Brevet FR2094042A1 — publié le 19720204

La présente invention concerne des trépans pour forage rotary qui sont destinés à forer des trous dans des couches souterraines. Plus spécialement, la présente invention concerne une nouvelle construction convenant principalement pour des trépans à 5 diamants et trépans analogues utilisant des matériaux de coupe durs maintenus dans une gangue. Les trépans de forage utilisant des diamants ou éléments de coupe durs analogues sont couramment utilisés dans les opérations de forage et de carottage, en particulier dans des couches 10 souterraines dures telles que le silex ou matériaux analogues. Des trépans à diamants réalisés de cette manière comportent habituellement un corps ayant un moyen pour relier le trépan à un train de tige^fet une gangue pour maintenir les diamants ou autres éléments de coupe. Un fluide de forage est dirigé vers le fond du 15 trou dans le train de tiges pour s'échapper par un orifice ménagé généralement dans la partie centrale du trépan. Des passages ou canaux pour le fluide ou 1'eau sont également ménagés dans les surfaces de forage du trépan pour transporter ce fluide de forage à travers la face du trépan afin de refroidir et de lubrifier 20 sa surface de forage et de facilier 1'enlèvement des déblais de la zone de forage. La plupart des fluides de forage actuellement utilisés sont caractérisés par des propriétés de plâtrage, c'est-à-dire que les fluides de forage forment une gaine de boue ou un gâteau 25 de filtration sur la paroi du mur de sondage, cette gaine étant semi-perméable ou sensiblement imperméable au fluide contenu dans le trou de sondage, ce qui l'empêche de s'échapper dans les couches souterraines voisines. Ces gâteaux de filtration sont formés en particulier lorsque les fluides de forage sont maintenus sous 30 pression contre la surface qui présente de petites craquelures ou fissures et qu^karactériseni^éréralement la couche souterraine. En conséquence, ces gâteaux de filtration ou gaines de boue ont tendance à se former au fond du trou de sondage où les éléments de coupe du trépan essaient de creuser la couche souterraine et 35 ont tendance également à se former dans les canaux du trépan entre ce dernier et le mur de sondage. Etant donné que ces gâteaux de filtration sont relativement imperméables au fluide, l'accumulation d'un gâteau de filtration entre le mur de sondage et 1«trépan 71 20112 2 2094042 « peut avoir tendance à entraver le passage du fluide le long des surface de coupe. Hormis la diminution virtuelle de la vitesse de forage due à l'impossibilité d'évacuer rapidement les déblais de forage et d'un endommagement éventuel du trépan par suite d'un 5 refroidissement et d'une lubrification insuffisants, cette formation du gâteau de filtration peut être responsable de la difficulté e due à l'adhérence ou coincement différentiel. L'adhérence différentielle est un phénomène qui se produit par suite de la pression différentielle, supérieure à la pression 10 de gisement, qui doit être toujours maintenue au fond d'un trou de sondage. Etant donné que la pression du fluide de forage doit être supérieure à la pression de gisement pour éviter une éruption, lorsque le fluide de forage ne parvient plus à la face de forage du trépan par suite de l'accumulation d'un gâteau de filtration 15 dans les canaux d'eau et autour des éléments de coupe, la différence de pression entre le fluide de forage et la pression de gisement s'exerce directement sur le trépan, ce qui provoque son adhérence ou grippage. Cela peut se traduire par une torsion du train de tiges pendant le coincement du trépan, puis par une dé-20 torsion rapide du train de tiges après l'application d'une force de torsion suffisante au trépan pour le libérer. L'absence du fluide sur la face inférieure du trépan impose également au train de tiges de fortes charges de choc dans le sens vertical. Lorsque le fluide est exclu de la face du trépan, la flottabilité du fluide 25 s'exerçant sur la face du trépan est supprimée et il en résulte une charge de choc exercée vers le bas ; et lorsque le fluide parvient de nouveau dans cet espace, une pression est exercée vers le haut et provoque une charge de choc vers le haut. Par suite, le coincement du trépan est accompagné souvent par l'application 30 au train de tiges de fortes charges de choc dans le sens vertical. Tous ces phénomènes se traduisent par une usure de l'appareillage utilisé dans le trou de sondage et se traduisent également par un forage peu efficace. On a cherché à surmonter la difficulté due au coincement 35 différentiel en augmentant encore la pression du fluide de forage vers le.trépan.de manière à augmenter la vitesse du fluide de forage sur la face du trépan en espérant ainsi1 empêcher la formation 71 20112 3 2094042 des gâteaux de filtration dans les canaux et autour des éléments de coupe. Mais, bien que cette plus grande vitesse d'écoulement du fluide ait tendance à éliminer par lavage les gâteaux de filtration accumulés, il est également vrai que les gâteaux de filtration 5 se forment plus rapidement en présence d'une plus grande pression. En outre, une plus grande différence de pression entre le fluide de forage et la couche souterraine forée a un autre effet nuisible sur lrefficacité du forage. les couches souterraines, en particulier les couches dures 10 comme celles qui sont forées avec des trépans à diamants ou analogues, présentent une ?igmentation de plasticité lorsqu'une pression supérieure à la pression de surcharge est exercée sur la couche souterraine. Ainsi, par exemple si on laisse tomber un élément de coupe tel qu'un burin d'une même hauteur sur deux 15 échantillons d'une même couche souterraine, dont l'un est maintenu sous une pression plus élevée que l'autre, on constate que le degré de fracturation près du point d'impact du burin est moindre dans l'échantillon maintenu sous la pression la plus élevée. Le trépan à diamants a théoriquement pour fonction non pas 20 de soumettre simplement la couche souterraine Mine abrasion et de faire progresser ainsi le forage, mais plutôt de créer de petites fissures à mesure que les éléments de coupe passent sur la couche souterraine, de façon que le fluide de forage qui est maintenu à une pression supérieure à la pression de gisement puis-25 se entrer dans ces fissures et enlever les parties fracturées de la couche souterraine. En conséquence, une tentative de résoudre le problème posé par ce coincement différentiel en augmentant simplement la pression et le débit de fluide de forage à travers le trépan a eu pour effet secondaire d'augmenter la plasticité 30 de la couche souterraine en la rendant ainsi plus résistante à la fracturation sous l'action des éléments de coupe du trépan. En conséquence, la présente invention a pour objet une nouvelle conception de trépans du type utilisant des pointes de diamant ou éléments de coupe analogues, qui permet de surmonter 35 en grande partie la difficulté due au coincement différentiel sans qu'il soit nécessaire d'augmenter la pression du fluide de forage ayant pour effet d'accroître la plasticité de la couche 71 20112 4 2094042 • souterraine en cours de forage et qui améliore l'accèB du fluide de forage à tous les éléments de coupe de la surface du trépan. La présente invention a également pour objet un trépan qui assure la formation d'un coin hydraulique entre le trépan 5 et la couche souterraine pour créer des configurations de pression favorisant l'enlèvement des parties fracturées de la couche souterraine à partir de la zone de forage, et qui permet un forage par un nouveau procédé qui consiste à provoquer une série de brusques changements de pression agissant sur de petites 10 parties fracturées de la couche "soutérràiné de manière à favoriser leur enlèvement. Le nouveau trépan pour forage rotary de la présente invention comporte un corps présentant une gangue formant une face du trépan, un moyen définissant des passages ou canaux à travers la 15 gangue qui divisent la face du trépan en plusieurs épaulements de forage ; et des éléments de coupe portés par les épaulements de la gangue dont les parties à découvert définissent une surface de coupe lors de la rotation du trépan , la surface de la partie de la gangue appartenant à chacun des épaulements étant espacée 20 de la surface de coupe définie par les parties à découvert des éléments de coupe d'une plus grande distance à un bord des oordons qu'à l'autre pour délimiter entre la gangue et cette surface de coupe un volume cunéiforme qui s'ouvre dans le sens de rotation du trépan. 25 La construction du trépan formant ce volume cunéiforme entre la surface de la gangue du trépan et les surfaces de coupe définies par les éléments de coupe à découvert, est réalisée en plaçant de plus grands éléments de coupe, par exemple des pointes de diamant, à proximité du bord avant ou menant des épaulements 30 de forage de la face du trépan et en utilisant de plus petites pointes de diamant vers le bord arrière ou de fuite de l'épaule-ment. Cette construction permet à tous les éléments de coupe de forer ou de creuser la couche souterraine tout en formant un volume cunéiforme entre la gangue et la couche souterraine en 35 cours de forage. En général, l'angle d'inclinaison, comme on l'expliquera ci-après, formé entre la gangue et la surface de coupe,est d'au 71 20112 5 2094042 moins 1° environ. Toutefois, comme les spécialistes s'en rendront compte, l'angle formé entre la surface de la gangue et la surface de coupe du trépan est déterminé principalement par la distance comprise entre les canaux et la dimension relative des éléments 5 de coupe disponibles qui permet d'espacer le bord avant de chaque épaulement de forage d'une plus grande distance de la surface de coupe que son bord arrière. La présente invention concerne également un procédé de forage qui consiste à soumettre une couche souterraine à une abra-10 sion et une fracturation en utilisant des éléments de coupe en présence d'un fluide de forage en circulation maintenu à une pression supérieure à la pression de gisement, à augmenter la pression locale du fluide dans la région d ' abrasioijfet de fracturation pendant que les éléments de coupe successifs traversent la couche 15 souterraine et à réduire brusquement la pression tout en exposant la région d'abrasion et de fracturation à un plus grand débit du fluide de forage. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard 20 du dessin annexé et donnant à titre illustrâtif, mais nullement limitatif, des formes de réalisation de l'invention. Sur ce dessin : la figure 1 est une élévation d'un trépan à pointes de diamant réalisé selon la présente invention et représentant une 25 forme de réalisation préféré^'un trépan selon la présente invention ; la figure 2 est une coupe du trépan représenté sur la figure 1 ; la figure 3 est une vue de dessous du trépan suivant la 30 ligne 3-3 de la figure 1 ; la figure 4 est une vue développée d'une partie du trépan suivant la ligne 4-4 de la figure 3 ; la figure 5 est un graphique montrant la courbe de pression hydraulique à mesure que la partie représentée sur la figure 35 4 traverse une couche souterraine ; et la figure 6 est une coupe du trépan représenté sur la figure 1 suivant la ligne 6-6, montrant le volume cunéiforme sur la 71 20112 e 2094042 partie correspondant au calibre du trépan. En se référant plus particulièrement au dessin, la figure 1 représente un trépan 10 du type pouvant être réalisé selon la présente invention. Le trépan 10 comporte un corps 11 en un maté-5 riau convenable pour résister aux efforts imposés pendant le forage. La partie supérieure du corps comporte un col taraudé 13 qui permet de relier le trépan 10 à l'extrémité inférieure d'une colonne de forage. La partie inférieure du corps ou couronne du trépan 12 est recouverte d'une gangue métallique 15 dans laquelle peuvent 10 être noyés des pointes de diamant ou éléments de coupe analogues 17. La gangue est en un matériau relativement dur et tenace comme le bronze ou un alliage métallique analogue tel qu'un alliage de cuivre et de niclrel contenant du carbure de tungstène en poudre en quantité suffisante pour lui donner la résistance mécanique 15 et la résistance à l'érosion nécessaires. En variante, la gangue peut se composer d'une matière plastique dure convenable qui peut être coulée sur le trépan et qui peut avoir la propriété de résister à l'usure et de retenir les éléments de coupe. Le matériau a une épaisseur convenable pour avoir la résistance mécanique, la 20 résistance à l'érosion et à l'abrasion nécessaire et pour noyer et maintenir les éléments de coupe. Pendant la coulée de la gangue sur le corps 11 du trépan, il est courant de ménager des évidements ou de former une surface rugueuse sur le corps du trépan de façon que la gangue soit forte-25 ment ancrée audit corps et fasse partie intégrante du trépan. La gangue du trépan représenté est formés de manière à présenter une face terminale généralement semi-toroïde constituant face une face externe cyclindrique correspondant au calibre,une/inférieur® de forage 21 généralement curviligne et une face interne de carot-30 tage 23. Cette dernière communique avec un passage central 25 se prolongeant dans le corps du trépan et par lequel le fluide de forage est dirigé vers le bas le long du train de tiges vers la couche souterraine et à travers la face du trépan. Plusieurs canaux 18 sont orientés vers l'extérieur à partir de la face in-35 terne du trépan en travers de la face de forage pour remonter le long de la face de calibre ou d'alésage du trépan et présentent des sorties traversant le rebord annulaire 14 formé par la gangue. 71 20112 2094042 En conséquence, le fluide de forage introduit dans le train de tiges et le passage 25 est réparti dans ces canaux 18 pour enlever les déblais de la zone de forage et les remonter vers la tête du puits comme on le sait en pratique. Les canaux 18 coupent la gan-5 gue du trépan pour former plusieurs épaulements de forage 27 sur lesquels les éléments de coupe 17 sont montés. Selon la présente invention, il est bien entendu qu'en pins des pointes du diamant utilisées comme éléments de coupe, on peut avoir recours à d'autres particules de forme régulière ou irrégu-10 lière ou des éléments de coupe de carbure de tungstène ou bien des particules de divers carbures contenant du carbure de tungstène et du carbure de titane ou du carbure de tantale ou. des particules d'un métal dur analogue ou d'un matériau intermétallique ou non métallique. 15 En outre, il convient de noter qu'un trépan à pointes de diamant ou un trépan d'un type analogue peut-présenter un certain nombre d'autres formes de la partie inférieure comme le savent les spécialistes. En conséquence, la gangue du trépan peut comporter en outre des fentes à sédiments qui peuvent être ménagées d'une 20 manière analogue pour évacuer les déblais de la zone de forage. La face inclinée des épaulements de forage permettant la formation d'un coin hydraulique pendant le forage selon-la présente invention peut être définie comme correspondant aux zones supportant les éléments de coupe entre les canaux, les fentes à sédiments 25 ou autres passages analogues de dimension importante qui peuvent couper ou traverser la gangue du trépan. ■ Il convient en outre de noter que bien que les canaux du trépan donnés à titre illustratif soient représentés comme 'étant des canaux sensiblement rectilignes, il peut être souhaitable 30 d'utiliser des canaux ou passages à fluide de forme hélicoïdale selon la présente invention. En conséquence, les nouveaux trépans de la présente invention peuvent comporter diverses formes de canaux et de fentes à sédiments qui conviennent pour des trépans à pointes de diamant ou des trépans comportant des éléments de 35 coupe analogues comme ceux utilisés en pratique. En se référant maintenant plus spécialement aux figures 4, 5 et 6, on va décrire les formes de réalisation préférées 71 20112 8 2094042 de la présente invention. la figure 4 est une vue éclatée d'une partie du trépan représenté sur les figures 1 à 3 suivant la ligne 4-4 de la figure 3. En conséquence, la figure 4 représente un développement d'une 5 partie circulaire du trépan et montre également le trépan en contact avec une couche souterraine 29 qui doit être forée. Etant donné que le sens général de rotation du trépan correspond à la direction indiquée par la flèche A, le "bord avant 29 et le "bord arrière 31 de chacun des épaulements de forage 10 sont déterminés. En conséquence, sur la figure 4, le sens de rotation doit être considéré comme correspondant à la direction indiquée par la flèche B, et les bords avant et arrière de l'épaulement de forage 27 sont désignés respectivement par 29 et 31. Les éléments de coupe 17 noyés dans l'épaulement 27 sont 15 représentés comme étant en contact avec une surface sensiblement plane de la couche souterraine 30 pour faciliter la représentation. En conséquence, le plan de la surface 30 sur la figure 4 serait la "surface de coupe" définie par les éléments de coupe se trouvant sur le rayon correspondant à la coupe 4-4. Etant donné que la 20 coupe 4-4 correspond à un rayon auquel les éléments de coupe 17 sont orientés directement vers le bas, on se rend compte que pour ces éléments de coupe, la "surface de coupe" est plane. Toutefois, en remontant la surface du trépan vers la surface d'alésage 19» il est bien entendu que la "surface de coupe" prend la forme d'un 25 tronc de cône et finalement d'un cylindre sur la partie supérieure verticale d'alésage du calibre 19. Par suite, à chaque rayon à partir de l'axe de rotation du trépan (plus spécialement les surfaces des éléments de coupe orientées vers l'extérieur du trépan), les éléments de coupe définissent une surface de coupe qui, selon 30 la conception du trépan, peut varier d'une surface de coupe tron-conique sur la surface interne du trépan à une surface de coupe sensiblement plane décrite par les éléments de coupe inférieurs de la face de forage 21 pour devenir finalement une surface de coupe sensiblement cylindrique définie par les éléments de coupe 35 disposés verticalement sur la surface 19. En conséquence, en se référant à la figure 6, qui représente une coupe suivant la ligne 6-6 de la figure 1, on voit 71 20112 2094042 des éléments de coupe 17 dont les parties à découvert 3ont disposées de manière qu'elles creusent la couche souterraine pour former une surface de coupe pratiquement cylindrique, comme représenté par la face de la couche souterraine 33. En conséquence, avec la nou— 5 velle conception des trépans selon la présente invention, lee parties à découvert des éléments de coupe portés par les épaulements de forage de la gangue sont alignées pour définir une surface de coupe, comme décrit plus haut, pendant la rotation du trépan, tandis que la surface de la partie de la gangue appartenant 10 à chacun des épaulements de forage est espacée de la surfaoqâe coupe d'une plus grande distance le long du bord avant ou menant de l'épaulement que le long de son bord arrière ou de fuite. Ainsi, comme on le voit sur la figure 4, la surface 35 de l'épaulement 27 forme un angle a avec la surface de coupe. Egalement, comme on le 15 voit sur la figure 6, la surface curviligne 36 de l'épaulement de forage définit un angle a avec la surface de coupe 33. Cependant, dans ce dernier cas, on se rend compte que l'angle a doit être mesuré entre les tangentes de la surface de coupe 33 et de la surface 36 de la gangue. 20 II n'est pas nécessaire que la surface de la gangue soit parfaitement plane, comme représenté sur la figure 4, sur la face de forage du trépan, ni qu'elle décrive un arc de cercle comme représenté sur la figure 6. En effet, la surface de l'épaulement de forage peut comporter de petits évidements ou sillons entre les 25 pointes de diamant individuelles. Ces petits évidements ou sillons ne doivent pas être considérés comme formant des canaux ou passages délimitant les épaulements de forage de la face du trépan. Ces petits évidements formés entre les pointes de diamant individuelles ne laissent passer que de faibles quantités de fluide en com-30 paraison des quantités passant par les canaux ou fentes à sédiments ou autres passages principaux. En conséquence, des trépans selon la présente invention peuvent comporter de tels sillons dans les épaulements de forage. Dans ce cas, il convient de prendre en considération la surface moyenne de la gangue, sans tenir compte 35 de ces petits sillons ou évidements, pour déterminer la valeur d'un angle a qui est l'angle d'inclinaison entre la surface de la gangue et la surface de coupe. 71 20112 10 2094042 Ainsi, en se référant à la figure 6, plus particulièrement à la partie indiquée en pointillé , on a représenté une partie correspondant au calibre d'un trépan présentant de petits sillons 43 entre les pointes de diamant. la ligne 45 représente la surface 5 moyennt. de la gangue et l'angle a est déterminé entre cette surface moyenne et la surface de coupe 47 qui représente de nouveau la couche souterraine. Selon la présente invention, l'angle a a peu d'importance mais est déterminé par la largeur 37 de l'épaulement de forage 10 à une distance particulière quelconque de l'axe de rotation du trépan et par la dimension relative des éléments de coupe 17 disponibles. Pour maintenir les faces à découvert des éléments de coupe 17 le long de la surface de coupe tout en permettant à la surface de la gangue de s'approcher de la surface de coupe en 15 passant du bord avant au bord arrière de chaque épaulement de forage individuel, il est nécessaire de placer les plus grands éléments de coupe à proximité du bord avant de l'épaulement et les plus petits éléments de coupe à proximité du bord arrière de l'épaulement de forage. Etant donné que la dimension relative 20 et par conséquent la hauteur des éléments de coupe sont limitées par des considérations pratiques, il est évident que l'angle a est déterminé en grande partie par la relation entre la largeur de l'épaulement de forage, comme indiqué en 37, et la différence d'espacement qui peut être obtenue en utilisant des éléments de 25 coupe de dimensions différentes, c'est-à-dire des éléments de hauteurs différentes. En général, il est préférable de maintenir l'angle a à au moins 1° environ et de préférence à 2° ou plus. Etant donné que la largeur de l'épaulement de forage augmente dans la forme de réalisation représentée à mesure qu'on s'éloi-30 gne du centre du trépan de forage vers l'extérieur, il est également évident que le trépan peut être construit de façon que l'angle a soit supérieur dans la partie de l'épaulement de forage qui est plus près du centre du trépan que dans les parties de l'épaulement qui sont plus près de la périphérie externe du trépan. 35 Si l'on place de grands éléments de coupe de mêmes dimensions à proximité du bord avant 29 de l'épaulement 27 et les plus petits éléments de coupe à proximité du bord arrière 31, l'angle formé 71 20112 2094042 entre la gangue et la surface de coupe peut être évidemment augmenté dans une large mesure dans la partie interne du trépan par rapport à sa partie externe. On va se référer maintenant à la figure 5 qui représente 5 le mode opératoire du nouveau trépan de la présente invention afin de réduire au minimum le coincement différentiel et d'engendrer des configurations de pression favorisant le forage. A mesure que le trépan se déplace dans la direction B, comme on le voit sur la figure 4, le fluide s'écoule dans les canaux 18. le mouvement du 10 trépan est tel que l'extrémité ouverte du volume cunéiforme 39 à proximité du bord avant 29 de l'épaulement 27 permet au fluide de passer facilement entre les éléments de coupe 17 pendant la rotation du trépan. Toutefois, à cause de l'inertie du fluide et du mouvement du trépan au fur et à mesure que ce dernier se dépla-15 ce dans la direction indiquée par la flèche B, il se forme un coin hydraulique dans le volume 39 et la pression du fluide régnant dans cette zone augmente. La figure 5 représente une courbe de pression sur la face du trépan représentée sur la figure 4. Ainsi, dans la région du 20 canal 18, la pression est relativement faible (la figure 5 représentant simplement une courbe des pressions relatives et non pas une courbe de pression absolue). A mesure que le fluide passe sous le bord avant 29 de l'épaulement de forage 27, la pression commence à augmenter lentement comme indiqué dans la région Y 25 du graphique de la figure 5 étant donné qu'elle subit l'influence de la conicité du coin hydraulique formé entre la surface 35 de la gangue et la surface de forage 30. La pression continue à augmenter jusqu'à une valeur maximale correspondant au bord arrière 31 de l'épaulement 27, puis diminue brusquement dans le canal 30 situé directement derrière le bord arrière 31. En conséquence, l'action de ce coin a tendance à favoriser l'écc-lement du fluide autour des éléments de coupe 17 et tend par suite à éviter un coincement différentiel. En outre, l'action du coin hydraulique amorcée par la nouvelle conception de la 35 présente invention se traduit par l'application de pressions à la couche souterraine selon une courbe qui favorise le forage. 71 20112 12 2094042 Dans la technique antérieure, on s'est rendu compte que les trépans à pointes de diamant et des trépans analogues qui utilisent des éléments de coupe très durs non seulement creusent la couche souterraine par abrasion mais effectuent le forage en dépassant la 5 limite de résistance au cisaillement de la roche dans la région des éléments de coupe, de manière à provoquer une fracturation de la couche souterraine* A mesure que chaque élément de coupe se déplace successivement contre la couche souterraine, il se produit une fracturation supplémentaire le long du trajet parcouru par l'élé-10 ment de coupe, tandis que la zone initiale fracturée reste dans une région de contrainte relativement élevée à la compression. Toutefois, à mesure que l'élément de coupe continue à se déplacer et lorsque les zones de fracturation initiale sortent de la région où l'élément de coupe exerce un effort de compression, la brusque 15 récupération élastique de la couche souterraine a tendance à propager la fracturation dans la partie qui se trouve à la surface. Une explication de ce mode opératoire des trépans à pointes de diamant est donnée dans "Engineering and Mining Journal" volume 163, N° 10, octobre 1962, pages 82 et suivantes. 20 En conséquence, on va examiner le comportement d'une partie isolée de la couche souterraine en se référant à la figure 4 et en tenant compte de ce mode opératoire des trépans à pointes de diamant. Si l'on examine une partie isolée de la couche souterraine située sous les éléments de coupe à proximité du bord avant 25 29 de l'épaulement de forage 27, on voit que lorsque le plus grand élément de coupe 17 passe sur cette région, il exerce une force supérieure à la résistance au cisaillement de la couche et provoque une fracturation. lorsque le trépan se déplace dans la direction B, ce même élément de coupe provoque une fracturation supplémentaire 30 dans d'autres parties de la couche souterraine vers la gauche de la facturation initiale, lorsque le point initial de fracturation sort de la région où la première série des éléments de coupe exercent un effort de compression, il est susceptible de se produire une fracturation mineure. Mais à ce même instant, la pres-35 sion du fluide exercée sur ces parties de la couche souterraine augmente à mesure qu'elle^'approchent du bord arrière de l'épaulement de forage. En conséquence, toute fracturation qui se produit dans une partie isolée de la couche souterraine est soumise 71 20112 2094042 à l'action du fluide dont la pression augmente selon la courbe représentée sur la figure 5 jusqu'à ce qu'elle soit dépassée par toute la largeur 37 de l'épaulement de forage. Par suite, lorsque la partie isolée de la couche souterraine parvient sous le bord 5 arrière 31 de l'épaulement de forage, la pression du fluide exercée dans une fracturation atteint une valeur maximale. Mais à mesure que le trépan continue à tourner, cette même partie de la couche souterraine passe sous le canal ou passage suivant et la pression diminue brusquement. En conséquence, le fluide à haute 10 pression qui pourrait avoir été refoulé dans la fissure au moment où l'épaulement de forage passe sur elle a tendance à jaillir hors de la fissure dans le canal à basse pression, ce qui favorise à la fois le détachement et l'enlèvement des déblais de forage. Selon le mode opératoire décrit ci-dessus, la présente in-15 vention concerne en conséquence un procédé de forage qui consiste à percer une couche souterraine par abrasion et fracturation au moyen d'éléments de coupe en présence d'un fluide de forage maintenu sous une pression supérieure à la pression de gisement, à augmenter la pression localisée du fluide dans la région d'abrasion 20 et de fracturation lorsque plusieurs éléments de coupe passent sur-la couche souterraine et à diminuer brusquement la pression tout en exposant.la région d'abrasion et de fracturation à un plus grand débit du fluide de forage. La répétition de cette action sur la couche souterraine a tendance à refouler le fluide dans les minus-25 cules fissures de la couche souterraine à une pression supérieure à celle régnant dans les canaux et à le faire jaillir dans les canaux lorsque la région de plus faible pression de ces derniers passe sur les petites fissures. En outre, à cause du plus grand volume entre la gangue des 30 trépans de forage selon la présente invention et la couche souterraine vUi constitue effectivement la surface de coupe définie par la rotation des éléments de coupe à découvert, la chute de pression à travers le trépan est réduite et par conséquent, la pression à laquelle le.fluide de forage est introduit dans le trépan peut 35 être diminuée. Par suite., la couche souterraine n'est pas soumise à des pressions plus élevées qui peuvent augmenter la plasticité de la couche souterraine et de ce fait, la résistance à la fracturation. En conséquence, on se rend compte qu'il est souhaitable 71 20112 u 2094042 â dans certaines limites, selon la conception des trépans de forage de la présente invention, d'espacer autant que possible le "bord avant de l'épaulement de forage de la surface de coupe définie par la partie à découvert des éléments de coupe afin de permettre 5 au fluide de forage de s'écouler autour des éléments de coupe et de ne pas avoir à refouler le fluide de forage vers le trépan à une pression trop élevée. Comme indiqué plus haut, l'angle d'inclinaison de la surface de la matrice du trépan par rapport à la surface de coupe est de préférence d'au moins 1°, mais si possible, 10 cet angle doit être augmenté jusqu'à 7 ou 8° ou plus pour former un volume cunéiforme qui présente une ouverture ou gorge sous le bord avant de l'épaulement qui est aussi grande que possible pour permettre au fluide de forage de s'écouler dans le volume cunéiforme. Toutefois, étant donné que le forage principal est effectué par 15 la face de forage du trépan, il est bien entendu qu'il est plus important que les angles de plus grandes dimensions soient utilisés sur la face de forage inférieure du trépan plutôt que sur ses parties d'alésage. En ce qui concerne l'expression "volume cunéiforme" utili-20 sée dans le présent mémoire et définissant le volume entre la surface de la gangue et la surface de coupe, il est bien entendu qu'elle englobe le volume cunéiforme curviligne indiqué en 41 sur la figure 6. La présente invention peut convenir à divers trépans qui 25 comportent des pointes de diamant ou éléments de coupe analogues. Ainsi, par exemple,la présente invention peut convenir à des couronnes de carottage, des trépans à redans, des trépans excentriques, etc. Dans tous les cas où ces trépans sont utilisés, les faces de forage sont coupées ou traversées par des passages ou 30 canaux et par suite, la matrice conçue pour permettre la création d'un coin hydraulique entre elle et la surface en cours de forage peut être adaptée à ces autres trépans qui sont connus en pratique par des procédés égalemënt connus. Naturellement, l'invention n'est pas limitée aux formes de 35 réalisation décrites et représentées et est susceptible de recevoir diverses variantes entrant dans le cadre et l'esprit de l'invention. ' ' 71 20112 '5 2094042 REVENDICATIONS 1 - Trépan pour forage rotary, caractérisé en ce qu'il comporte un corps présentant une gangue, un moyen définissant des passages à travers la gangue et la divisant en plusieurs épaule- 5 ments de forage, et plusieurs éléments de coupe portés par chacun des épaulements, les parties à découvert des éléments de coupe de chaque épaulement étant disposées de manière à creuser successivement la couche souterraine et à définir une surface de coupe lors de la rotation du trépan, ladite rotation définissant également les 10 bords avant et arrière des épaulements de forage ; la surface de la gangue des épaulements de forage étant espacée de la surface de coupe d'une plus grande distance le long du bord avant de l'épaulement que le long de son bord arrière pour former un volume cunéiforme entre ladite surface et la surface de coupe définie par la 15 rotation du trépan. 2 - Trépan selon la revendication 1, caractérisé en ce que la hauteur à découvert des éléments de coupe de chacun des épaulements de forage diminue à mesure que la distance augmente à partir du bord avant de l'épaulement de forage. 20 3 - Trépan selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une tangente de la partie de la matrice appartenant à l'épaulement de forage et -une tangente de la surface de coupe définissent un angle qui a une valeur d'au moins un degré. 4 - Trépan selon la revendication 3, caractérisé en ce 25 que les passages ou canaux sont orientés de façon sensiblement radiale en travers de la face de la gangue, ledit angle diminuant à mesure que la largeur des épaulements de forage augmente entre les canaux adjacents. 5 - Trépan selon la revendication 1, caractérisé en ce 30 qu'il comporte un élément pour le relier à un train de tiges et une ouverture centrale communiquant avec l'intérieur du train de tiges, les canaux communiquant avec ladite ouverture centrale. 6 - Trépan selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des sillons peu profonds entre les éléments de coupe 35 individuels dans chaque épaulement de forage pour permettre l'accès d'une plus grande quantité de fluide autour des éléments de coupe individuels. 71 20112 16 2094042 » 7 - Trépan selon la revendication 1# caractérisé en ce que les éléments de coupe portés par les épaulements de forage sont des pointes de diamant. 8 - Trépan pour forage rotary comportant un corps ayant une 5 matrice, un moyen définissant des canaux à travers la matrice et la divisant en plusieurs épaulements de forage, et une série d'éléments de coupe portés par chacun des épaulements et disposés de manière à forer successivement les parties exposées d'une couche souterraine, les éléments de coupe définissant une surface de coupe lors de la 10 rotation du trépan et déterminant des "bords avant et arrière des épaulements de forage, trépan caractérisé en ce que la surface de la matrice appartenant aux épaulements de forage est espacée de la surface de coupe d'une plus grande distance le long du bord avant d'un tel épaulement que le long de son tord arrière pour former un 15 volume cunéiforme entre la surface de la gangue et la surface de coupe définie par la rotation du trépan. 9 - Procédé de forage d'une couche souterraine, caractérisé en ce qu'il consiste à forer une couche souterraine par abrasion et fracturation en utilisant des éléments de coupe en présence d'un 20 fluide de forage maintenu à une pression supérieure à la pression de gisement ; à augmenter une pression localisée du fluide dans la région d'abrasion et de fracturation lorsque plusieurs éléments de coupe se déplacent sur la couche souterraine ; et à diminuer brusquement la pression tout en exposant la région d'abrasion et de 25 fracturation à un plus grand débit du fluide de forage.