançant de l'intérieur vers le trépan 10, solidaire du tube extérieur 12, et qui se place dans la rainure concave 14 de la pièce 7. A l'intérieur 15 de la fenêtre 18, du côté du trépan 10, comme on le voit sur la fig. 3, il est prévu une nervure axiale 20 de façon que sa surface supérieure puisse être en contact avec le fond d'une rainure longitudinale 21. Lorsque le tube extérieur 12 se déplace vers la 20 surface du sol par rapport aux cliquets de verrouillage 4, comme on le voit sur la fig. 6, l'extrémité inférieure 13 étant également en position haute comme représenté sur la fig. 2, la surface du haut de la rainure 20 entre dans la rainure longitudinale 21 de la lame de verrouillage 15 pour presser son fond comme on 25 le voit sur la fig. 3 et comprime le ressort en lamelle 17 pour enfermer la lame de coupe 15 dans la rainure concave 14 comme indiqué sur la fig. 2. A ce moment la pièce en saillie 10 est placée du côté de la surface du sol, écartée de la lame de coupe 15. Lorsque la lame de coupe 15 est poussée dans la rainure con-30 cave 14, la surface extérieure de la lame de coupe 15 se trouve à l'intérieur de la surface interne du train de forage 1. Lorsque le tube extérieur 12 s'abaisse et, comme on le voit sur la fig. 5, lorsque le bord supérieur de la fenêtre 11 comprime le cliquet de verrouillage 4 et que le verrouillage 35 est complété, la nervure 20 du tube extérieur 12 se déplace vers le trépan 10 et se sépare de la lame de coupe 15, il n'y a pas d'effort de compression sur la lame de coupe 15 et par conséquent la lame de coupe 15 s'ouvre radialement vers l'extérieur à son extrémité supérieure, la broche 16 servant de pivot et en même 40 temps la pièce en saillie 19 s'abaisse pour pousser les lames de 70 23407 5 2047983 coupe 15 par l'arrière et ouvre les lames de coupe 15 comme on le voit sur la fig. 1. Lorsque la lame de coupe 15 est ouverte, les deux surfaces latérales de la lame de coupe 15 s'adaptent aux deux stirfaces latérales axiales d'une entaille 22 pratiquée, dans 5 la direction axiale, dans l'extrémité inférieure 9 du train de forage 1 et en même temps la surface d'extrémité de l'autre côté de la "broche 16 de la lame de coupe 15 s'adapte dans le fond 23 de l'entaille 22 0 Par conséquent, la rotation du train de forage 1 10 est transmise de la surface latérale de l'entaille 22 à la lame de coupe 15 et de la lame de coupe 15 à l'extrémité inférieure 8 de la pièce 7 et ainsi au trépan. 10 adapté au "bout de 1*extrémité inférieure 8. Eh outre la force de propulsion vers le fond du sol du train de forage 1 est transmise du fond 23 de l'entaille 15 22 à la lame de coupe 15» de la lame de coupe à l'extrémité inférieure 8 et de l'extrémité inférieure 8 au trépan 10. Ainsi les forces de rotation et de propulsion du train de forage sont transmises au trépan et aux lames de coupe sous une faible distance et par conséquent le forage peut être 20 effectué de façon stable dans la direction correcte. Gomme le diamètre extérieur du trépan 10 est inférieiir au diamètre intérieur du train de forage,de sorte qu'il est possible d'insérer le trépan 10 en le faisant passer par l'intérieur du train de -forage 1, le trou de forage est alésé à l'aide des lames de fora-25 ge 15 de façon à être suffisamment grand pour y propulser le train de forage. Un tube porte-carotte et un dispositif de découpe et de prélèvement de la carotte, l.e tout bien connu, sont prévus du côté d'extrémité inférieur 8 de la pièce 7. Une fois qxie la 30 carotte découpée et prélevée à l'aide du trépan 10 a pris une longueur suffisante à l'intérieur du tube porte-carotte, lorsqu'une partie de la tête de soulèvement 24 du dispositif de verrouillage 3 est tirée du côté de la surface du sol par une méthode bien connue, le tube extérieur 12 est remonté et par consé-35 quent, en premier lieu, la pièce en saillie 19 s'élève et en même temps la nervure 20 entre dans la rainure longitudinale 21 de la lame de coupe 15 et les lames de~ coupe 15 sont fermées en partant de la position de la fig„ 1, de façon à se trouver dans celle de la fig» 2. Ensuite le tube extérieur 12 soulevé dégage le cli-40 quet de verrouillage 4 de 1'évidement de verrouillage 2 du train 70 23407 6 2047983 de forage 1 d'avec les bords inférieurs des fenêtres 11. En le remontant encore, les lames de coupe 15 reliées au dispositif de verrouillage 3 et au trépan 10 peuvent être remontées solidairement vers la surface du sol0 l'appareil est verrouillé à la fois du côté de la profondeur et du côté de la surface du sol par les cliquets de verrouillage 15. Mais il peut être verrouillé du côté de la surface du sol avec les cliquets de verrouillage et du côté de la profondeur par 10 l'intérieur de la tige de forage et le tube extérieur 12. Pour réaliser le dispositif du verrouillage toute autre structure que celle montrée dans ce mode de réalisation pourrait être utilisée. soutenant les cliquets de verrouillage est prévue à l'intérieur 15 du tube extérieur 12. néanmoins, dans le cas où les cliquets de verrouillage sont maintenus avec un tube prévu à la périphérie extérieure du tube extérieur 12, le tube servant à faire otivrir et fermer les lames d'alésoir et à ouvrir les cliquets de verrouillage est placé à l'intérieur. En outre, dans le présent 20 mode de réalisation, les lames d'alésoir sont ouvertes et fermées par les mouvements vers le haut et vers le bas des fenêtres 18 du tube extérieur 12, mais elles peuvent être conformées de façon à pouvoir être actionnées par l'un des deux mouvements vers le haut et vers le bas. 25 Comme dans ce qui précède, selon l'appareil de la présente invention, non seulement le tube porte-carotte comme ci-dessus, mais également le trépan et les lames d'alésoir peuvent être sortis sur le sol sans remonter la tige de forage et, par conséquent, non seulement le trépan et les lames d'alésoir 30 peuvent être facilement remplacés, mais également les forces de rotation et de propulsion du train de forage peuvent être transmises de manière stable au trépan et aux lames de coupe de l'alésoir et le forage d'essai peut être effectué dans la direction correcteo II est facile de remplacer le trépan pour découper et 35 prélever une carotte avec un trépan seulement pour le forage» 5 Dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, Dans le présent mode de réalisation, la pièce 70 23407 7 2047983 KEVEItDIOATIOtl 1.- Installation de forage comprenant un train de forage présentant un évidement à l'intérieur, un tube extérieur muni de fenêtres sur sa paroi latérale et coulissant dans ledit 5 train de forage, une pièce maintenant des cliquets de verrouillage, prévue à l'intérieur dudit tube extérieur, un trépan adapté au côté d'extrémité inférieur cylindrique de ladite pièce de façon à pouvoir faire saillie hors de l'extrémité inférieure dudit train de forage dans la position de verrouillage, des lames 10 d'alésoir prévues de façon à pouvoir s'ouvrir et se fermer dans le sens radial au voisinage dudit trépan, des entailles s'adaptant sur lesdites lames d'alésoir respectives dans la direction axiale et dans la direction périphérique à l'extrémité inférieure dudit train de forage et une extrémité inférieure d'une pièce 15 pour fermer les cliquets de verrouillage desdits moyens de verrouillage s' avançant vers les lames d'alésoir de façon à permettre les opérations d'ouverture et de fermeture desdites lames, ce qui fait que les moyens de verrouillage, le trépan et le prolongement des moyens de verrouillage vers lesdites lames peuvent 20 s'engager de façon à ne pouvoir se déplacer du côté du sous-sol ni du côté de la surface du sol à l'intérieur du train de forage.