Brevet FR2088255A1 — publié le 19720107

1Ô221 ' 1 2088255 La présente invention concerne un procédé et un appareil permettant de découper et de récupérer des carottes de formations souterraines. Elle vise plus particulièrement un procédé et un appareil permettant, à partir de formations tendres ou manquant 5 .de cohésion,d'obtenir des carottes dans un état représentant convenablement la disposition des couches dans la formation souterraine . Il était jusqu'à présent difficile d'obtenir dans des trous-de sonde des carottes satisfaisantes à partir de certains types 10 de formations souterraines tendres ou sans cohésion. Les formations tendres ou manquant de cohésion ou les conglomérats de roches très fracturées ont souvent tendance à se délaver sous l'action de la circulation du fluide de forage arrivant'à- la couronne de sondage ou ont autrement tendance à se désagréger ou àf s'effriter 15 lors de la récupération ou de la manipulation des carottes,si bien que les carottes obtenues à partir de ces formations ne représentent pas vraiment la disposition des couches souterraines que l'on explore. On peut facilement se rendre compte que lorsqu'on effectue 20 un carottage dans de telles formations tendres ou sans cohésion, il faut un appareillage spécial pour préserver l'intégrité de la carotte et l'empêcher de se désagréger ou de tomber en dehors du tube carottier lorsqu'on essaie de la récupérer-.. On a mis au point dans la technique antérieure des tubes 25 carottiers pour formations tendres afin de conserver dans son intégrité une carotte de terrain sans cohésion. Dans un certain type, ce tube carottier comportait un appareillage dans lequel un fourreau élastique était destiné à monter, dans un élément tubulaire et à venir entourer la carotte à mesure que celle-ci pénétrait 30 dans l'élément tubulaire. De tels appareils font supporter a la carotte une eliarge verticale, câr pour déplacer le fourreau il faut que la carotte exerce un effort vertical ascendant. De plus, ces dispositifs présentent des inconvénients car il n'y a pas de moyen efficace pour fermer le fourreau élastique 35 et empêcher la matière constituant la carotte de se désagréger et de tomber en dehors du tube carottier pendant qu'on remonte la carotte,et les pièces mobiles d'un tube carottier de ce genre peuvent se coincer et cesser de fonctionner pendant l'opération. Les brevets des Etats-Unis d'Amérique n° 3 092 191 et 40 2 927 776 décrivent des exemples d'appareillages à fourreaux pliants 71 10221 2 2088255 de ce genre. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 2 893 691 décrit un autre dispositif de la technique antérieure qui, pour contenir des carottes manquant de cohésion, prévoit l'emploi d'un fourreau 5 aplatissable en matière non élastique que l'on peut aplatir en dessous de la carotte, une fois la carotte taillée et détachée. D'autres tentatives, visant à récupérer des carottes de terrains sans cohésion prévoyaient simplement la fermeture'd'un fourreau élastique par une source de pression indépendante dans le but 10 d'emprisonner la carotte une fois que celle-ci a été taillée et séparée, comme le décrit par exemple le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 3 480 093• L'invention concerne un procédé et un appareil permettant d'obtenir et de récupérer des carottes de formations souterraines 15 en les maintenant dans leur état naturel sans le modifier, et en particulier de récupérer des carottes de formations souterraines tendres en utilisant une pression de fluide pour supporter latéralement la carotte pendant qu'elle est taillée, séparée et récupérée . 20 L'invention concerne notamment un tube carottier à fermeture efficace en dessous de la carotte afin de permettre de la récupérer sans que la matière qui la constitue se désagrège ou s'échappe. Le procédé et l'appareil de l'invention permettent d'obtenir et de récupérer des carottes dans des formations tendres et 25 'sont utilisables avec les procédés de carottage rotatif aussi bien qu'avec d'autres procédés de carottage n'impliquant pas un forage rotatif. La carotte se loge dans le tube en étant soumise elle-même à des forces minimales. Un élément aplatissable sous pression de fluide est destiné à maintenir la carotte pendant qu'elle est 30 taillée; séparée et récupérée. Selon une particularité essentielle du procédé de l'invention, celui-ci consiste à tailler dans une formation souterraine une carotte, à loger la carotte axialement dans un fourreau aplatissable, à faire agir une pression de fluide sur la surface ex-35 térieure du fourreau afin de l'aplatir au-dessus de la carotte et à régler- la pression de fluide à l'extérieur du fourreau, pour permettre une dilatation élastique de ce dernier de son état aplati à un état gonflé dans lequel il peut recevoir la carotte. L'appareillage nouveau et spécial pour la mise en oeuvre de 40 l'invention et permettant d'obtenir et de récupérer des carottes 71 10221 3 2088255 de formations souterraines«-et particulièrement de formations sans cohésion comprend: un dispositif permettant de tailler une carotte dans la formation souterraine, un fourreau aplatissable disposé au-dessus du dispositif de taillage et destiné à loger la carotte 5 taillée et un dispositif pour faire agir sur la surface extérieure du fourreau impression de fluide supérieure à la pression de fluide régnant à l'intérieur du fourreau, afin de le maintenir aplati jusqu'au moment où la carotte vient se loger en lui. Des clapets sont destinés à maintenir le fourreau aplati au-dessus 10 de la carotte, mais à permettre la sortie du fluide se trouvant dans le fourreau au moment où la carotte pénètre dans le fourreau et le dilate. L'appareillage nouveau de la présente invention comprend en particulier un dispositif de carottage à écoulement de fluide 15 au voisinage du dispositif de taillage pour faciliter l'érosion du terrain et la formation de la carotte, la ehute de pression qui résulte de l'étranglement de l'écoulement du fluide dans la région où la. carotte est taillée à hauteur de la couronne de taillage étant destinée à fournir la différence de pression 20 aplatissant le fourreau et à faire pénétrer à l'intérieur du tube carottier une colonne intacte de matière constituant la carotte, de façon qu'on puisse ultérieurement l'extraire et l'examiner. La pression de fluide s'exerçant sur le fourreau du carottier de l'invention peut ainsi être maintenue pendant toute l'opération 25 de carottage , et dans la plupart des cas, sans qu'il soit nécessaire de prévoir une conduite indépendante de pression aboutissant à l'outil taillant la carotte ainsi qu'une source de pression. On commande le réglage de la pression de fluide à l'exté-30 rieur du fourreau aplatissable à l'aide de clapets appropriés ,ce qui garantit que la pression de fluide à l'extérieur du fourreau excède d'une quantité déterminée à l'avance la pression de fluide régnant à l'intérieur du fourreau, si bien que le fourreau cède élastiquement pendant l'opération de carottage proprement dite 35 et s'aplatit en dessous de la carotte pendant l'opération de récupération, permettant ainsi d'emprisonner la carotte sans qu'elle s'effrite ou se désagrège. Bien que dans la technique des sondages pétroliers, on emploie souvent le terme "fluide" dans le sens de "liquide"» on 40 spécifie expressément que le terme "pression de fluide" ,tel qu'il 71 10221 4 2088255 est employé dans le présent mémoire à propos d'une pression exercée sur le fourreau aplatissable du carottier de l'invention, entend désigner aussi bien la pression d'un liquide que celle d'un fluide gazeux. Conformément à un mode de réalisation avanta-5 geux de l'invention, visant en particulier les appareillages pour le carottage rotatif, on emploie habituellement un fluide de forage liquide pour produire la pression de fluide servant à aplatir le fourreau, La présente invention est évidemment applicable aussi au forage à l'aide de gaz, par exemple à l'air, selon le procédé 10 rotatif, et dans ce cas»c'est la pression d'un fluide gazeux qui aplatira le fourreau. Il apparaîtra à l'évidence de la considération des modes de réalisation décrits que l'appareillage et le procédé nouveaux de la présente invention permettent aussi bien d'obtenir 15 et de récupérer des carottes dans des opérations de forage rotatif que dans des opérations de forage ne faisant pas appel à la technique du forage rotatif. On comprendra mieux la présente invention à la lecture de la description détaillée suivante considérée en regard des des-20 sins annexés représentant à titre illustratif,mais nullement limitatif, plusieurs modes de réalisation spécifiques de l'invention. Sur les dessins : La figure 1A est une coupe partielle de la partie supérieure d'une réalisation spécifique d'un tube carottier selon l'in-25 vention pouvant être employé dans les techniques de carottage rotatif. La figure 1B est une coupe partielle de la partie inférieure de la réalisation"de carottier montrée sur la figure 1A. La figure 2 est une coupe du carottier de l'invention, et-30 montre l'a position du fourreau aplatissable pendant l'opération de récupération de la carotte. La figure 3 est une coupe suivànt la ligne 3-3 de la figure 2, et montre la forme que prend le fourreau à l'état aplati. La figure 4 est une coupe transversale d'une variante de 35 réalisation du fourreau pouvant être employé avec le tube carottier de l'invention ; et la figure 5 représente une autre variante d'un tube carottier pouvant être utilisé dans des techniques de carottage non rotatif et convenant pour l'obtention de carottes à partir de for-40 mations souterraines situées sous une masse d'eau. 71 10221 . 2088255 5 L'appareillage de carottage représenté sur les figures 1A, 1B, et 2, est du type destiné à être descendu dans un trou de-Sonde que l'on fore par le procédé de forage rotatif. D'une manière générale, l'appareillage de carottage représenté sur les 5 figures 1A, 1B et 2, comporte un manchon supérieur qui tourne avec le train de tiges et à partir duquel s'étend un tube extérieur enveloppant, tournant avec le manchon et le train de tiges. Une couronne ou taillant de carottage est monté à l'extrémité inférieure de ce tube extérieur. Un manchon intérieur est suspen-10 du par des paliers au manchon extérieur de telle sorte qu'il ne tourne pas en même temps que le train de tiges de forage. C'est dans ce manchon intérieur qu'est prévu l'appareillage destiné à supporter la carotte. On se référera spécifiquement aux figures 1A et 1B, où l'on 15 voit l'appareillage de carottage 100 destiné à être descendu jusq'au fond A d'un trou de sonde*B à l'aide d'un train de tiges ou tubes de forage, dont le tronçon le plus bas est représenté en 11. L'extrémité inférieure du tronçon de tube ou de tige est visséaà l'extrémité supérieure du manchon extérieur 13 de l'ap-20 pareillage de carottage. Le tronçon de tube inférieur'11 et le manchon supérieur 13 définissent ensemble un passage central 15 par lequel on peut'envoyer en bas du train de tiges un fluide de forage, par exemple une boue de forage, jusqu'à la couronne de sondage. Le passage à fluide 17 dans la partie inférieure du man-25 chon 13 dirige le fluide à travers l'appareillage de carottage, comme'on l'expliquera plus loin. Le tube extérieur 21 est vissé sur le manchon extérieur 13 et s'étend de là vers le bas pour entourer la partie inférieure de l'appareillag^àe carottage. Il peut être souhaitable que le 30 tube extérieur 21 ou carottier extérieur soit composé d'un certain nombre de tronçons tubulaires aboutés, par exemple des tronçons 23, 25 et 27, afin qu'on puisse faire varier la longueur du carottier conformément à. la profondeur de carotte désirée. La partie inférieure du manchon extérieur- 13 est vissée 35 sur un feurreau tubulaire intérieur 29 qui constitue avec l'alésage 38 ménagé dans l'extrémité inférieure du manchon -13 un- logement cylindrique où est logée l'extrémité supérieure 40 du manchon intérieur 39. La surface intérieure du fourreau tubulaire 29 est pourvue de surfaces de portée 31 qui définissent une pisté pour 40 des paliers 33 ®t 34,. par exemple.-Ces p'aliers servent à suspendre 71 10221 6 2088255 le manchon intérieur 39 dans le manchon extérieur 13. Des surfaces de portée supplémentaires 41, ménagées sur la surface extérieure du manchon intérieur 39 ; complètent■la-piste prévue pour les paliers et avec ceux-ci,permettent de supporter le manchon 5 intérieur 39 de façon qu'il tourne librement par rapport au manchon extérieur 13 et au train de tiges de forage lVt On peut employer d'autres agencements de paliers ,comme ceci-est évident pour les techniciens expérimentés. Le tube extérieur 19 et le fourreau tubulaire intérieur 10 29 définissent ensemble la partie supérieure d'un passage de fluide 20. Ce passage s'étend jusqu'à la couronne de sondage 30 et conduit le fluide de forage jusqu'à la couronne de sondage.La couronne J>Q, comme il est représenté, est une couronne diamantée, mais il est bien spécifié qu'on peut employer n'importe quelle 15 couronne appropriée ou n'importe quel dispositif de taillage approprié. La partie de l'appareillage dans lequel la carotte doit être maintenue et récupérée est suspendue au manchon intérieur 39. Un support intérieur de fourreau,37,se termine par un prolon-20 gement tubulaire supérieur 36, vissé en 34' sur le manchon intérieur?^. L'ouverture centrale du prolongement tubulaire 56 communique avec un alésage 44 et un passage à fluide 45 daûs lequel est disposé un clapet "d'arrêt unidirectionnel 43. Le' clapet 43 est typiquement du genre clapet à bille destinée'à s'asseoir 25 - dans un siège associé 42 pour bloquer le passage à travers le prolongement tubulaire 36 et empêcher un écoulement descendant de fluide dans le carottier intérieur. La bille est destinée à se lever de son siège pour permettre au fluide se trouvant dans le carottier intérieur de s'échapper lorsque la carotte avance à 30 l'intérieur du carottier intérieur. Un carottier intérieur 47 est également vissé sur le manchon intérieur 39 suspendu à' celui-ci. La partie supérieure du carottier 47 "reçoit le prolongement tubulaire 36 du support de fourreau, èt une bague torique 51 assure une fermeture étanche 35 aux fluides entre les deux éléments; La partie inférieure du carottier 47 est munie d'un extracteur- 69 disposé au-dessus de la couronne'30 ,comme ceci est bien connu dans la technique. Le dispositif avec ressort extracteur facilitera la récupération d'une carotte intacte dans le cas où la partie inférieure de la forma-40 tion souterraine carottée présente une consistance suffisante pour 71 10221 71 2088255 7 pouvoir être saisie et maintenue par un ressort extracteur. Le fourreau à carotte 53 est un élément allongé flexible destiné à recevoir et à serrer une carotte inconsistante 60 à mesure qu'elle pénètre dans le tube carottier. La partie supérieure 5 du fourreau 53 est fixée hermétiquement en 55"au support 37 de fourreau.La partie inférieure du fourreau est de même fixée d'une façon hermétique à la partie inférieure du carottier intérieur 47 par une bague ou virole de serrage 58 et avec l'aide d'une bagué' torique d'étanchéité 56. 10 On notera qu'un volume annulaire 67 est limité à l'exté rieur du fourreau 53 entre le fourreau et le carottier 47. Ce volume annulaire entré fourreau et carottier 47 communiqué' avec une chambre 71 par un passage annulaire 65 compris entre le support 37 de fourreau et le carottier intérieur 47. Deux clapets uni-15 directionnels répondant à la pression ,49 èt 79,sont montés dans la partie supérieure du carottier 47 et assurent la communication entre la chambre 71 et le passage à' fluide 20. Le clapet 49 est un clapet unidirectionnel permettant l'écoulement du passage 20 vers le volume 71., en réponse à un gradient de pression de part 20 et d'autre du clapet. De même , le clapet 79 est un clapet unidirectionnel permettant 1'écoulement de la" chambre 71 vers le passage 20, en réponse à un gradient de pression dans' le sens opposé Par conséquent, le clapet 4'9»en répondant à un gradient de pression positive suffisamment grand entre le passage à 25 fluide 20 et la chambre 71, s'ouvrira et permettra un écoulement de--fluide de forage dans la chambre 71 par un passage 50 et le clapet 49 jusqu'à ce que le gradient'de pression devienne plus fai ble que le réglage du clapet 49. D'une manière analogue , le clapet 79 s'ouvrira en répondant'à un gradient de pression négative 30 suffisamment grand entre la chambre 71 et le passage 20 et laissera s'échapper de la chambre 71 du fluide dans le passage à fluide 20. "' . lie clapet 49 est préalablement réglé de façon à s'ouvrir pour remplir le volume annulaire 67 en réponse à un gradient 35 de pression plus petit que le gradient de pression pour" lequel le clapet 79 doit s'ouvrir.. Où comprendra le rôle et le fonctionnement de ces clapets ainsi que le rôle"des réglages de pression qui les concernent en se référant à 1* explication suivante du fonctionnement de l'appareil représenté. 40 Pendant l'opération de taillage de la carotte, on fait 71 10221 8 2088255 tourner le train de tiges de forage 11 pour faire tourner la couronne de sondage 30» Pendant cette opération de taillage de la carotte»on fait circuler du fluide de forage, par exemple une boue appropriée à base d'eau ou d'huile minérale, qui descend par 5 le canal 15_ et le passage 17 pour aboutir au passage.à fluide 20. Du fait de l'étroitesse relative du passage 20 restreignant l-'-é-coulement de fluide, il apparaît une perte dé charge considérable due au frottement du fluide descendant par le passage annulaire 20, On se rend compte par conséquent que la pression dynamique du flui-10 de(c1est-à-dire la pression de- fluide sans tenir compte de l'augmentation de pression due à l'augmentation-de la hauteur manomé-trique) au point P.) en face du passage 50 aboutissant au clapet ' 49 sera bien plus grande que la pression dynamique en dans le canal annulaire 68 de la couronne de sondage. 30. Cette perte de 15 pression dynamique résulte des frottements dans le passage annulaire 20 entre ces deux points. Lorsque le fluide de forage arrive à la couronne 30, on notera qu'il passe dans un canal annulaire 68 et qu'ensuite, la plus grande partie du fluide sort au fond de la couronne de 20 sondage par des évents 59 d'où le fluide est envoyé contre la- formation souterraine afin de faciliter le forage. Toutefois, une petite série de canaux de passage représentés en 61 fait communiquer le canal annulaire 68 et l'intérieur de la carotte et sert à égaliser la pression de fluide entre l'intérieur du carottier 25 et le fluide sortant des évents 59 et remontant autour de la couronne de sondage,comme le représentent les flèches F, Du fait-de cette égalisation de pression, la pression dynamique du fluide à l'intérieur de la carotte 60 sera égale sensiblement à P2» Lorsqu'on emploie l'appareillage de l'invention, on co_m-30 mence, avant de mettre en route l'opération de taillage de la carotte, par faire circuler le fluide de forage; il se produit immédiatement au point P ^ en face du "passage 50 une montée de pression suffisant^. pour-faire ouvrir le clapet 49 et permettre au fluide de s'écouler dans le volume 71 et de parvenir par le 35 canal 6.5» au volume 67 compris entre le" carottier intérieur 47 et le fourreau 53,. Le fourreau 53 est construit de façon que sâ partie non supportée- entre la bague de serrage 58 et le support de fourreau 55 s'affaisse en réponse à la pression^de fluide régnant à l'extérieur du fourreau dans le volume 67. La figure.3, 40 qu'on expliquera avec plus de détail dans le texte suivant,montre 71 10221 2088255 9 à l'état aplati un mode de réalisation typique du fourreau 53. Le gradient de pression nécessaire pour faire ouvrir le clapet 49 et permettre l'écoulement de fluide dans la.chambre 71 est ùn gradient .de pression très faible . et n'est pas du même 5 brdre- de grandeur que la chute.-de pression entre les-points et . Par conséquent, il .n'y a pas à l'intérieur du fourreau 53 de pression de fluide qui s'oppose à son aplatissement, d'autant plus que la pression de fluide dans le carottier intérieur 47 avant que commence le taillage de la carotte.correspond sensiblement 10 à P2. On se rendra compte aussi que toutes différences de-près si on qu'on .aurait pu imaginer en raison de la différence de hauteur manométrique entre les - points Pj et P^. s'annulent 'finalement,, -étant donné que les forces de-pression qUi s'opposent à l'intérieur et à l'extérieur du fourreau correspondent au même niveau d'alti-15 tude topographique. De plus, comme on l'a fait remarquer plus haut, le clapet d'échappement 79,qui assure la communication avec la chambre 71 =*t finalement avec le volume 67>est réglé pour s'ouvrir pour un gradient de pression plus importante que le réglage du clapet 20 49. On peut par exemple dire que le clapet 49 s'ouvre pour un gradient de pression positive de 0,.15 bar entre le passage annulaire. 20 et la chambre 71, tandis qûe le clapet 79 n'ouvrira l'échappement de la chambre 71 que s'il y a un gradient de pression négative de 0,7 bar entre le canal 21 et la chambre 71, 25 Aussi, la combinaison du clapet d'admission 49 et du clapet d'échappement 79 permet de stocker du fluide sôus une pression déterminée à l'intérieur du volume 67 à l'extérieur du fourreau 53. Lorsque commence le taillage de la carotte, c'est-à-dire la foration, la circulation de fluide se poursuit et il résulte de 30 la foration et de l'érosion de la formation souterraine par les jets de fluide sortant des évents 59 qu'on découpe"une carotte 60 qui pénètre dans le tube carottier'. A mesure que la carotte 60 pénètre dans le tube carottier,elle - force le fourreau aplati 53 à s'ouvrir et le clapet d'.échappement 79 s'ouvre en même temps 35 en raison de la pression qu'exerce la carotte pour faire ouvrir le fourreau aplati et réduire en même temps le volume 67, ceci résultant de la pression qu'exerce .le volume de la carotté 60 à l'intérieur du fourreau 53, si bien que le fluide s'échappe du volume 67 à l'extérieur du fourreau. On a représenté sur la figure 1B la 24.0 càrotte 60 partiellement à l'intérieur du fourreau 53, ce fourreau 71 10221 2088255 10 étant aplati dans la région 54 située au-dessus de la carotte par l'action du fluide sous pression se trouvant dans le volume 67. La pression de fluide régnant dans le .volume 67 assure éga-lëment le support latéral de la carotte dans la région 52 où elle 5 a déj.à pénétré à l'intérieur du fourreau 53. Le réglage du clapet d'échappement 79, bien qu'il doive être un peu plus élevé que celui du clapet d'admission 49, ne doit pas être suffisamment grand pour entraîner l'application sur la carotte ëOd'.une presion trop forte qui l'écraserait ou la déforme--]0 rait lorsqu'elle pénétre dans le carottier et tend à ouvrir le fourreau aplati. Les techni'eiens expérimentés se rendront compte qu'on peut utiliser pour les clapets 49 et 69 des réglages de pression différents et que les valeurs qu'on a indiquées plus haut à ce sujet 15 sont données à titre purement illustratif,mais nullement limitatif. On se référera maintenant à la figure 2 des dessins annexés, qui-représente le fonctionnement spécial de l'appareillage nouveau de l'invention au cours de la récupération d'une carotte sans 20 consistance. Une fois qu'on a terminé le taillage de la carotte»on arrête la rotation du train de tig?s de forage et on remonte du fond du trou de sonde A tout le train de tiges de forage y compris l'appareillage de carottage, tout en continuant à faire circuler du 25 fluide qui descend jusqu'à la carotte par le passage annulaire 20. Bien qu'on ne l'ait pas représenté sur la figure 2> tout le trou de sonde est typiquement rempli de fluide pendant cette opération. Lorsqu'on relève le carottier du fond du trou, la partie in-30 férieure de la carotte sans consistance tombe classiquement hors du carottier jusqu'au fond du trou?comme on l'a représenté en 79. * Toutefois, si cette opération de levage se fait lentement et que la circulation de fluide est poursuivie ou augmentée pendant le levage, un gradient de pression^continuera à exister de part et 35 d'autre du clapet 49 et tendra/faire pénétrer du fluide dans le volume 67,derrière"le fourreau 53,et à aplatir la partie inférieure dU fourreau dans la région où la matière de la carotte s'est échappée, ce qui isolera ainsi la partie supérieure principale de la carotte et la maintiendra intacte. 40 Une fois que le fourreau a été aplati à.peu près totalement, 71 10221 2088255 h comme il est représenté en 75, ûe qui emprisonne hermétiquement la carotte, on peut arrêter' la circulation du fluide, et la pression de fluide à-l'intérieur du volume 67 est suffisante pour supporter la carotte pendant l'opératioh de récupération. 5 En fait, on préfère que lorsque l'appareillage de carottage arrive au fond du troubla circulation commence à aplatir complètement le fourreau 53 sur à peu près toute sa longueur. On commence alors la foration tout en continuant la circulation et en maintenant, une pression de fluide plus élevée en dehors du 10 fourreau 53 qu'à son intérieur. C'est pourquoi,lorsqu'on relève le carottier du fond du trou de sonde, il est préférable d'augmenter la circulation du fluide, pour garantir que s'exerce de part et d'autre du fourreau la totalité du .gradient de pression que permettent lès réglages du 15 clapet d'admission 49 et du clapet d'échappement 79. Ceci garantit à son tour que le bas du fourreau est bien pincé dès qu'une partie quelconque .du bas de la carotte s'échappe du carottier. Lorsqu'on relève le carottier , la hauteur manoraétrique au-dessus de 1'appareillage diminue - et du fluide sTéchappe du volu-20 me 67 par le clapet 79 à mesure que le fluide contenu à l'intérieur du fourreau se" décomprime. La combinaison de clapets fonctionne et maintient continuellement à l'intérieur du volume 67 une .pression de fluide supérieure à celle régnant dans la carotte, ce qui maintient le fourreau pincé comme le montre en 75 la ii-25 gure 2. On se référera maintenant à la figure 3 qui montre à l'état aplati un fourreau 53 conforme à un mode de réalisation de l'invention . Comme le montre la figure 3, le fourreau 53 est aplati à partir de deux points sur sa périphérie, les points 83 et 85. 30 Le fourreau 53 est conçu de façon qu'il soit dimentionnellement stable dans le sens longitudinal e-c que la pénétration de la carotte à son intérieur ne provoque pas d*étirage longitudinal du fourreau qui, de préférence, n'est pas de nature élastique. L'emploi d'un élément élastique dans 1r'appareillage nouveau de l'in-55 vention n'est ni nécessaire, ni préféré, étant donné que la carotte peut être supportée par un élément collant et non élastique ■ possédant les qualités d'aplatissement désirables. On peut employer pour construire le fourreau conformément à l'invention du plastique approprié renforcé par des fibres, comme par 40 exemple du néoprène renforcé par des fibres. On peut employer un tissu renforcé adéquat tel que du tissu àe fibres Se verre. 71 .10221 12 2088255 Il peut être indiqué de revêtir l'intérieur du fourreau 53 d'un revêtement anti-friction, par exemple du polytétrafluoréthylène pour réduire la résistance par frottement à la pénétration de la carotte. 5 Dans le mode de réalisation préféré représenté sur la fi gure 3, on a représenté le fourreau comme comportant deux câbles stabilisateurs 87 et 89 s'étendant longitudinalement à travers le fourreau et tendant à le faire s'aplatir préférentiellement de la façon représentée. Si,lorsqu'on monte le fourreau entre le sup-10 port 37 et la bague de serrage 58 on le tend de façon que les câbles 87 et 89 soient bien tendus ,1e fourreau s'aplatira de- pré-férenc^âe la façon représentée par la figure 3. A titre de variante, on peut disposer le fourreau de façon qu'il prenne d'autres formes, par exemple une forme à trois ou quatre arêtes , en utilisant 15 des câbles s'étendant longitudinalement et disposés selon les arêtes de pliage de chaque pan du fourreau à l'état aplati. ■ On a représenté sur la figure 4 à l'état aplati une variante de réalisation d'un fourreau aplatissable. Le fourreau représenté sur la figure 4 est construit sous forme d'un tube cylindri-20 QueJ à partir de deux panneaux allongés 91 et 93 en un matériau approprié flexible et aplatissable. Le matériau constituant le fourreau est de préférence stable dans le sens longitudinal. On construit le fourreau de la figure 4 en faisant déborder l'un sur l'autre chacun des deux panneaux à leurs extrémités et en les 25 soudant ensemble à cet endroit, par exemple par thermosoudage d'un plastique renforcé par des fibres appropriées. Le fourreau résultant présente aux points 95 et 97 une double épaisseur efficace de matière et par conséquent,lorsqu'il est étiré et tendu comme on l'a indiqué plus haut, il s'affaissera et s'aplatira de 30 préférence de façon que les épaisseurs doubles se trouvent aux arêtes ou points de pliage du fourreau à l'état aplati. Bien qu'on ait décrit l'appareillage des figures 1 et 2 comme fonctionnant en utilisant la pression du fluide de-forage pour aplatir le fourreau, on peut tout aussi bien appliquer les 35 principes de l'invention en utilisant la pression d'un fluide gazeux pour aplatir le fourreau 53. Dans une opération de forage avec soufflage de gaz, on envoie comme fluide de forage de l'air ou un gaz analogue sur la couronne de sondage. On peut si on le désire prévoir une source indépendante de fluide comprimé dans l'outil 40 ou bien on peut amener séparément à partir de la surface une con- 71 10221 î3 208-8255 duite conduisant à l'outil un fluide comprimé, gaz ou liquide, il ne serait pas pratique-de faire fonctionner de cette dernière manière l'outil ou couronne de sondage dans un trou de sonde pro-fond^On se rend compte également qu'avec un outil oui couronne de 5 sondage fonctionnant avec un gaz, il faudrait que les joints étan-ches aux fluides,par exemple à 1'emplacement de•la bague de serrage 58 et à l'emplacement 55 sur le support de fourreau, soient des joints étanches aux gaz aussi bien fu'aux liquides.Be-imême,. il faudrait que le joint constitué par la bague torique 51 soit étan-10 che aux gaz si on employait comme fluide un milieu gazeux. Par conséquent, i>i^enVmémoire,lorsqu'on se réfère à la création d'une pression fluide derrière le fourreau 53 ,on doit comprendre que cette pression de fluide peut être produite par un milieu gazeux ou par un milieu liquide. - 15 On doit faire remarquer d'une manière analogue que bien qu'on ait représenté une couronne de sondage spécifique 30, on peut employer pour tailler la carotte dans la formation n'importe quel dispositif de taillage de carotte approprié. Par exemple, lorsqu'on emploie un carottier dans des sables de grève,il pourrait 20 être souhaitable d'utiliser simplement une trousse coupante. Dans d'autres appareillages de carottage non rotatif, on peut employer divers outils de taillage au lieu d'utiliser la couronne diamantée représentée sur les figures 1 'et 2. Par exemple, en se référant spécifiquement à la figure 5, 25 on y a représenté un appareillage de carottage conforme à l'invention permettant de récupérer une carotte sans- consistance à partir de formations situées au-dessous d'une masse d'eau# Lorsqu'on échantillonne des dépôts situés au-dessous de la mer, on rencontre souvent des formations sans cohérence,n^éonsistanee,- dans lesquel-30 les il est difficile de récupérer une carotte intacte pour pouvoir l'examiner. Le procédé de carottage d'une surface sous-marine varie selon l'équipement. Certains appareillages de carottage utilisent un carottier simple actionné par des poids,comme le représente la figure 5, on peut employer des ensembles hydrauliques 35 plus compliqués dans lesquels un carottier est-enfoncé hydrauli-quement dans la surface sous-marine. On -peut utiliser en variante un mécanisme propulsif pour obliger-le carottier à pénétrer dans la surface sous-marine. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 5,une 40 masse pesante 101 a enfoncé le carottier 103 dans une.formation 71 10221 2088255 14 sous-marine superficielle 108. Le carottier est muni d'un fourreau aplatissable 107, ayant typiquement la forme représentée sur la figure 3, et fixé à chacune de ses extrémités de façon à présenter en 106 ët 109 une fermeture étanche aux fluides . Un piston dif-5 férentiel 104 est maintenu dans la masse pesante-101 et communique avec l'espacé annulaire 111 compris'entre le fourreau 107 et le tube carottier 103. Le piston différentiel exerce une pression supérieure à la pression hydrostatique, et ùn clapet d'arrêt 102 emprisonne cette pression différentielle dans l'espace annulaire. On 10a prévu pour laisser échapper ]e fluide,lorsque la carotte gonfle le fourreau ,un clapet d'échappement 105 taré à une pression supérieure au tarage du clapet d'admission 102. On effectue le taillage de la carotte et son emprisonnement sensiblement de la même manière que précédemment, la pression régnant derrière le fourreau 107 15 servant à pincer le bas du fourreau une fois qu'on a commencé'à relever l'appareillage. Lorsqu'on amène l'outil de carottage à la surface, le clapet 105 maintient sans excès la pression nécessaire pour retenir la carotte dans-le fourreau, d'autant plus que cette pression 20 diminue lentement à. mesure que la hauteur hydrostatique au-dessus de l'outil de sondage se réduit. En se reportant une fois de plus à la figure 5, on peut voir qu'on a perdu une petite quantité de la carotte lorsqu'on relève l'outil de sondage du fond, et que le fourreau se ferme au-25 tomatiquement pour emprisonner la carotte. Il est évident à la lecture de l'exposé précédent qu'on peut employer d'autres appareillages conformément aux enseignements le présent mémoire pour mettre en oeuvre le procédé nouveau de l'invention. On peut par exemple, en se reportant à 30 nouveau a la figure 5, prévoir que la pression différentielle assurée par le piston différentiel 4 est directement obtenue à partir de la surface au moyen d'une conduite'de fluide sous pression. On peut facilement, à-titre de variante ,construire ppur prélever des carottes de sable sur des sables de grève ou sables boulants ou 35 analogues un appareillage de carottage satisfaisant, destiné à être manipulé à la main et dans lequel le tube carottier pourrait être enfoncé dans le sable de la grève par une action manuelle. De plus, on a indiqué qu'on peut utiliser les jets de fluide employés à la bordure de l'outil de carottage pour faciliter la pénétration 40 du tube carottier, comme ceci est bien connu dans la technique. 71 10221 15 2088255 On peut en conséquence construire divers appareillages pour mettre en oeuvre le procédé de l'invention, tailler et récupérer une carotte d'une formation souterraine, le procédé consistant à tailler une carotte dans la formation et à la loger axia-5 lement dans un fourreau aplatissable, à faire agir une pression de fluide sur la surface extérieure du fourreau pour l'aplatir au-dessus de la carotte et à régler cette pression de fluide agissant à l'extérieur du fourreau pour permettre à celui-ci de se gonfler par expansion élastique pour pouvoir recevoir la carotte. 10 Le procédé nouveau de l'invention consiste en outre , en se référant particulièrement à la mise en oeuvre dans des opérations de forage rotatif, à établir une perte de pression dynamique de fluide entre un point situé au-dessus du fond du trou (en amont sur le trajet de circulation du fluide) et un point voisin du fond du 15 trou, à égaliser la pression dynamique de fluide au fond du trou de sonde et la pression dynamique du fluide autour de,la carotte, et à utiliser la pression la plus élevée pour supporter la carotte et la maintenir emprisonnée pendant l'opération de récupération. On met en oeuvre ce procédé en réalisant un trajet d'é-20 coulement de fluide qui produit une baisse de pression dynamique du fluide s'écoulant jusqu'à la couronne de sondage, en envoyant dans ce trajet une circulation de fluide de^ forage, et en aplatis-s ant le fourreau grâce à la différence de pression que fait apparaître dans le fluide en circulation l'écoulement selon le trajet 25 d'écoulement de fluide précité. Les techniciens expérimentés verront bien évidemment qu'on peut faire varier les détails de construction d'appareillages conformes à 1'invention.Par exemple, dans l'appareillage représenté sur la figure 1B,on a représente un clapet d'admission et un cla-30 pet d'échappement; il peut être indiqué de placer au total quatre clapets dont deux serviront de clapets d'admission et deux de clapets d'échappement. On se rend compte ,en outre,que la partie inférieure du fourreau dans la région qui s'aplatira au moment de la récupération de la carotte aurait avantageusement une paroi plus 35 mince ou que d'autres moyens pourraient être employés pour que le fourreau s'aplatisse de préférence en cette région et supporte la carotte pendant l'opération de remontée. Il va de soi que la présente invention n'est pas limitée au mode opératoire décrit et représenté, et peut recevoir diverses 40 variantes rentrant dans l'esprit et la portée de l'invention. 71 10221 2088255 REVENDICATIONS 1 - Appareillage permettant d'obtenir et de récupérer une carotte prélevée dans une formation souterraine, caractérisé par le fait qu'il comprend une structure supportant un outil ou 5 couronne destiné à tailler une carotte dans la formation souterraine, la structure étant de forme générale tubulaire et comportant à l'intérieur un fourreau aplatissable disposé au-dessus de la couronne et destiné à recevoir à l'intérieur la carotte taillée, le volume compris entre la structure et la surface extérieure du 10 fourreau pouvant contenir un fluide cous pression, un organe permettant de faire agir sur la surface extérieure du fourreau un fluide à une pression supérieure à la pression du fluide contenu dans le fourreau afin de maintenir le fourreau aplati jusqu'au moment où la carotte vient se loger dans ce dernier et un organe 15 permettant l'échappement du fluide appliqué contre la surface extérieure du fourreau afin de permettre à celui-ci de se gonfler lorsque la carotte y pénètre. 2 - Appareillage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la partie inférieure du fourreau peut être apla- 20 tie de façon préférentielle. 3 - Appareillage destiné au taillage et à la. récupération de carottes de formations souterraines,caractérisé par le fait qu'il comprend un tube carottier, une couronne disposée à la partie inférieure du tube carottier et destinée à tailler la 25 - carotte , un fourreau aplatissable disposé dans le carottier au-dessus de la couronne et définissant un volume compris entre la surface extérieure du fourreau et le tube carottier et dans lequel un fluide sous pression peut être maintenu, un premier clapet maintenant dans ce volume un fluide à une pression prédéterminée 30 supérieure à la pression du fluide se trouvant à l'intérieur du fourreau afin de maintenir celui-ci aplati jusqu'au moment où la carotte vient se loger dans le fourreau et un deuxième clapet permettant l'échappement du fluide de ce volume en réponse à une diminution du volume résultant de l'entrée de la carotte dans le 35 fourreau. •4 - Appareillage selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le carottier tubulaire comprend un carottier intérieur et un carottier extérieur délimitant entre eux un passage 4. de fluide et le premier et le deuxième clapets assurant la commu-40 nication entre ledit passage et ledit volume. 71 10221 2088255 17 5 - Appareillage selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le carottier extérieur comporte des organes permettant de le relier à un train de tiges de forage tournant et le carottier extérieur peut tourner indépendamment du carottier intérieur. 5 6 - Appareillage selon la revendication h, caractérisé par le fait que l'organe admettant le fluide est disposé à un premier emplacement dans le passage à fluide, et comprend un dispositif d'égalisation de pression situé à un deuxième emplacement dans le passage à fluide , en aval du premier emplacement, lé dispositif 10 égalisateur de pression mettant en communication le passage à fluide et l'intérieur du fourreau pour égaliser la pression de fluide entre ces deux régions. 7 - Appareillage de taillage et de récupération de carottes de formations souterraines en dessous de la surface d'une masse 15 d'eau, caractérisé par le fait qu'il comprend un tube carottier, une couronne disposée à l'extrémité inférieure du tube afin de taillier la carotte, un fourreau aplatissable disposé dans le tube carottier et délimitant un volume pouvant être hermétiquement fermé et capable de retenir un fluide sous pression, un organe 20 assurant une différence de pression permettant d'envoyer dans ledit volume un fluide à une pression supérieure à la pression hydrostatique, et un clapet d'échappement permettant au fluide se trouvant dans le volume de s'échapper vers la masse d'eau, ce clapet s'ouvrant en réponse à l'existence d'un gradientjâ.e pression 25 prédéterminé entre la pression régnant à l'intérieur du volume et la pression hydrostatique. 8 - Procédé de taillage et de récupération d'une carotte dans une formation souterraine, caractérisé par le fait qu'il consiste à tailler une carotte dans la formation ,• loger la carot- 350 te axialement dans un fourreau aplatissable, appliquer une pression de fluide sur la surface extérieure du fourreau pour aplatir ce dernier au-dessus de la carotte, et régler la pression de fluide èn aval du fourreau pour permettre un gonflement élastique du fourreau qui passe de son état aplati à un état 35 gonflé et peut ai-nsi recevoir la carotte. 9 - Procédé selon la revendication 8, caractérisé par le fait qu'on récupère la carotte en la remontant d'un émplacement oîi règne une pression hydrostatique, le procédé étant caractérisé par le fait qu'il consiste à relever la carotte pendant qu'elle 71 10221 2088255 est contenue dans le fourreau et à réduire la pression de fluide en aval du fourreau en réponse à la réduction de la pression hydrostatique à mesure qu'on relève la carotte.