Brevet FR2080603A1 — publié le 19711119

La présente invention concerne un appareil de forage de trou de sonde dans des formations souterraines et vise plus particulièrement un appareil servant au forage de trous de sonde, par exemple de puits de pétrole et de gaz naturel. 5 Dans le forage d'un trou de sonde, on envoie par pc:r.pâge un fluide de circulation dans un train de tiges de forage, on le décharge par le trépan de forage fixé à l'extrémité inférieure du train de tiges afin de nettoyer et de refroidir le trépan et de faire remonter les débris arrachés par le trépan au fond du trou 10 de sonde, en les emmenant jusqu'au sommet du trou autour du train de tiges. La pression hydrostatique du fluide dans le trou de sonde augmente lorsque la profondeur du trou augmente, et cette pression est appliquée au terrain et en particulier à la région de la formation souterraine dans laquelle le trépan de forage travaille. 15 Les terrains durs peuvent être fragiles ou cassants lorsqu'ils sont soumis à une pression fluide hydrostatique relativement faible, mais ils deviennent ductiles pour des pressions hydrostatiques relativement élevées. Lorsque le trépan attaque une formation relativement cassante, il arrache des débris ou fragments relati-20 vement grands, mais lorsque la formation souterraine présente un caractère de ductilité, la dimension des fragments n'est plus la même. Les débris ou fragments résultant de l'action du trépan peuvent continuer d'adhérer au terrain dans les cas où la pression hydrostatique ou pression du fluide est élevée. Il en résulte que 25 le fluide de forage envoyé par pompage dans le train de tiges et se déchargeant par le trépan ne peut pas emmener rapidement les débris de forage, ce qui a pour résultat une diminution de l'efficacité d'avancement des taillants équipant le trépan de forage. La présente invention permet de diminuer la pression hydrosta-30 tique dans le trou de sonde dans la région où travaille le trépan. L'invention prévoit un appareil qui produit une élévation et une baisse très brutales de la pression dans le trou de sonde à l'endroit où se trouve le trépan. L'appareil comprend un agencement produisant des impulsions oscillantes dans un tube ou passage 35 d'impulsions dans lequel le fluide qui circule dans l'appareil provoque l'apparition d'une pression négative ou dépression dans . le passage incluant la cavité du trou de sonde dans laquelle travaille le trépan de forage c'est-à-dire le fond du trou, de sorte que la formation souterraine conserve sa nature cassante, ce qui 40 accroît la vitesse de pénétration ou efficacité de forage du fait BAD ÛRKSINAL* 70 475;': 0 2 2080603 que le trépan arrache à la formation souterraine des fragments de plus grande dimension. En outre, les montées et baisses brutales et intermittentes de pression qui se produisent au fond du trou de sonde produisent à l'interface de la roche des accumulations et des 5 relaxations de contraintes de choc frontales, et entraînent dans la formation une fragmentation presque explosive, ce qui améliore encore l'action de tailiage de la roche par le trépan de forage. L'invention vise dans un sens plus limité la fixation d'un générateur d'impulsions à l'extrémité d'un train de tiges tubulaires 10 de forage, un trépan de forage étant fixé à l'extrémité inférieure du générateur d'impulsions. Le générateur d'impulsions comporte un passage d'impulsions oscillatoires utiles qui comprend la région du trou de sonde où le trépan travaille; une soupape qui va et vient dans le passage fonctionne automatiquement en réponse à l'écoule-15 ment de fluide circulant dans le générateur d'impulsions et le passage d'impulsions et interrompt de façon intermittente l'écoulement du fluide dans ce passage en y produisant une dépression nettement inférieure à la pression hydrostatique du fluide régnant dans le trou de sonde au-dessus du passage d'impulsions. Il est préférable 20 de prévoir un autre passage d'impulsions dans le générateur d'impulsions pour réaliser un équilibrage hydrostatique, la soupape qui va et vient fermant alternativement l'écoulement de fluide dans le passage d'équilibrage et dans le passage d'impulsions utiles. L!invention concerne donc un appareil perfectionné réduisant 25 la pression hydrostatique dans le trou de sonde, dans la région où le trépan de forage travaille, afin d'augmenter la vitesse d'avancement ou l'efficacité du forage. Cette réduction de pression peut aller jusqu'à une valeur inférieure à la valeur de la pression régnant dans la formation souterraine, ce qui fait que cette dernière 30 pression favorise l'action de forage du trépan en rendant plus facile l'arrachement de fragments et leur dégagement de la face attaquée par le trépan. Non seulement le fluide qui circule dans l'appareil produit l'augmentation et la diminution intermittentes de la pression hydrostatique au fond du trou de sonde, mais encore y 35 assure son rôle normal qui est de refroidir et de nettoyer le trépan et d'emmener les fragments arrachés par le trépan à la formation souterraine en les remontant dans le trou de sonde pour les conduire jusqu'au sommet de ce trou. L'invention concerne également un appareil qui non seulement réduit la pression de fluide dans le 40 trou de sonde à l'emplacement où travaille le trépan rotatif, mais bad original 70 475'0 3 2080603 applique également des poussées ou chocs intermittents sur le trépan en raison de la réduction intermittente de la pression du fluide. La présente invention possède de nombreux autres avantages et 5 répond à d'autres buts qui apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée suivante considérée en liaison avec les dessins annexés représentant à titre illustrâtif mais nullement limitatif plusieurs modes de réalisation. Sur les dessins : La figure 1 est une vue en élévation latérale d'un appareil 10 selon l'invention, disposé dans un trou de sonde qu'on est en train de forer; les figures 2a et 2b constituent ensemble une coupe longitudinale à grande échelle du générateur d'impulsions de pression faisant partie de l'appareil représenté sur la figure 1, la figure 2b 15 étant un prolongement vers le bas de la figure 2a ; la figure 3 est une coupe transversale suivant la ligne 3-3 de la figure 2b ; les figures et 4b constituent ensemble une coupe longitudinale d'un autre mode de réalisation d'un générateur d'impulsions de 20 pression, la figure 4b étant un prolongement vers le bas de la figure 4a ; la figure 5 est un schéma des circuits du générateur d'impulsions ou générateur d'oscillations de pression fluide tel que ceux représentés sur les figures 2a, 2b et ^a, 4b ; et 25 la figure 6 est un graphique montrant les pressions produites dans le trou de sonde à l'endroit où le trépan travaille, c'est-à-dire à fond du trou. Dans le mode de réalisation de l'appareil représenté sur les figures 1 à 3, un trépan de forage A de n'importe quelle forme ap-30 propriée, par exemple un trépan à rouleaux coniques ou tricône, est fixé à l'extrémité inférieure d'un générateur d'impulsions B, dont l'extrémité supérieure est directement fixée à l'extrémité inférieure d'un train de tiges de forage C,par exemple 1 l'extrémité inférieure de l'embout D d'une tige de forage faisant partie 35 du train de tiges, ou fixé, à un manchon aléseur- intermédiaire E destiné à stabiliser l'appareil dans le trou de sonde ou à agrandir - le diamètre du trou de sonde, ou à remplir les deux fonctions à la fois. Si. on emploie un manchon aléseur, il peut comporter des taillants F constitués par des rouleaux dentés qui sont fixés sur lui 40 et qui ont pour mission d'agrandir le diamètre du trou de sonde H. BAD ORIGINAL 70 475'0 4 2080603 Le générateur d'impulsions B comprend un raccord supérieur 10 comportant un embout supérieur mâle 11 fixé par vissage sur la partie femelle adjacente taraudée 12 du manchon aléseur E ou de l'embout C de la tige de forage, ce raccord étant vissé sur une douille 5 extérieure allongée ou boîtier 13 dont l'extrémité inférieure est vissée sur un manchon inférieur " 14 comportant une partie inférieure 15 de diamètre réduit guidée centralement dans une douille porte-trépan 16 qui peut se déplacer longitudinalement sur une petite distance par rapport au manchon, mais tourne avec lui et trans-'10 met le couple de forage à partir du manchon graêe à un accouplement 17 réunissant le manchon et la douille porte-trépan. Cet accouplement comporte des dents ou crabots dirigés axialement 18 sur la partie supérieure de la douille porte-trépan qui viennent s'engager dans les crabots ou dents associés 19 portés par le manchon 15 inférieur. Le déplacement descendant de la douille 16 par rapport au manchon 14 est limité par la venue eh contact d'un collet supérieur 20 porté par un manchon calibreur 21 qui entoure la douille porte-trépan 16 et est fixé sur elle par vissage,, et d'un collet 22 qui est situé en-dessous sur le manchon inférieur, le déplacement 20 ascendant relatif de la douille 16 le long du manchon 14 étant limité par l'entrée en contact d'un épaulement 23 situé sur la douille et faisant face vers le haut, et d'un épaulement 24 situé sur le manchon et faisant face vers le bas. Un ou plusieurs joints 25 disposés latéralement sur la douille 16 empêchent toute fuite de 25 fluide entre le manchon et la douille, ces joints faisant contact d'ét.anchéité coulissant avec la périphérie de la partie 15 de diamètre réduit du manchon 14. Le manchon 14 présente également une partie inférieure 26 de petit diamètre qui s'étend dans la partie inférieure de la douille 30 16, cette partie inférieure et la partie centrale du manchon lui-même comportant un passage à fluide 27 permettant l'arrivée de fluide dans une partie femelle taraudée 28 située à la partie inférieure de la douille et qui est destinée à recevoir la partie supérieure mâle ou queue 29 du trépan rotatif A ; ce trépan possède 35 les ajutages de décharge habituels (non représentés) par lesquels le fluide est envoyé dans le trou de sonde pour nettoyer et refroidir les taillants JO et emmener jusqu'au haut du trou de sonde les débris arrachés par les taillants. Un tube ou passage extérieur d'impulsions J1 est disposé dans 40 le boîtier 13, son extrémité inférieure est vissée sur le manchon BAD ORIGINAL 70 475'Ô 5 2060603 inférieur 14 et son extrémité supérieurs 32 se termine à peu de distance en-dessous de l'extrémité inférieure du raccord supérieur 10. Ce tube extérieur est disposé excentriquement dans le boîtier extérieur 13 dans un but qu'on décrira plus loin, mais à une cer-5 taine distance de la douille ou boîtier extérieur 13,afin de laisser libre entre eux un passage annulaire excentré 33, dont l'extrémité inférieure communique avec un orifice de décharge 34 ménagé dans l'extrémité inférieure du boîtier extérieur, et communique également avec un passage 35 dans le manchon inférieur qui présen-10 te un orifice 36 permettant de décharger le fluide et les débris de forage dans l'espace annulaire 37 du trou de sonde qui entoure le boîtier extérieur immédiatement au-dessus du manchon calibreur 21. Un tube perforé ou tamis 38 est vissé sur le manchon inférieur 14 et s'étend vers le haut dans l'espace annulaire 33 ; il commu-15 nique avec le passage 35 du manchon pour empêcher que ce passage soit bouché par les débris de forage qui sortent principalement par l'ouverture de décharge 34 ménagée dans la partie inférieure du boîtier extérieur 13. La partie inférieure d'un manchon de siège de soupape 39 est 20 vissée dans le manchon inférieur 14, et ce manchon 39 s'étend vers le haut à partir du manchon 14 jusque dans le tube extérieur 31. Un manchon 40 de tube d'équilibrage est vissé sur la partie supérieure du manchon 39* son extrémité supérieure est vissée sur la partie inférieure d'un tube intérieur d'impulsions 41 s'étendant 25 vers le haut à l'intérieur du tube extérieur 31* l'extrémité supérieure 42 du tube 41 se trouvant à peu de distance en-dessous de l'extrémité inférieure du raccord supérieur 10. Le tube intérieur 41 se trouve à une certaine distance par rapport au tube extérieur 31, et est maintenu dans cette position par rapport au tube 31 au 30 moyen d'une ou plusieurs vis 43.qui sont vissées dans le tube extérieur et sont en contact avec l'extérieur du tube intérieur. Un 44 tube d'écoulement/guidé dans le raccord supérieur est disposé à l'intérieur du tube intérieur 41 et s'étend dans le tube intérieur 41 vers le bas, son extrémité inférieure 45 se trouvant à une oer-35 taine distance au-dessus de la paroi terminale 46 du manchon 39, le tube d'écoulement étant fixé au tube intérieur 41 et maintenu .à une certaine distance de celui-ci par un ou plusieurs éléments espaceurs supérieur et inférieur 47 qui sont soudés sur le tube d'écoulement 44 et sur le tube intérieur 41. Une soupape 48 est 40 disposée dans le manchon 40 entre l'extrémité inférieure 45 du BAD 70 475^:0 6 20806Ù3 tube d'écoulement et la paroi terminale 46 du manchon 39, et coulisse en contact d'étanchéité sur la paroi intérieure 49 du manchon 40. La face inférieure de la soupape est destinée à s'appuyer sur la paroi terminale 46 lorsque la soupape est en position basse 5 et son extrémité supérieure est destinée à venir s'appuyer sur l'extrémité inférieure 45 du tube d'écoulement 44 quand la soupape est en position haute. Le fluide envoyé par pompage vers le bas dans le train de tiges de forage C et le manchon aléseur E entre dans le passage 50 10 ménagé dans le raccord supérieur 10, et peut s'écouler vers le bas par le tube d'écoulement 44. Quand la soupape 48 se trouve en position basse et appuyée contre la paroi terminale 46 du manchon 39* le fluide s'écoule vers le haut par l'espace annulaire 51 compris entre le tube d'écoulement 44 et le tube intérieur 41, et se dé-15 charge à l'extrémité supérieure 52 de cet espace annulaire pour arriver dans la partie supérieure du boîtier extérieur 13, puis s'écoule vers le bas en passant par l'espace annulaire 33 compris entre le tube extérieur et le boîtier , se décharge par l'ouverture 34 ménagée à la partie inférieure du boîtier extérieur et sort par 20 l'orifice de décharge 36 du manchon 14. Quand la soupape 48 se trouve en position haute où elle s'appuie en faisant contact d'étanchéité sur l'extrémité inférieure 45 du tube d'écoulement, le fluide ne peut pas s'écouler dans l'espace annulaire 51 compris entre le tube d'écoulement 44 et le tube intérieur 41. Au contraire,-25 le fluide descend par le passage central 53 de la vanne 48, et arrive dans un espace annulaire 54 ménagé entre la partie supérieure 55 de diamètre réduit du"manchon 39 de siège de soupape, puis passant à travers les orifices latéraux 56 ménagés dans ce manchon 39, arrive dans le passage central 57 traversant le manchon et s'écoule 30 alors vers le bas dans le passage 27 du manchon, arrive dans le trépan A, se décharge hors du trépan dans la cavité du fond de trou de sonde K où se trouve le trépan de forage. Comme on le décrit ci-après, le manchon calibreur 21 et les éléments qui sont montés sur lui assurent un ajustage serré d'é-35 tanchéité avec la paroi L du trou de sonde, si bien que le fluide sortant du trépan de forage emmène les débris arrachés par le trépan A et les emporte vers le haut autour du trépan et de la partie inférieure de la douille porte-trépan 16, en passant par les orifices d'admission 58 dans la douille porte-trépan et un espace an-40 nulaire 59 ménagé entre la douille porte-trépan et la partie 26 de BAD ORIGINAL 70 47540 7 2080603 diamètre réduit du manchon ; le fluide et les débris qu'il emporte passent alors vers le haut à travers un ou plusieurs passages longitudinaux 60 ménagés dans la douille porte-trépan et débouchant dans l'espace annulaire 6la entre le manchon 39 et le manchon 14 ; 5 cet espace annulaire comm nique avec l'espace annulaire 61 compris entre les tubes intérieur et extérieur 41, 31* et le fluide et les débris se déchargent à l'extrémité supérieure de cet espace annulaire dans le boîtier extérieur 13* puis descendent dans l'espace annulaire 33 entre le boîtier extérieur et le tube extérieur 31* 10 arrivant aux orifices de décharge 34, 36, en sortent pour arriver-dans l'espace annulaire 37 du trou de sonde entourant le boîtier extérieur, remontent dans cet espace 37 et arrivent jusqu'en haut du trou de sonde en traversant l'espace entourant le train de tiges de forage C. 15 Dans la forme .spécifique d'appareil représenté sur les dessins, la cavité K du fond du trou de sonde dans laquelle travaille le trépan A est séparée de la partie du trou de sonde M au-dessus du manchon calibreur 21, si bien que la réduction de pression s'opère dass la cavité du trou de sonde où travaille le trépan ; la pres-20 sion est réduite jusqu'à une valeur nettement inférieure à la pression du fluide dans le trou de sonde au-dessus de la cavité, afin d'améliorer la vitesse de foration du trépan. L'isolement s'obtient en fixant des couteaux aléseurs 65* par exemple des plaquettes rapportées en carbure de tungstène, sur la partie inférieure du man-25 chon calibreur 21, et ces couteaux sont destinés à aléser le trou et à augmenter son diamètre jusqu'à ce qu'il ait une valeur légèrement supérieure à celle du diamètre de trou de sonde foré par le trépan A, ces couteaux aléseurs taillant dans la formation souterraine un léger épaulement annulaire 66. Pour que l'effet d'étan-3° chéité avec la formation souterraine soit meilleur, la partie supérieure du manchon calibreur peut porter du carbure de tungstène 67 soudé sur le manchon calibreur et entrant également en contact avec la paroi du trou de sonde. Les plaquettes rapportées inférieures 65 en carbure de tungstène-et la partie supérieure 67 de 35 carbure de tungstène soudée sur le manchon calibreur isolent ainsi le fluide sous pression se trouvant dans la cavité K du fluide sous pression se trouvant dans l'espace annulaire 37 entourant le boîtier 13 au-dessus du manchon calibreur 21. Le passage annulaire 51 entre le tube d'écoulement 44 et le 40 tube intérieur 41 peut par exemple avoir une longueur dJenviron BAD ORIGINAL. 70 475-':0 8 /»• /-s f* =7 ■i u 5 u o u j> 6 mètres. Quand la soupape 48 se trouve en position basse en contact avec le siège de soupape 46, du fluide peut s'écouler vers le haut à partir du tube d'écoulement dans ce passage annulaire et se décharger à l'extrémité supérieure dudit passage. Ce passage annu-5 laire 51 constitue une branche d'un circuit d'oscillation de fluide. Quand la soupape 48 se trouve en position haute en contact avec l'extrémité inférieure 45 du tube d'écoulement 44 et empêche le fluide de passer dans le passage annulaire 51 précité, le fluide sous pression s'écoule en traversant la soupape 48, l'espace annu-10 laire 54 entourant la partie supérieure 55 du manchon 39* passe par les orifices 56 et les passages 57, 27* du raccord et du manchon, emprunte le passage 27a du trépan, s'écoule de là à travers les ajutages des taillants et arrive dans le trou de sonde K en dessous du manchon calibreur 21, puis en passant par les orifices d'admis-15 sion 58 arrive dans l'espace annulaire 59* remonte par les passages 60 du manchon dans l'espace annulaire 6l compris entre les tubes intérieur et extérieur, et se décharge à l'extrémité supérieure de cet espace annulaire pour arriver dans le boîtier 13. Le trajet ainsi décrit constitue une seconde branche du circuit d'oscillation 20 de fluide. Le fluide provenant des deux branches du circuit se rassemble dans une région réservoir 70 aux extrémités supérieures des tubes intérieur et extérieur 31* 41, et redescend ensuite par l'espace annulaire 33* compris entre le tube extérieur et le boîtier, pour arriver aux orifices de décharge 34,. 36. 25 La soupape va et vient assez rapidement entre sa position basse où elle ferme la deuxième branche S du circuit oscillant, et sa position supérieure où elle ferme la première branche R de circuit oscillant, et ce faisant,crée des impulsions de pression dans les deux branches. On supposera que la soupape 48 est dans sa po-30 sition haute, que le train de tiges de forage C et l'appareil qui y est suspendu sont en train de tourner avec la charge de forage appropriée appliquée sur le taillant A, le fluide qui est envoyé par pompage par le train de tiges de forage passe du tube d'écoulement 44a dans la soupape 48,traverse les orifices 56, le passage 35 57* le. passage 27 du manchon inférieur, traverse le trépan et arrive dans la cavité K, puis s'écoule vers le haut par les orifices d'admission 58, l'espace annulaire 59, les passages longitudinaux 60 et l'espace annulaire 61 compris entre le tube intérieur et le tube extérieur, pour arriver à l'extrémité supérieure de ce dernier, 40 les débris de forage étant emmenés en même temps que le fluide BAD ORIGINAL 70 475/,0 9 2000603 jusqu'à la région réservoir JO aux extrémités supérieures des tubes 31* 4l, et descendant à partir de là, dans l'espace annulaire 33 du boîtier entourant le tube extérieur pour sortir par les orifices de décharge 34, 36. 5 La soupape 48 descend sur son siège associé 46 et ferme la deuxième branche S du circuit oscillant que l'on vient de décrire, le fluide circulant dans cette branche y créant une impulsion de dépression qui se propage à partir de la soupape 48 dans toute la deuxième branche jusqu'au réservoir, puis se propage en sens in-10 verse par la deuxième branche pour revenir à la soupape où la pression prend une valeur positive supérieure à la pression du fluide s'écoulant vers le bas à travers le tube d'écoulement 44, et lève par ce moyen la soupape 48 pour l'appliquer contre le siège 45 à l'extrémité inférieure du tube d'écoulement 44la soupape ferme 15 ainsi l'écoulement de fluide dans la deuxième branche du circuit oscillant et permet au fluide de s'écouler alors par la première branche ouverte R du circuit oscillant. La fermeture soudaine de la première branche du circuit oscillant oblige le fluide qui se déplace vers le haut dans cette branche du circuit à engendrer une 20 onde de dépression dans cette branche et cette onde se déplace vers le haut dans la première branche 51 (R) jusqu'au réservoir JO, puis redescend jusqu'à la soupape 48, où la pression monte brutalement ou soudainement jusqu'à une valeur qui dépasse la pression de fluide régnant en dessous de la soupape, et déplace brutalement vers le 25 bas la soupape pour la ramener en contact avec son siège de soupape 46, et interrompre le débit de fluide circulant dans la deuxième branche S du circuit oscillant, ce qui provoque à nouveau la propagation d'une onde de dépression sur toute la longueur de la branche jusqu'au réservoir 70, d'où elle revient et fait diminuer dans 30 la cavité K où travaille le taillant la pression qui prend une valeur nettement inférieure à la pression hydrostatique du fluide dans le trou de sonde. Le cycle précédent de fonctionnement se répète, la soupape 48 ouvrant et fermant alternativement chaque branche du circuit et 35 produisant des ondes de pression caractéristiques dans la deuxième branche S ; la figure 6 montre ces ondes de pression. Comme on le voit sur cette figure, la pression est représentée en fonction du temps, la pression hydrostatique de la boue de forage ou autre fluide employé étant indiquée par la courbe 75, et la pression dans 40 la formation souterraine dans laquelle travaille le trépan de fo 70 47540 10 2080603 rage étant représentée par îa courbe j6» La pression dans la deuxième branche du circuit oscillant est représentée par l'onde généralement rectangulaire 77* la courbe retraçant la variation de pression pendant un temps plus long qu'un cycle de fonctionnement. 5 La ligne horizontale supérieure 78 indique ainsi la pression du fluide s'écoulant dans la deuxième branche S du circuit oscillant lorsque la soupape 48 se trouve en position haute. Quand cette soupape se trouve déplacée vers le bas par l'onde de pression se propageant dans la première branche R pour fermer la deuxième branche 10 S, la pression dans la deuxième branche "baisse brutalement à une valeur nettement inférieure à la pression hydrostatique de la colonne de fluide dans le trou de sonde, pour atteindre de préférence une valeur inférieure à la pression 76 régnant dans la formation dans la cavité du fond du trou de sonde, la valeur de la pression 15 inférieure étant représentée par les parties horizontales inférieures 78 de la courbe. Quand l'onde se propageant dans la deuxième branche S revient à la soupape 48 et la déplace vers le haut, la pression du fluide qui s'écoule dans la deuxième branche du circuit est brutalement ramenée à sa valeur supérieure 78* qui est plus 20 grande que la valeur 75 de la pression hydrostatique du fluide dans le trou de sonde, si bien que le fluide en circulant peut emporter vers le haut les débris de forage qu'il remonte avec lui jusqu'au sommet du trou de sonde. Le générateur d'impulsions ou créateur d'oscillations de pres-25 sion fluide B produit des impulsions très rapides à basse pression dans la cavité K où travaille le trépan A en dessous du manchon calibreur 21. La fréquence du fonctionnement de la soupape à va-et-vient peut par exemple aller de 10 à 40 cycles par seconde environ. Il en résulte une réduction très forte de la pression hy-30 drostatique dans le voisinage du trépan a, sans qu'il soit nécessaire de réduire la pression hydrostatique' du fluide de forage dans le trou de sonde au-dessus du générateur d'impulsions. Il en résulte que le terrain de la formation souterraine dans la région attaquée par le trépan conserve sa nature cassante et se rompt 35 sous l'action des taillants 30 du trépan qui arrachent des fragments de roche de dimensions plus importantes.Dans le cas où le générateur d'impulsions est conçu et fonctionne de façon à produire dans la deuxième: branche S des impulsions de dépression qui abaissent: la pression résultante en dessous de la valeur de la 40' pression régnant dans la formation souterraine 76, la pression 70 47540 2080603 résultante facilite l'action de foration en créant une implosion, ce qui facilite la fragmentation du terrain cassant sous l'action du trépan. Le tube extérieur 31 est disposé excentriquement par rapport 5 à l'axe du générateur d'impulsions afin qu'il y ait un espace latéral plus grand d'un côté de l'espace annulaire 61 que de l'autre, ce qui permet le passage facile de fragments de dimensions assez grandes arrachés par le trépan qui remontent dans cet espace et arrivent dans le réservoir 70- Cette disposition excentrée permet 10 également de disposer d'un espace latéral plus grand d'un côté de l'espace annulaire 33* entre le tube extérieur 31 et le boîtier 13* et les débris arrachés par le trépan peuvent passer dans cet espace en descendant vers les orifices de décharge 34, 36. On notera que la douille porte-trépan 16 du trépan A et le 15 manchon calibreur 21 constituent avec le manchon inférieur 14 une connexion coulissante du type à cannelures et permettent pour cette raison avec le boîtier 13, un déplacement longitudinal limité de la douille 16 et du trépan A par rapport au manchon 14. Pendant le fonctionnement , l'appareil est entraîné en rotation par le train 20 de tiges de forage C, le manchon aléseur E (si on en utilise un), le générateur d'impulsions B et le trépan A, la charge de forage étant transmise au trépan par les épaulements 24 et 23 sur le manchon et sur la douille porte-trépan qui sont en contact l'un avec l'autre. Chaque fois qu'une impulsion de pression négative ou im-25 pulsion de dépression se propage dans la seconde branche S du circuit oscillant, il se produit de part et d'autre du manchon calibreur 21 et de la douille porte-trépan 16 une différence de pression qui agit vers le bas sur la surface T comprise entre la périphérie de la partie 15 de diamètre réduit du manchon inférieur et 30 la paroi L du trou de sonde légèrement élargi, ce qui assène un choc sur le manchon calibreur et la douille porte-trépan, ce choc appliqué sur cette surface pressant les taillants 30 contre le terrain du fond du trou. Cette action de choc se produit à la même fréquence que la génération d'impulsions de dépression dans la 35 deuxième branche S du circuit oscillant qui, dans l'exemple précité, peut aller de 10 à 40 cycles par seconde environ. Elle agit en liaison avec l'action normale de foration rotative pour faciliter encore plus la pénétration des taillants J>0 dans le terrain et améliorer le taux d'avancement du trépan. Cette action de choc jointe 40 à la réduction de la pression hydrostatique du fluide dans la caBAD ORIGINAL ^ 70 47540 12 2080603 vite K du fond du trou de sonde améliore considérablement la vitesse de forage du trépan dans la formation souterraine. Il peut être désirable, en raison de l'ajustage serré qu'il.y a entre le manchon calibreur 21 et la paroi L du trou de sonde, que 5 le diamètre du trou de sonde au-dessus du manchon 21 soit encore - agrandi de façon à faciliter l'entrée et la sortie de l'ensemble de l'appareil dans le trou de sonde. Le manchon aléseur E agrandit le trou de sonde et assure un jeu approprié entre le manchon calibreur 21 et le trou de sonde élargi, ce qui permet de déplacer ra-10 pidement l'appareil longitudinalement dans le trou de sonde sans gêne matérielle. On réalise un trajet de contournement pour le .fluide dans le cas où il faut augmenter le.débit du fluide de forage envoyé par pompage dans le train de tiges C pour améliorer le transport des 15 débris de foration ramenés au sommet du trou de sonde sans qu'il soit nécessaire d'accroître le travail fourni par le générateur d'impulsions B. Un passage de contournement 80 s'étend à travers le raccord supérieur 10 dans la région du réservoir" 70 et peut comporter un étranglement 81 à son extrémité de décharge pour limiter 20 la quantité de fluide circulant par le trajet de contournement. Le fluide passant par le trajet de contournement 80 se mêle ainsi avec le fluide traversant le générateur d'impulsions B et les débris de foration, pour assurer le transport de ces débris dans le passage annulaire 33 et les faire sortir par les orifices de dé-25 charge 34, 36, afin qu'ils soient remontés jusqu'au sommet du trou de sonde en passant dans l'espace annulaire entourant le train de tiges C. Dans la forme de réalisation de l'invention représentée sur les figures 4a et 4b, on a supprimé la connexion coulissante 17 30 entre le manchon inférieur 14 et la douille porte-trépan 16, si bien qu'il n'est pas sûr que le trépan soit appliqué par choc contre le. fond du trou de sonde. Comme le montrent les dessins,-le manchon inférieur et la douille porte-trépan sont réunis dans une pièce unique combinée 14a à l'extrémité inférieure de'laquelle est 35 fixé le trépan, les orifices d'admission 58 s'ouvrant sur l'a cavité K du fond du trou, débouchent dans l'espace annulaire 6la entourant le siège de soupape 39* cet espace annulaire communiquant avec l'espace annulaire 6l compris entre les tubes intérieur et extérieur 41, 31. L'appareil est à tous autres points de vue sensible-40 ment le même que dans l'autre mode de réalisation de l'invention BAD ORIGINAL 70 47540 13 2080603 et fonctionne de la même manière. Bien que sur les figures 4a, 4b, il ne soit pas prévu une connexion à cannelures 17 entre la douille sur laquelle est monté le trépan A et la partie supérieure d'un manchon situé au-dessus, il 5 est néanmoins prévu une surface annulaire du manchon calibreur 21 et du manchon 14a qui est soumise à la pression du fluide se trouvant au-dessus dans le passage 33 de décharge des débris de foration et dans l'espace annulaire M entourant l'appareil et le train de tiges de forage ; par intermittences,cette pression devient plus 10 grande que la pression régnant dans la cavité K où travaille le trépan et il apparaît ainsi une différence de pression produisant une force dirigée vers le bas et tendant à provoquer l'impact des taillants JO du trépan contre le fond du trou de sonde. Si l'on tient compte de cette action de choc, il est possible de fixer à 15 des tiges de forage ou masae-tigesD plus légères les taillants destinés à attaquer le terrain à forer en ayant une pénétration convenable. En d'autres termes, la charge de forage appliquée par le train de tiges C sur le trépan peut être.réduite,ce qui rend plus facile de forer un trou de sonde rectiligne. 20 La figure 5 représente un circuit schématique pour réduire la pression au fond du trou de sonde K et amener cette pression à une valeur inférieure à celle de la pression hydrostatique du fluide dans le trou de sonde. Ce circuit est le même que celui qui est représenté dans les formes spécifiques de l'invention précédemment 25 décrites. Le fluide.de forage coule ainsi du train de tiges de forage dans le passage 44a du tube d'écoulement et s'écoule alternativement dans le premier tube ou tube d'équilibrage R qui se décharge dans le réservoir ou dans le trou de sonde au-dessus du dispositif d'étanchéité ou manchon calibreur 21 formant joint étan-30 che entre le manchon 14 ou 14a -et la paroi L du trou de sonde, le fluide pouvant également s'écouler du tube d'écoulement dans le deuxième tube ou passage S qui va de la soupape 48, représentée sur la figure 5 oomme étant une soupape du type à lame, traverser la cavité K où travaille le trépan, et remonter ensuite par le tube 35 ou passage des débris de forage pour revenir au réservoir. L'écoulement descendant de fluide à travers le tube d'impulsions à une -pression déplace d'abord la soupape 48 pour l'amener dans une position où elle ferme un premier passage d'impulsions par exemple R, et provoque l'apparition d'une impulsion de dépression dans ce 40 passage ; cette impulsion se propage vers le haut jusqu'au réserBAD OP>™*L 14 voir 7® puis redescend à la soupape, et le fluide passe alors dans la seconde branche, par exemple S, du circuit qui comprend la cavité K, puis remonte en empruntant le reste de l'autre branche pour arriver au réservoir. Quand 1'impulsion de dépression a ter-5 miné son trajet, elle atteint la soupape et la déplace pour fermer le deuxième passage S, ouvrir le premier passage R et provoquer l'apparition d'une dépression dans la seconde branche du tube et dans la cavité K du fond du trou en dessous du manchon calibreur 21. L'onde de dépression dans la deuxième branche S se propage alors 10 dans la deuxième branche jusqu'au réservoir J0, redescend jusqu'à • la soupape 48 et le ramène à la position où elle ferme le premier tube d'impulsions, passage d'impulsions ou branche R ; la variation de pression dans la deuxième branche S et dans la cavité K où travaille le trépan est sensiblement la même que celle qui est repré-15 sentée sur la figure 6 sur laquelle les variations de pression sont représentées en fonction du temps, la ligne de niveauC correspondant à la pression régnant dans les pores de la formation souterraine et la ligne de niveau D correspondant à la pression hydrostatique de la boue de forage. 20 II va de soi que la présente invention n'a été décrite et représentée qu fà titre explicatif mais nullement limitatif et qu'elle est susceptible de diverses variantes sans sortir de son cadre. BAD ORIGINAL 70 475^0 15 2080603 REVENDICATIONS 1. Appareil de réduction de pression pour le forage d'un trou de sonde dans une formation souterraine, caractérisé par le fait qu'il comprend un générateur d'impulsions destiné à être relié à 5 un train de tiges de forage tubulaires et. à être relié à son extrémité inférieure à un trépan forant le trou de sonde, le générateur comportant un passage d'admission de fluide envoyé par pompage dans le train de tiges de forage, un passage d'impulsions destiné à recevoir du fluide venant de ce passage d'admission, le passage d'im-10 pulsions comprenant la région du trou de sonde où le trépan de forage attaque la formation souterraine, et une soupape à va-et-vient placée sur le trajet de l'écoulement de fluide circulant dans le passage d'admission et le passage d'impulsions, la soupape pouvant être déplacée par le fluide venant du passage d'admission et circu-15 lant dans le passage d'impulsions entre des positions où elle ouvre et ferme alternativement l'admission audit passage afin de produire une onde d'impulsion de pression fluide négative ou onde de dépression qui se propage dans le passage d'impulsions à chaque fermeture de l'admission, entre la soupape et une extrémité du passage située 20 nettement au-dessus.de la région du fond du trou de sonde où travaille le trépan. 2. Appareil de réduction de pression pour le forage d'un trou de sonde dans une formation souterraine, caractérisé par le fait qu'il comprend un générateur d'impulsions destiné à être relié à un 25 trains de tiges de forage tubulaires et à être raccordé à son extrémité inférieure à un trépan de forage du trou de sonde, le générateur comportant un canal d'admission de fluide envoyé par pompage dans le train de tiges de forage, un premier passage d'impulsions destiné à recevoir du fluide du canal d'admission, un deuxième pas-30 sage d'impulsions destiné à recevoir du fluide en provenance du canal d'admission et comprenant la région du trou de sonde où le trépan attaque la formation souterraine, une soupape à va-et-vient disposée sur le trajet d'écoulement de fluide dans le canal et les passages, la soupape pouvant être alternativement déplacée par le 35 fluide circulant dans les passages entre une première position où elle ferme l'admission au premier passage et ouvre l'admission au deuxième passage, et une deuxième position où elle ouvre l'admission au premier passage et ferme l'admission au deuxième passage, de telle façon que la fermeture de chaque admission produit une onde 40 d'impulsion de pression fluide négative ou onde de dépression qui BAD ORIGINAL ^ 70 47540 16 2080603 se propage dans le passage associé entre la soupape et une extrémité de ce passage située à distance notable de l'admission. 3. Appareil de réduction de pression pour le forage d'un trou de sonde dans.une formation souterraine, caractérisé par le fait 5 qu'il comprend un générateur d'impulsions comprenant une structure extérieure destinée à être reliée à sa partie supérieure à un train de tiges de forage tubulaires et à sa partie inférieure à un trépan qui fore le trou de sonde, un tube d'écoulement/étant disposé de haut en bas dans cette structure et étant destiné à recevoir du fluide 10 envoyé par pompage vers le bas du train de tiges de forage, un premier passage d'impulsions s'étendant vers le haut à partir de l'extrémité inférieure du tube d'écoulement et étant situé entre le tube d'écoulement et la structure, un deuxième passage d'impulsions s'é-tendant à partir d'un point voisin de l'extrémité inférieure du 15 tube d'écoulement et comprenant la région du fond du trou de sonde où le trépan attaque la formation, et s'étendant aussi vers le haut le long de la structure et communiquant à son extrémité supérieure avec l'extrémité supérieure du premier passage d'impulsions, et une soupape à va-et-vient disposée entre.1'extrémité inférieure du tube 20 d'écoulement et les admissions aux passages, la soupape pouvant être alternativement déplacée par le fluide circulant dans les passages entre une première position où elle ferme l'admission au premier passage et ouvre 1'admission au deuxième passage, et une seconde position où elle ouvre l'admission au premier passage et 25 ferme l'admission au deuxième passage, de telle façon que la fermeture de chaque admission produit une onde d'impulsion de pression de fluide négative, ou onde d'impulsion de dépression qui se propage dans le passage associé entre la soupape à va-et-vient et l'extrémité supérieure précitée du passage associé. 30 4. Appareil de réduction de pression pour le forage d'un trou de sonde dans une formation souterraine, caractérisé par le fait qu'il comprend un générateur d'impulsions comprenant une structure extérieure destinée à être reliée à sa partie supérieure.à un train de tiges de forage tubulaires et à sa partie inférieure à un trépan 35 de forage du trou de sonde, un tube d'écoulement dans la structure s'étendant vers le bas à partir de la partie supérieure de la structure, ce tube étant destiné à recevoir du fluide envoyé par pompage vers le bas du train de tiges de forage, un tube intérieur d'impulsions entourant le tube d'écoulement et constituant un premier pas-40 sage d'impulsions s'étendant vers le haut à partir de l'extrémité BAD ORIGINAL 70 47540 17 2080603 mité inférieure du tube d'écoulements un deuxième passage d'impulsions s*étendant depuis un point voisin de l'extrémité inférieure du tube d'écoulement et comprenant la région du fond du trou de sonde où le trépan attaque la formation souterraine, un tube exté-5 rieur d'impulsions étant disposé dans la structure et entourant le tube intérieur d'impulsions, ces tubes définissant entre eux une partie du deuxième passage d'impulsions communiquant l'un avec l'autre à l'intérieur de la structure, une soupape à va-et-vient étant disposée entre l'extrémité inférieure du tube d'écoulement et les 10 admissions auxdits passages, la soupape pouvant être alternativement déplacée par le fluide circulant dans les passages entre une première position où elle ferme l'admission au premier passage et ouvre l'admission au deuxième passage, et une deuxième position où elle ouvre l'admission au premier passage et ferme l'admission au deu-15 xième passage, de telle façon que la fermeture de chaque admission produit une onde d'impulsion de pression de fluide négative ou cnde d'impulsion de dépression qui se propage dans le passage associé entre la soupape et l'orifice de sortie supérieur du passage associé . 20 5. Appareil selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le générateur d'impulsions comporte un dispositif produisant une fermeture étanche avec la paroi du trou de sonde pour isoler la région du fond du trou de sonde de la région du trou de sonde situé§/au-dessus du dispositif. 25 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le générateur d'impulsions présente une surface transversale sensible à la pression et soumise à la pression régnant dans le trou de sonde au-dessus du dispositif d'étanchéité précité, afin qu'une poussée descendante soit exercée sur le générateur d'impul-30 sions et sur un trépan monté à son extrémité inférieure. 7. Appareil selon la revendication 5> caractérisé par le fait que le générateur d'impulsions comporte une partie inférieure portant le dispositif d'étanchéité et pouvant être reliée au trépan de forage et accouplée par coulissement à une partie adjacente du 35 générateur d'impulsions,afin de transmettre au trépan le couple de forage à partir de cette partie adjacente par l'intermédiaire de la partie inférieure précitée, le trépan étant relié à la partie inférieure précitée qui présente une surface transversale sensible à la pression et soumise à la pression régnant dans le trou de sonde 40 au-dessus du dispositif d'étanchéité afin qu'une poussée descendanBAD ORIGINAL * 70 47540 18 2080603 te soit exercée sur ladite partis inférieure et le trépan,chaque fois qu'une onde de dépression se propage dans le passage précité. 8. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1, 6 et 7, caractérisé par le fait que le générateur d'impulsions porte un 5 manchon aléseur agrandissant le diamètre du trou de sonde et faisant contact étanche avec la paroi du trou de sonde afin d'isoler la région du fond du trou où le trépan attaque le terrain de la région de ce trou située au-dessus du manchon aléseur. 9- Appareil selon la revendication 2, caractérisé par le fait 10 que les extrémités desdits passages communiquent l'une avec l'autre. 10. Appareil selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les extrémités de ces passages communiquent l'une avec l'autre à une grande distance au-dessus de la région du fond du trou de sonde où le trépan attaque le terrain. 15 11. Appareil selon l'une des revendications 3 et 4, caractéri sé par le fait que la structure porte un dispositif d'étanchéité faisant fermeture étanche avec la paroi du trou de sonde afin d'isoler la région du trou de sonde où travaille le trépan de la région du trou de sonde située au-dessus du dispositif d'étanchéité. 20 12. Appareil selon la revendication 11, caractérisé par le fait que la structure présente une surface transversale sensible à la pression et qui est soumise à la pression régnant dans le trou de sonde au-dessus du dispositif d'étanchéité,afin qu'une poussée descendante soit exercée sur la structure et sur un trépan racccr-25 dé à l'extrémité inférieure de la structure. 13- Appareil selon la revendication 12, caractérisé par le fait que la structure présente une partie inférieure sur laquelle est prévu le dispositif d'étanchéité et qui peut être raccordée au trépan et accouplée par coulissement à une partie adjacente de la 30 structure pour assurer par l'intermédiaire de cette partie inférieure la transmission du couple de forage depuis la partie adjacente précitée jusqu'au trépan raccordé à la partie inférieure, cette partie inférieure présentant une surface transversale répondant à la pression et soumise à la pression régnant dans le trou de sonde au-dessus du dispositif d'étanchéité, afin qu'une poussée descendante soit exercée sur la partie inférieure et le trépan qui lui est relié chaque fois qu'une onde de dépression de fluide se propage dans le deuxième passage précité. 14. Appareil selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le tube extérieur d'impulsions et la structure sont espacés latéralement l'un de l'autre afin de ménager entre eux un passage pour le fluide et pour les débris de forage qui sortent des orifices de sortie et arrivent dans, 1* espace annulaire du trou de sonde entourant la structure. BAD ORIGINAL