Brevet FR2042504A1 — publié le 19710212

t. 2042504 La pi~ésente invention est relative aux appareils à percussion actionnés par fluide, et. elle concerne plus particulièrement un appareil utilisable, en particulier, pour le forage des puits de pétrole, de gaz, d'eau et analogues. formations dures lors du forage de puits. Des outils à percussion ou parteaux perforateurs permettent de produire une force suffisan te, transmise par l'intermédiaire du trépan au sol, pour désagréger la roche en utilisant une masse-tige de poids minimal. Comme 10 il est d'usage dans le forage de puits, le trépan est relié, direc tement ou indirectement, à un train de masses-tiges et de tiges-de forage. Etant donné qu'il est désirable de maintenir le train de forage sous tension, on ne le déeliargs en règle générale que juste assez pour que les masses-tiges relativement rigides exercent une 15 force ou charge appropriée sur le trépan. Le forage classique par rotation dans les formations dures peut nécessiter une charge de forage de l'ordre de 1400 à 1800 kg par cm de diamètre du trépan. Par exemple, pour le foi-age d'un trou d'un diamètre de 2b5 mm, la charge de forage exercée sur le trépan peut être de l'ordre de 42 2u tonnes. De telles charges de forage sont excessives si l'on désire obtenir des vitesses de pénétration optimales étant donné qu'il y a tendance à déviation dans le forage. On peut réduire considérablement ou même annuler le degré de déviation, en effectuant le fo rage avec un outil à percussion, étant donné que la charge de fo-25 rage pour désagréger la roche, .n'a pas besoin d'être fournie en totalité par les masses-tiges, cette désagrégation étant produite par les forages dynamiques engendrés par le trépan, à percussion. Par suite, il n'est pas nécessaire d'exercer une compression sur le train de masses-tiges et tigœ de forage, mais on peut maintenir 30 celui-ci à peu près entièrement sous tension, ce qui favorise nota blement le forage d'un puits droit. Des marteaux pneumatiques ou des trépans à percussion sont disponibles sur le marché, mais'±1 n'est pas possible, économiquement, de forer un gratin nombre de puits avec de l'air ou un r-nz, 35 ce qui offrirait cependant «os avantages eu raison de la plus gran de vitesse ue pénétration. Les difficultés proviennent des envahis seiaents par l'eau, ainsi qu~ d'autres facteurs. On a déjà tenté de mettre au point un ('quipeinent de forage à percussion qui fonctionne par voie hydraulique et à travers lequel 011 fait circuler un 40 fluide li\draulique ou de la boue depuis l'installation "rotary" de 5 On utilise déjà des outils à percussion pour le perçage de 70 03514 2. 2042504 forage et à travers un train de tiges de forage et un trépan afin de ramener les débris de forage autour du train de tiges jusqu'à l'installation rotary. Toutefois, il n'a pas été possible d'obtenir des résultats satisfaisants avec de tels équipements de forage 5 à percussion fonctionnant par voie hydraulique. L'invention a pour objet un appareil à percussion, actionné par fluide, relativement simple, de prix de revient réduit, d'emploi facile et de durée de service relativement longue. L'objet de l'invention peut être utilisé, d'une façon générale, pour donner 10 des coups par impact, mais la forme de réalisation décrite a été conçue plus particulièrement pour le forage de puits. En gros, on fait descendre un fluide à travers un train de tiges de forage ainsi qu'à travers l'appareil de percussion, auquel peut être fixé un outil de forage approprié, le fluide qui traverse l'appareil 15 actionnant un marteau ou autre organe de percussion qui transmet la force de percussion à l'outil de forage, le mouvement de va-et-vient du marteau et l'énergie cinétique destiné a donner le coup d'impact étant produits sous l'effet du fluide descendant à travers le train de tiges et l'appareil à percussion, ce fluide étant 20 évacué à travers l'outil de forage afin de le maintenir propre et de le refroidir, et de façon que ce fluide se mélange avec les débris de forage et les entraîne autour de l'appareil et le train de tiges vers le haut, jusqu'à l'entrée du puits. Comme les coups d'impact du marteau sur l'outil de forage sont considérables, la 25 charge de forage exercée par le train de tiges sur l'outil peut ê-tre minimale puisque la désagrégation de la roche est obtenue sous l'effet des.impact s du marteau. De ce fait, le train de tiges est maintenu sous tension et on obtient le forage d'un trou droit ou vertical. La force nécessaire pour transmettre l'énergie cinétique 30 au marteau ou autre organe de percussion de l'appareil résulte de l'arrêt brusque de l'écoulement d'un fluide à travers un tube de choc, ce qui crée une pulsation positive de haute pression qui projette le marteau contre une enclume ou autre organe relié à l'outil de forage. Le marteau est soulevé et abaissé à une cadence 35 très rapide sans qu'il soit nécessaire de faire tourner le train de tiges, simplement sous l'effet du pompage de fluide ou de liquide de forage, par exemple de boue de forage, vers le bas, à travers le train de tiges et l'appareil à percussion. On peut faire tourner le train de tiges pendant le fonctionnement de l'apparëil kO de percussion, de sorte que toute la surface dii fond du puits foré 70 03514 3. '2042504 peut être attaquée par l'outil du fait de la rotation du- trairt de tiges de l'appareil à percussion eu du trépan, et également en raison des impacts ou coups de marteau appliqués à-une cadence rapide sur les éléments de coupe du trépan. 5 Suivant une autre caractéristique de l'invention, on peut fai re circuler du fluide à travers le train de tiges et l'appareil, tout en empêchant le mouvement de va-et-vient du marteau. Par conséquent, on peut établir une circulation libre à travers la tige de forage et l'appareil, jusqu'au moment où l'action du marteau 10 est nécessairë. En outre, la tige de forage peut se remplir de fluide de forage pendant la descente de l'appareil dans ce fluide, et ce pratiquement sans restriction. Pendaiit la montée du train de forage et de l'appareil à travers la boue de forage ou d'autres fluides se trouvant dans le puits, la tige de forage et les masses-15 tiges peuvent se vider librement, ce qui empêche les importantes projections de fluide lorsque l'appareil et l'outil de forage sont retirés du puits. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention rassortiront plus clairement de la description qui va suivre, donnée uni-20 quement à titre d'exemple non limitatif, ainsi que des dessins annexés sur lesquels : - la Fig.'1 est une vue en élévation latérale, partie en coupe longitudinale, d'un appareil suivant l'invention disposé dans un puits de forage et coopérant avec un train de tiges et un outil de 25 forage; - les Fig. 2ji, 2b et 2c_ forment ensemble une vue en coupe longitudinale de l'appareil suivant l'invention, les Fig. 2b et 2c étant les prolongements inférieurs des Fig. 2a et 2b respectivement ; ' • 30 - les Fig. 3a et 31> sont des vues en coupe longitudinales de la partie inférieure de l'appareil suivant l'invention-, les clapets de commande occupant la position opposée à celle représentée à la Fig. 2b et la Fig. 3b étant le prolongement inférieur de la Fig.3a; - la Fig. 4 est mie vue en coupe longitudinale de l'un des 35 distributeurs de commutation dans la position représentée à la Fig. 2.1), mais à plus grande échelle; - la Fig. 5 est une vue en coupe transversale suivant la ligne 5-5 de la Fig. 2b. L'appareil à uarcussion'A, représenté aux dessins, peut être 40 relié à un train de tiges P et également à un trépan approprié B 70 03514 4. 2042504 du type à fraises rotatives dentées, l'ensemble étant disposé dans un puits de forage W, de sorte que l'équipement de forage ou l'outil peut désagréger la formation au fond C du puits sous l'effet de la rotation de la tige P, de l'appareil à percussion A et de l'outil 5 de forage B, et de l'application simultanée d'impacts analogues à des coups de marteau à l'outil à une cadence rapide. L'appareil à percussion comprend en bas une enclume 10 dont le raccord fileté 11 (Fig. 2ç?) reçoit l'extrémité filetée 12 du trépan qui est muni de fraises 13 dentées. Ce trépan présente des 10 orifices ou des buses non représentés et bien connus, projetant la boue de forage ou un autre fluide contre le fond du trou, et/ou les fraises, pour le nettoyage et le refroidissement de ces fraises et l'entraînement des débris de forage autour de l'outil, l'appareil et le train de tiges jusqu'à l'entrée du puits. Le train de 15 tiges se termine en haut dans une installation "rotary" et est muni d'une tige carrée d'entraînement (non représentée) passant de façon connue à travers une table "rotary" (non représentée) au moyen de laquelle on peut faire tourner la tige de forage à la vitesse désirée. 20 L'enclume 10 peut coulisser téléscopiquement sur la partie in férieure 14 du corps principal allongé 15 de l'appareil à percussion, le couple de rotation pouvant être transmis de ce corps à l'enclume par 1'intermédiaire de leur liaison réciproque par clave-tage. Dans l'exemple représenté, cette liaison se présente sous 25 forme de clavettes 16 (Fig. 2_c) fixées au corps 15 et pouvant coulisser longitudinalement dans des rainures 17 pratiquées dans la face interne de la paroi de l'enclume. L'extrémité inférieure 18 du corps 15 peut s'appliquer contre un épaulement 19 tourné vers le haut et prévu sur l'enclume 10 juste au-dessus du raccord file-30 té 11, l'enclume et l'outil de forage pouvant s'abaisser par rapport au corps principal de l'appareil à percussion en raison de la liaison à clavettes, la descente étant limitée par l'application des clavettes 16 contre l'extrémité inférieure 20 du manchon 21 d'un obturateur de dérivation, fixé par vissage dans l'extrémité 35 supérieure de l'enclume 10. Cet obturateur à manchon 21 s'étend vers le haut et est adapté pour obturer des orifices de dérivation 22 qui s'étendent entre l'extérieur du corps 15 et un passage d'écoulement axial 23 prévu dans celui-ci, ce passage communiquant avec un passage axial non représenté de l'outil de forage. ko Lorsqu'on laisse descendre l'outil de forage B et l'enclume 70 03514 5. 2042504 10, de sorte que 1'extrémité inférieure 20 de l'obturateur de dérivation à manchon 21 s'applique sur les clavettes 16, l'extrémité supérieure 2k du manchon se trouve au-dessous des orifices 22, de sorte que ceux-ci sont dégagés et permettent une circulation ex-5 pliquée plus loin. Un ou plusieurs segments 25 sont prévus dans le corps principal de l'appareil à percussion au-dessus des orifices , aur de dérivation et s'appliquent.™ la surface interne de l'obturateur à manchon 21, ce dernier portant à sa périphérie un segment 26 qui coulisse de façon étanche sur la surface interne 27 d'un marteau 10 ou manchon à percussion 28 qui entoure le corps et qui peut effectuer des mouvements alternatifs longitudinaux sur celui-ci, de sorte que sa table inférieure 29 frappe la surface 30» dirigée vers le haut, de l'enclume 10. L'extrémité supérieure du corps principal de l'appareil est 15 reliée par vissage (Fig. 2a) à une rallonge 31 du corps qui constitue une pièce d'adaptation dont le raccord fileté supérieur 32 reçoit le raccord fileté 33 d'un tronçon de masse-tige ou de tige de forage 3^ s'étendant vers le haut et faisant partie du train de tiges P. Le corps principal 15 présente un premier passage longitu-20 dinal 35 et un second passage longitudinal 36 qui sont parallèles et qui s'étendent de l'extrémité supérieure du corps jusqu'à une partie inférieure 37 à distributeurs de commutation qui déterminent l'écoulement de fluide de l'extrémité inférieure du passage 35 ou 36 dans le passage d'écoulement axial 23 prévu dans l'extrémité 25 inférieure du corps 15- Le premier passage 35 comporte un orifice latéral 38 (Fig. 2b et 3a), qui débouche dans une chambre annulaire 39 formée entre une partie 40, formant piston annulaire, du corps principal 15 et une tête de cylindre k1 prévue en dessous et faisant partie d'une portion cylindrique k2 du marteau ou manchon de 30 percussion 28. La partie supérieure de ce manchon forme un cylindre extérieur constitué par la tête de cylindre 41 ci-dessus, ainsi que par une chemise cylindrique supérieure k3 contre l'extrémité supérieure de laquelle peut s'appliquer l'extrémité inférieure de l'adaptateur ou rallonge 31 qui limite son mouvement vers le haut le 35 long du corps 15. La cête de cylinare 'VI porte un ou plusieurs segments k5 coulissant de façon étanche sur la périphérie du corps 15 au-dessous de l'orifice 38, tandis que la chemise cylindrique porte un ou plusieurs segments k6 coulissant de façon étanche sur la portion de diamètre plus grand du corps 15 au-dessus de l'ori-kO fice 38. Du fluide sous pression venant du premier passage 35 70 03514 '6. 2042504 gagne, à travers l'orifice latéral 38> la chambre annulaire 39 et agit sur la tête de cylincre 4l de façon à faire descendre le marteau ou manchon de percussion 28, de sorte que la table 29 de ce marteau frappe l'extrémité supérieure 30 de l'enclume. 5 Un orifice d'échappement 47, communiquant avec le second pas sage 36, débouche dans une chambre annulaire 48 (Fig. 2b) définie entre le manchon de percussion 28 et la partie du corps 15 située au-dessous de la tête de cylindre 41. Le fluide sous pression entrant dans cette chambre agit sur cette tête de cylindre 4l et fait 10 monter le marteau ou manchon de percussion 28 le long du corps 15 jusqu'à ce qu'il s'applique contre l'extrémité inférieure 44 de 1'adapt ateur. L'appareil à percussion comprend deux tubes de choc 50, 51 ménageant deux passages de choc 52, 53 (Fig. 1 et 2a) qui communi-15 quent respectivement avec le passage 35 et le passage 36 du corps principal 15- Un adaptateur 54 est vissé (Fig. 2 a) dans 1'extrémité supérieure du corps 15 et communique avec le premier passage 35. Cet adaptateur présente un raccord fileté et axial 55 tourné vers le haut qui reçoit un raccord fileté 56 soudé ou fixé de toute 20 autre façon au tube de choc 50 qui s'étend axialement vers le haut dans la masse-tige de forage. Ce tube de choc intérieur 50 peut avoir la longueur désirée, par exemple une longueur de 9 mètres et il est ouvert à son extrémité supérieure, de sorte que le fluide refoulé par une pompe vers le pas à travers la tige de forage P 25 peut pénétrer dans ce tube de choc. Le second passage de choc 53 est formé entre le tube de choc intérieur 50 et la partie 51 de la masse-tige elle-même et il communique avec le second passage 36. L'aire de la section transversale du second passage de choc est égale à ou différente de celle du passage' de choc 52 formé par le 30 tube intérieur 50. Ainsi, cet agencement des passages de choc intérieur 52 et extérieur 53 permet une diminution des frais de fabrication, étant donné qu'elle supprime la nécessité de prévoir deux tubes de choc séparés, communiquant respectivement avec le passage 35 et le passage 36. 35 Sans la présence du mécanisme 37 à distributeurs de commuta tion pour la commande de l'écoulement de fluide depuis les extrémités inférieures des premier et second passages 35 et 36, le fluide circulerait simplement et librement à travers ces passages parallèles et dans le canal axial 23 du corps 15 puis, descendrait 40 à travers l'outil de forage B. Mais l'écoulement vers le bas du 70 03514 2042504 fluide à travers l'un des passages est brusquement interrompu, tan-dis que l'écoulement du fluide à travers l'autre passage est libre, de façon à engendrer une onde de choc dans le passage 35 ou 36 obturé, onde qui produit une pulsation de haute pression passant à 5 travers l'un des orifices 38 ou 47 pour agir dans un sens sur la tête de cylindre 41. L'ouverture d'un tel passage fermé et la fermeture brusque de 1'autre passage engendrent une onde de choc dans le second passage, la pulsation ainsi produite agissant sur la tête de cylindre du marteau dans le sens opposé. Par conséquent, en 10 bloquant alternativement et de façon brusque l'écoulement de fluide à travers chacun des passages, on produit une augmentation ou une amplification de la pression dans le passage en question, cette augmentation de la pression agissant sur le marteau et le déplaçant dans un sens ou dans l'autre. 15 Le mécanisme 37 à distributeurs de commutation ou inverseurs pour la commande de l'écoulement de fluide vers le bas à travers le premier et le second passages 35» 36 et dans le canal 23, prévu au-dessous, se présente sous forme de deux jeux de deux clapets offrant ensemble line section d'écoulement suffisante. Ainsi, le des-20 sin représente (Fig. 2b et 3j^) un distributeur supérieur 37a. et un distributeur inférieur 37b• Le corps 58 du distributeur supérieur est vissé transversalement à l'intérieur du corps principal 15 de l'appareil à percussion. Ce corps de distributeur comprend deux sièges 59, 60 sur lesquels peuvent s'appliquer deux clapets 61, 62 25 qui sont; susceptibles d'un aouvemenr alternatif transversalement au corps et qui s'appliquent alternativement contre le siège conjugué en empêchant ainsi l'écoulement de fluide de l'un ou de l'autre des passages dans le corps 58 puis, à travers ce corps, dans le canal 23- Lorsque l'un des clapets est appliqué contre son siè-30 ge, l'autre est écarté du sien, les deux clapets se déplaçant ensemble. Les clapets 61, 62 sont maintenus à distance l'un de l'autre par un tube entretoise 63 qui définit avec le corps du distributeur une chambre annulaire 64. Chaque clapet est fixé sur l'une des extrémités du tube au moyen d'une vis 65 vissée dans le tube 35 et prenant appui par sa tête contre le clapet. Les vis 65, le tube 63 et les clapets 61, 62. se déplacent ensemble transversalement à l'axe longitudinal du corps principal 15 de l'ajrpareil à percussion et dans le sens de l'axe du corps ae distributeur 38, l'ensemble étant guidé par plusieurs doigts 66 faisant partie du corps du 40 distributeur et répartis sur la périphérie de celui-ci. 70 03514 2042504 Le distributeur inférieur 37Ji est identique au distributeur supérieur; il comprend les mêmes parties et est agencé de la même façon. Le fluide peut donc s'écouler de l'un des passages, par exemple du passage 35» simultanément à l'intérieur du corps de cha-5 cun des distributeurs supérieur et inférieur, le fluide entrant dans le corps du distributeur supérieur passant ensuite à travers un orifice 67 dans un passage de communication 68 prévu dans le corps principal de l'appareil, puis à travers un orifice supérieur 69 dans le corps du distributeur inférieur, le courant combiné du 10 fluide entrant dans les corps des deux distributeurs passant ensuite, à travers un orifice inférieur 70 du corps du distributeur inférieur, dans le canal axial 23 prévu dans la partie inférieure du corps principal de l'appareil, ce canal communiquant avec le passage et les buses (non représentés) de l'outil de forage B re-15 lié par vissage à l'enclume 10. Lorsque les distributeurs supérieur et inférieur 37a, 37b. occupent la position d'ouverture de l'autre passage, en l'occurence le passage 36, le fluide s'écoule, là encore, de ce passage dans la chambre annulaire formée entre le marteau 28 et le corps principal 15 puis, dans les corps des distri-20 buteurs supérieur et inférieur d'où les deux courants entrent dans le canal axial 23 du corps principal. Les distributeurs 37a et 37b fonctionnent simultanément et sont amenés sous l'effet de.la pression du fluide dans le premier et le second passages 35, 36 et les tubes de choc 50, 51 dans une 25 position dans laquelle les clapets 62 sont appliqués sur leurs sièges respectifs 60, empêchant ainsi l'écoulement de fluide du second passage 36 dans le canal axial 23 du corps principal de l'appareil à percussion, comme représenté aux Fig. 2b et k, ou dans la position représentée à la Fig. 3a, position dans laquelle l'é-30 eoulement de fluide du premier passage 35 dans les corps des distributeurs est arrêté ou empêché. Lorsque l'un des passages est fermé, l'autre est ouvert de sorte que le fluide pompé à travers la tige de forage s'écoule alternativement par le premier passage 35 et par le second passage 36, à travers les distributeurs inver-35 seurs et dans le canal inférieur 23 de l'appareil. Lorsque le fluide s'écoule à travers l'un des passages, par exemple le passage 35, l'autre passage, en l'occurence le passage 36 est fermé et réciproquement. La demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique déposée au nom ko de David V. Chenoweth, le 26 Mars 1969 sous iLe N° 810.586 décrit 70 03514 '9- 2042504 un amplificateur de la pression d'un fluide par une pulsation positive de la pression qui utilise l'arrêt brusque de l'écoulement de fluide à travers un passage, afin d'augmenter ou d'amplifier la pression du fluide. L'appareil décrit dans cette demande comprend 5 deux tubes ou passages de choc ayant une longueur convenable, l'arrêt alterné et brusque de l'écoulement du fluide dans chacun des tubes augmentant la pression de ce fluide à l'intérieur du tube suivant la formule T = 2L/C dans laquelle : T représente le temps; L la longueur du passage de choc correspondant à la distance entre 10 l'extrémité ouverte du passage de choc et le distributeur de commutation; et C la vitesse de propagation des ondes, c'est-à-dire la vitesse du son à travers le fluide contenu dans le passage de choc. Dans le présent cas, en supposant que le fluide pompé à tra-15 vers la tige de forage P et les passages de choc 52, 35 et 33» 36 provoque la fermeture du second passage 53» 36, comme représenté aux Fig. 2a et 2b, l'énergie cinétique du fluide qui descendait à travers le second passage 36 est transformée en une pression; l'onde de pression se propage vers le haut depuis les distribu-20 teurs 37^» 37b jusqu'à l'extrémité supérieure 71 du second passage 53» cette extrémité supérieure correspondant à l'extrémité supérieure du tube de choc intérieur 50. La durée d'une telle onde de pression correspond au temps nécessaire pour sa propagation vers le haut depuis les clapets de communication fermés à travers le 25 second passage de choc 36, 53 jusqu'à sont extrémité supérieure (l'extrémité supérieure du tube de choc intérieur) puis vers le bas à travers ce même passage, c'est-à-dire au temps 2L/C. Lorsque la pulsation revient aux distributeurs, sa pression tombe au-dessous de la pression du fluide s'écoulant dans le tube de choc in 30 térieur 50 et le premier passage 35» ce qui provoque le déplacement des distributeurs vers la droite (comme représenté aux Fig. 2b et 3a) fermant le premier passage 52, 35 et ouvrant le second passage 53, 36. L'arrêt brusque du liquide s'écoulant à une vitesse déterminée à travers le premier passage provoque une augmentation 35 de la pression dans ce premier passage, l'onde de pression se propage vers le haut à travers le premier passage et le tube de choc intérieur 50 jusqu'à l'extrémité supérieure de ce dernier, puis descend de nouveau jusqu'aux distributeurs. Lorsque l'onde revient aux distributeurs 37a, 37b, sa pression est devenue inférieure à 40 celle du fluide traversant le second passage 53» 36, de sorte que BAD Oft'GlNAL 70 03514 10. 2042504 les distributeurs sont ramenés à leurs positions initiales représentées à la Fig. 2b et ainsi de suite. Pendant le temps T = 2L/C que la pulsation de haute pression se propage à travers le second passage 53» 3^, la pression dans ce 5 passage, dans l'orifice 47 ainsi que dans la chambre annulaire 48 sous la tête de cylindre, entre le marteau 28 et le corps 15» augmente et fait monter le marteau ou le manchon à percussion 28 jusqu'à la position représentée à la Fig. 2b, le fluide étant pompé dans la tige de forage à travers le premier passage de choc 52, 35 10 et à travers les distributeurs de commutation dans le canal 23 d'où ils passent à travers l'outil de forage B dans le puits XV. Lorsque l'onde dans le second passage 53» 36 revient aux distributeurs de commutation 37 et que la pression est devenue inférieure à celle du fluide traversant le premier passage 52, 35, les distribu-15 teurs passent dans leurs positions illustrées à la Fig. 3a, la pulsation de haute pression dans ce passage étant alors transmise au fluide se trouvant dans l'orifice 38 et la chambre annulaire 39 sous le piston 41, de sorte que l'action exercée par cette augmentation de la pression sur la tête de cylindre 4l fait descendre le 20 marteau 28 dont l'extrémité inférieure 29 percute alors la face supérieure 30 de l'enclume 10. Le coup ou force d'impact est transmis à l'outil de forage B ainsi qu'à ses fraises et par elles au fond C du puits de forage. L'impact peut être suffisant pour vaincre la résistance à la compression de la roche ou d'une autre for-25 mation, ce qui se traduit par sa désagrégation. Pendant la transmission d'un tel impact et la fermeture du premier passage 52, 35» du fluide descend à travers le second passage 53» 36 et les distributeurs de commutation 37 dans le canal 23 prévus dans la partie inférieure du corps de l'appareil à percussion, puis à travers 1'-30 outil de forage B dans le puits. Lorsque la pulsation de haute pression s'est propagée vers le haut jusqu'à l'extrémité supérieure du tube de choc intérieur 50 puis vers le bas jusqu'aux distributeurs de commutation 37, sa pression est devenue inférieure à celle qui règne dans le second 35 passage 53» 36, de sorte que les distributeurs sont ramenés à la position initiale et que le cycle décrit peut recommencer, si bien que le marteau ou manchon de percussion 28 effectue des mouvements répétés dn montée et de descente le long du corps de l'appareil. Pendant le pompage de fluide à travers la tige de forage P et, 40 alternativement, à travers les deux tubes de choc 5°, 51, on fait 70 03514 2042504 tourner la tige ainsi qtie l'appareil à percussion. Le couple de rotation est transmis du corps 15 à l'enclume 10 par l'intermédiaire des clavettes 16 et cette enclume le transmet à l'outil de forage B, de sorte que les fraises 13 agissent sur toute la surface du 5 fond C du puits. La charge de forage désirée est exercée sur le trépan au moyen de la tige de forage afin de maintenir le trépan en contact avec le fond du puits, ce qui permet une désagrégation efficace de la roche ou autre formation dure par les impacts transmis à l'outil. Toutefois, la charge de forage peut être relative-10 ment faible, par exemple de l'ordre de 9°0 kg, bien qu'il soit possible, si on le désire, d'imposer une charge plus grande ou plus faible sur le trépan. Dans un essai pratique de l'appareil compre-nant les tubes de choc, avec une pression différentielle de 21 bars, on a produit une force ou un impact d'environ 43 tonnes 15 transmise au marteau 28 pour le projeter contre l'enclume 10, cette force dépassant la résistance de nombreuses formations dures rencontrées dans les puits de forage. En utilisant un tel outil à percussion, une force dynamique produite pour désagréger la roche est appliquée à proximité de l'outil, ce qui se distingue d'une 20 force statique nécessaire jusqu'à présent et obtenue en chargeant l'outil de forage avec le poids d'une tige de forage relativement longue et flexible et en compression sur l'outil. Par conséquent, la tige de forage P est presqu'entièrement sous tension sur toute sa longueur, ce qui se traduit par le forage d'un trou dz'oit et, 25 du fait que les forces produites dépassent la résistance à la compression de la roche, le trou est foré à une vitesse bien plus grande. L'augmentation de la pression se produisant alternativement dans les passages de choc 52, 35 et 53> 3t> dépend du temps de pas-30 sage des distributeurs 37a, 37b d'une position à l'autre. Plus ce temps est important, plus la pression produite dans chaque passage, lors de la fermeture de son extre2nité inférieure sera grande, étant donné que le fluiue circulant à travers ce passage", lorsqu'il est ouvert, aura atteint une vitesse plus grande, se traduisant par 35 une pression beaucoup plus élevée lorsque le ou les clapets 37 ferment ce passage. Cette augmentation ue la pression provient du fait que les distributeurs de commutation 37a et 37b ont une fréquence de vibration propre qui est à peu près égale à zéro, la fréquence de commu-40 tation dépendant entièrement du temps que nécessite chaque puisa- 70 03514 12. 2042504 tion de pression pour faire l'aller et le retour à travers chaque passage de choc, et du temps nécessaire pour vaincre l'inertie des éléments mobiles des distributeurs. Le temps que nécessite la pul— 5 un passage de choc dépend bien entendu de la longueur du passage. Par exemple, si la longueur effective du passage de choc intérieur et du passage de choc extérieur est d'environ 9 mètres, on obtient une fréquence de percussion du marteau 28 comprise entre environ huit et trente coups par seconde. Par conséquent, les impacts sont 10 transmis à une cadence relativement élevée à l'enclume 10 et le trépan B, ce qui assure un forage relativement rapide du puits V. Lorsque le trépan B n'est pas en contact avec le fond C du puits, par exemple lorsqu'il est soulevé au-dessus de ce fond, ou lorsqu'il est monté ou descendu dans le puits, le poids du trépan 15 B et de l'enclume 10 maintient le manchon de dérivation 21 sur la partie inférieure du corps de l'appareil dans une position qui est limitée par l'application de 1'extrémité inférieure de l'obturateur de dérivation à manchon contre les extrémités supérieures des clavettes 16, de sorte que l'extrémité supérieure du manchon de 20 dérivation se trouve sous les orifices de dérivation 22. Dans cette position, on peut faire descendre du fluide à travers la tige de forage P et à travers l'appareil à percussion A sans provoquer la commutation des clapets 37 et le mouvement alternatif de montée et de descente du marteau 28 le long du corps 15, par le fait que 25 le fluide peut passer à travers le second passage 36 dans l'espace entre le marteau 28 et le corps, autour du mécanisme 37 à distributeurs de commutation puis, vers l'intérieur, à travers les ori^ fices de dérivation 22, jusqu'au canal central 23 dans la partie inférieure du corps. Lorsque les clapets des distributeurs de coin— 30 mutation sont ouverts et laissent passer le fluide à travers le second passage 36, le fluide peut également passer par ces clapets ouverts dans le canal central 23. Si les clapets de commutation ont fermé l'extrémité inférieure du second passage 36, l'extrémité inférieure du premier passage 35 est ouverte et du fluide peut s'-35 écouler de la tige de forage P à travers le premier passage 52, 35 et ses clapets ouverts 37 dans le canal central 23 du corps, simultanément à l'écoulement de fluide, à travers le second passage 53 » 36 et les orifices dé dérivation ouverts 22, dans le canal 23-Les distributeurs de commutation 37a, 37b n'effectuent pas de mou-40 vement de va-et-vient, contrairement à ce qui se passe lorsque sation de haute l'aller et le retour à travers 70 03514 i3. 2042504 les orifices de dérivation 22 sont fermés. L'obturateur de dérivation permet non seulement la descente de fluide à travers la tige de forage P, mais également le remplissage automatique de celle-ci avec du fluide pendant l'abaissement 5 de l'appareil à travers la boue de forage ou à travers un autre fluide se trouvant dans le puits de forage, étant donné que le fluide peut passer à travers le trépan 3 dans le passage central 23 puis, à travers les orifices de dérivation 22, dans la chambre annulaire entre le marteau 28 et le corps et dans le second passait) ge 36 à travers lequel il monte dans la tige de forage P se trouvant au-dessus. Si les distributeurs de commutation 37a, 37b occupent la position représentée à la Fig. 2b, ce fluide peut également traverser les clapets de commutation 37» entrer dans le premier passage 35, 52, puis dans la tige de forage P se trouvant au-des-15 sus. De façon analogue, pendant l'élévation de l'outil de forage dans le puits vers l'entrée de celui-ci, les orifices de dérivation 22 sont de nouveau ouverts et le fluide peut s'écouler de la tige de forage à travers l'appareil A et les orifices de dérivation 22 dans le canal axial 23, pour entrer ensuite à travers le 20 trépan B dans le puits. Pour éviter la formation de poches de fluide empêchant le mouvement de l'enclume 10 et du manchon de dérivation 21 sur le corps 15 entre ses positions d'ouverture et de fermeture des orifices de dérivation, le corps de l'appareil présente des trous d'échappement 80 entre le canal central'23 et la 25 face extérieure d'une partie 81 de diamètre réduit du corps, cette partie à diamètre réduit délimitant une chambre annulaire entre la soupape à manchon 21 et le corps. 0 5 10 15 20 25 30 35 ko 03514 ut. 2042504 - REVENDICATION S. - 1 - Appareil à percussion, caractérisé en ce qu'il comprend un passage dont une partie constitue au moins un passage de clioc à travers lequel peut s'écouler du fluide pompé à travers ledit passage, le passage de choc ayant une entrée et une sortie de fluide, lin organe à percussion communiquant avec le passage de choc et a-gissant sous l'effet de la pression du fluide dans ce passage, et un distributeur de commutation à mouvement alternatif disposé sur le trajet d'écoulement du fluide à travers le passage de choc, ce distributeur pouvant être amené par le fluide traversant le passage de choc dans une position de fermeture de la sortie dudit passage de choc afin de produire une onde de pression positive dans le fluide se trouvant dans ce passage de choc, cette onde de pression positive agissant sur l'organe de percussion en l'appliquant contre un organe conjugué. 2 - Appareil à percussion suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est agencé de telle sorte que l'onde de pression positive se propage à travers le passage de choc depuis sa sortie jusqu'à son entrée, l'onde se propageant ensuite en sens contraire vers la sortie du passage de choc, ce qui permet au distributeur à mouvement alternatif de venir dans la position d'ouverture de la sortie du passage de choc. 3 - Appareil à percussion suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de percussion se trouve à une certaine distance de l'organe conjugué avant la fermeture de la sortie du passage de choc, et en ce que cet organe de percussion est projeté contre ledit organe conjugué lors de la fermeture de cette sortie. k - Appareil à percussion suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est adapté de telle sorte que l'onde de pression positive se propage à travers le passage de choc depuis sa sortie jusqu'à son entrée, l'onde retournant à la sortie sous forme d'une onde de pression négative permettant au distributeur à mouvement alternatif de venir dans la position d'ouverture de la sortie, et des moyens sont prévus pour le déplacement de ce distributeur vers cette position d'ouverture de la sortie du passage de choc. 5 - Appareil à percussion suivant la revendication 1, caractérisé en ce que 1'organe de percussion se trouve à une certaine distance de l'organe conjugué avant la fermeture de la sortie du passage de choc et est projeté contre cet organe lors de la fermeture de cette sortie, et il est prévu des moyens de rappel de l'organe 70 03514 15- 2042504 de percussion dans sa position écartée de l'organe conjugué. 6 — Appareil à percussion suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est agencé de telle sorte que l'onde de pression positive qui se propage à travers le passage de choc depuis sa 5 sortie jusqu'à son entrée et qui retourne ensuite à sa sortie sous forme d'une onde de pression négative permet au distributeur à mouvement alternatif de venir dans la position d'ouverture de la sortie du passage de choc, 1'organe de percussion étant espacé de l'organe conjugué avant la fermeture de cette sortie et étant pro-10 jeté contre cet organe lors de la fermeture de cette sortie, et des moyens sont prévus pour le rappel de l'organe de percussion- à sa position écartée de l'organe conjugué. 7 - Appareil à percussion suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un premier et un second passages de choc 15 communiquant entre eux à une extrémité et pouvant recevoir du fluide d'une source, ces passages présentant des sorties à leurs extrémités opposées, un organe de percussion communiquant avec le premier passage et pouvant être déplacé dans un sens sous l'effet de la pression du fluide dans celui-ci, 1'organe de percussion commu-20 niquant en outre avec le second passage et pouvant être déplacé dans le sens opposé sous l'effet de la" pression du fluide dans celui-ci, et lin dispositif de distribution à mouvement alternatif aux sorties des passages, sur le trajet d'écoulement de fluide à travers ceux—ci, ce dispositif comportant au moins une paire de 25 clapets pouvant être déplacés dans un sens et dans l'autre pour fermer alternativement les sorties de l'un et de l'autre des passages de choc et produire ainsi de façon alternante des ondes de pression positive dans le fluide se trouvant dans le passage de choc obturé, ces ondes de pression provoquant le déplacement de 1'-30 organe de percussion en des sens opposés de façon à alternativement l'appliquer contre un organe conjugué et l'écarter de celui-ci. 8 - Appareil à percussion suivant la revendication 7, caractérisé en ce que l'organe de percussion est projeté d'une position espacée de l'organe conjugué à une position d'impact contre ledit 35 organe conjugué. 9 - Appareil de percussion suivant la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre ^ln passage de décharge dans leatiel peut s'.écouler dLi fluide venant des sorties des passages de choc. 40 10 - Appareil à percussion suivant la revendication,. 7, carac- BAD oqiginAL 70 03514 16. 2042504 térisé en ce quu l'un des passages comprend un tube de choc entoure par l'autre passage de choc. 11 - Appareil de forage d'un puits pourvu de l'appareil à percussion suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, ca- 5 ractérisé en ce qu'il comprend : un corps adapté pour être fixé à une tige de forage s'étendant jusqu'à l'entrée d'un puitsj une enclume reliée à ce corps et adaptée pour être fixée à un trépan; -an marteau pouvant effectuer des mouvements alternatifs le long audit corps vers et à partir d'une position d'impact sur 10 l'enclume, ce corps comprenant au moins un passage de choc dont- l'extrémité supérieure est ouverte pour recevoir du fluide refoule vers le bas à travers la tige de forage, ce passage présentant im-a sortie inférieure, ce marteau pouvant être actionné au moyen du fluide sous pression dans ce passage, et un dispositif de dis :ri>..-15 tion à mouvement alternatif disposé sur le trajet d'écoulement die fluide à travers ce passage, ce dispositif pouvant être amené parle fluide s'écoulant dans ce passage à une position de fermeture de ladite sortie afin de produire une pulsation de pression positive dans le fluide se trouvant dans le passage, cette pulsation a-20 gissant sur le marteau pour le projeter dans tin sens déterminé par rapport à l'enclume, et des moyens pour déplacer le marteau dans le sens opposé par rapport à l'enclume. 12 - Appareil de forage d'un puits suivant la revendication 11, caractérisé en ce que la pulsation de pression positive projet- 25 te le marteau contre l'enclume. 13 - Appareil de forage d'un puits suivant la revendication 11, caractérisé en ce que la pulsation de pression positive écarte le marteau de l'enclume. 14 - Appareil de forage d'un puits suivant la revendication 30 11, caractérisé en ce que la pulsation de pression positive se propage à travers le passage de choc depuis sa sortie inférieure jusqu'à son extrémité supérieure puis retourne à cette sortie sous forme d'une pulsation de pression négative permettant au dispositif de distribution à mouvement alternatif de se déplacer vers la 35 position d'ouverture de la sortie. 15 - Appareil de forage d'un puits suivant la revendication 11, caractérisé en ce que l'enclume présente un passage commmii,-quant avec ladite sortie, passage à travers lequel du fluide petre s'écouler dans le trépan. $0 16 - Appareil de forage d'un puits suivant la revendication BAD ORIGINAL 70 03514 i7. 2042504 T1, caractérisé en ce que le marteau peut se déplacer d'un mouvement longitudinal alternatif le long de la surface externe du corps de l'appareil. 17 - Appareil de forage d'un puits comportant un appareil à 5 percussion suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend : un corps pouvant être fixé à une tige de forage s'étendant jusqu'à lrentrée du puits de forage; une enclume reliée à ce corps et adaptée pour être fixée à un trépan; un marteau pouvant effectuer des mouvements alternatifs longitudi-10 naux le long de ce corps vers et à partir d'une position d'impact sur l'enclume, ce corps comprenant un premier et un second passages de choc communiquant à leurs extrémités supérieures et pouvant recevoir du fluide pompé vers le bas à travers la tige de forage, ces passages ayant des sorties à leurs extrémités inférieures, le 15 marteau présentant une première surface sur laquelle agit le fluide sous pression se trouvant dans le premier passage en vue de son déplacement vers l'enclume, et une seconde surface sur laquelle agit le fluide sous pression se trouvant dans le second passage en vue d'écarter ce marteau de l'enclume, et un dispositif de distri-20 bution à mouvement alternatif aux sorties des passages, sur le trajet d'écoulement du fluide à travers ceux-ci, ce dispositif pouvant être déplacé d'un mouvement alternatif transversalement à ces sorties afin de les fermer alternativement en vue de produire alternativement des pulsations de pression positive dans le fluide se 25 trouvant dans les passages de choc afin d'imprimer des mouvements alternatifs au marteau le long du corps de l'appareil, vers et à .partir de ladite position d'impact du marteau contre l'enclume. 18 - Appareil de forage d'un puits suivant la revendication 17, caractérisé en ce que l'enclume présente un passage qui comniu- 30 nique avec les sorties des passages de choc et à travers lequel du fluide venant de ces derniers peut s'écouler jusqu'à l'outil de forage. 19 - Appareil de forage d'un puits suivant la revendication 17, caractérisé en ce que le corps de l'appareil est emboxté téles- 35 copiquement dans l'enclume, et il est prévu dos moyens pour la transmission d'un mouvement rotatif du corps à l'enclume. 20 - Appareil de forage d'un puits suivant la revendication 17, caractérisé en ce que le corps de l'appareil est emboîté téles- aui copiquement dans l'enclume et ce corps présente un passage/communx-kO quant avec les sorties des passages de choc et à travers lequel du 70 03514 18. 2042504 fluide venant desdits passages de choc peut s'écouler vers l'outil de forage. 21 - Appareil de forage d'un puits suivant la revendication 17» caractérisé en ce qu'il comprend un corps emboîté télescopique-5 ment dans l'enclume et présentant un passage qui communique avec les sorties des passages de choc et à travers lequel du fluide venant de ces passages peut s'écouler vers l'outil de forage, l'enclume présentant un passage pour amener le fluide venant du passage prévu dans le corps jusqu'à l'outil de forage. 10 22 - Appareil de forage d'un puits suivant la revendication 17) caractérisé en ce qué l'un des passages de choc est formé par un tube de choc entouré par l'autre passage de choc. 23 - Appareil de forage d'un puits suivant la revendication 17, caractérisé en ce qu'il comprend, en dérivation sur les distri-15 buteurs, des orifices de dérivation de fluide venant de l'un des passages, ainsi qu'un obturateur permettant l'ouverture et la fermeture de ces orifices de dérivation. Zh - Appareil de forage d'un puits suivant la revendication 17, caractérisé en ce qu'il comprend un corps emboîté télescopique-20 ment dans l'enclume et présentant un passage communiquant avec les sorties des passages de choc et à travers lequel du fluide venant de ces passages peut s'écouler vers l'outil de forage, des orifices en dérivation sur le dispositif de distribution et un obturateur permet teint l'ouverture et la fermeture de ces orifices de 25 dérivation. 25 - Appareil de forage d'un puits suivant la revendication 17, caractérisé en ce qu'il comprend un corps emboîté téleseopique-ment dans l'enclume et présentant un passage qui communique avec les sorties des passages de choc et à travers lequel du fluide ve- 30 vant de ces passages peut s'écouler vers l'outil de forage, des orifices en dérivation sur le dispositif de distribution et un obturateur relié à l'enclume et fermant les orifices de dérivation lorsque l'enclume occupe une position haute sur le corps de l'appareil, et ouvrant ces orifices de dérivation lorsque l'enclume 35 occupe une position inférieure sur ledit corps. 26 - Appareil de forage d'un puits suivant la revendication 17, caractérisé en ce qu'il comprend un corps emboîté télescopi-quement dans l'enclume et présentant un passage qui communique avec les sorties des passages de choc et à travers lequel du flui- hO de venant de ces passages peut s'écouler vers l'outil de forage, 70 03514 19- 2042504 des orifices en dérivation sur le dispositif de distribution et un obturateur relié à l'enclume et fermant ces orifices de dérivation lorsque l'enclume occupe une position liaute sur ce corps et ouvrant lesdits orifices de dérivation lorsque l'enclume occupe une 5 position basse sur le corps, le marteau étant mobile d'un mouvement alternatif le Ion# d# la surface externe du corps.