Brevet FR2126118A1 — publié le 19721006

un utilise fréquemment, pour le fora@e de trous dans le sol, un marteau dont llun des principaux avantages est de présenter un rendement constant, quelle que soit la profondeur du forage. Jette propriété, due à l'absence d'intermédiaire entre l'organe de frappe (marteau) et l'outil de forage, n'est cependant vérifie vue dans la mesure où les conditions d'alimentation et d'évacuation de l'air comprimé f@isant fonctionner le marteau sont constentes. Un a représenté, sur la Figure 1 du dessin annexé, un outil de forage de ce type. L'air d'alimentation est transmis au mar teau par des tubes allonges -schématisés par le tube 10- de large section : la perte de charge due à la conduite ainsi constituée est négligeable. L'air d'échappement débouchant du marteau 12, en 15, au fond du trou, s'coule vers la surface par l'espace annulaire 14 situé entre la paroi du trou foré et le diamètre extérieur des tubes allonges O. Cet air d'échap-ement se charge des débris de forage qu'il entr@îne et évacue vers la surface. Il est certain que le travail ainsi produit, proportionnel à la profondeur de forage, absorbe une certaine quantité d'énergie. Cependant, dans des conditions normales, on eut considérer que le rendement du marteau est faiblement influencé par ce facteur. Il n'en est pas de meme lorsque, le forage étant effectué sous une nappe aquifère, le trou est rempli a'eau. bans ce cas, l'air d'échappement doit se frayer un chemin dans cette eau, ce qui absorbe une énergie proportionnelle à la hauteur d'eau. Lors- que l'énergie nécessaire pour vaincre la résistance à l'échappement est égale ou supérieure à l'énergie disponible, le marteau ne peut naturellement plus fonctionner. te procédé de l'invention se propose d'éviter cet inconvénient en assurant l'évacuation de l'air d'échappement en dehors du trou et en entraînant, pour leur évacuation, les débris de forage p r m fluide amené au fond du trou par une conduite indépendante et remontant à la surface avec les débris par l'espace anaul@ire compris entre la paroi du trou et le diamètre extérieur des tubes. Jcns ce procédé, l'air d'échappement n'étant plus en contact avec le trou foré dans le sol, ne peut pas évacuer les débris de frage. C'est la raison pour laQuelle il est nécessaire de prévoir un fluide assurant l'évacuation de ces débris. Ce fluide peut être de l'air ou un liquide quelconque. L'invention vise également un dispositif de forage pour mettre en oeuvre 1 procédé ci-dessus. Ce dispositif comprend essentiellement 1) des tubes al onges comportant trois conduites @istinctes: la première servant 5 l'alimentation en air comprimé de l'outil de forage ; la seconde servant au retour hors du trou de @'air détendu, et la troisième servant a l'alimentation en fluide d'e- vacuation; 2) un marteau de forage fonctionnant à l'air comprimé, po@r- vu d'une conduite pour renvoyer l'air détendu vers la surface par l'intermédiaire de la conduite correspondante des tubes allonges et de conduits servant à acheminer le fluide d'évacuation au fond du trou. un décrira maintenant, en regard du dessin annexé, un mode de réalisation de l'invention donné à simple titre d'exemple dépourvu de tout caractère limitatif. aur le dessin La figure 1 illustre schéaatiquement l'état de la technique résumé plus hauts La figure 2 illustre, en une vue analogue à la figure 1, le procédé de l'invention; La figure 3 est une coupe verticale d'un marteau faisant partie du dispositif de l'invention, et, La figure 4 est une vue partielle, en coupe, des tubes allonges du dispositif de l'invention. On se réfèrera er premier lieu à la figure --. sur cette fi gure, on voit en 1) le marteau, en Il l'ensemble des tubes allon es, e-t en 16 le moteur du dispositif. L'air comprimé arrive par la canalIsation 19, et il alimente le marteau 13 par l'inter- médiaire de la conduite 22. L'air d'échappement (air détendu consommé par le marteau) est évacué vers la surface par la conduite 18. Le fluide assurant l'évacuation des débris de forage est ame- né au fond par la canalisation indépendAnte '17. Il sort en 20 du marteau et remonte à la surface en entraînant les débris par l'es pace annulaire 21 compris entre la paroi du trou et le diamètre extérieur des tubes. li la figure , on a représenté le marteau faisant partie du dispositif. Ce marteau est conçu pour travailler à l'air comprimé, pour évacuer l'air d'échappement vers la surface par un circuit indépendant et peur amener au fond du trou le fluide d'évacuation des debris. Sur cette figure 3, les flèches en traits pleins représentent le trajet du fluide d'évacuation, et les flèches en traits interrompus le trajet de l'air comprimé (flèches dirigées vers le bus) puis détendu (dirigées vers le @aut). Le marte@u comporte donc une conduite axiale 17, dans sa partie s@@érieure, qui débouche vers le bas sur une conduite latérale 23 achemeinant le fluide d'évacuation jusqu'à la sortie 20, au fond du trou. L'admission en air comprimé se fait par la conduite @n@ulaire 22 et un système distributeur classique jusqu'à la chambre de d@tente 24, ou l'air se détend en action@ant le marteau 2@. L'air détendu est évacué par les ajutages 25-27 jusqu'à la@@onduite @n@dl@ire 10 dans laquelle il remonte vers la surface. Les autres élémen@@ qui constituent le marteau sont de type classique et on ne les décria pas. On se réfère maintenant à la figunre 4, sur laquelle on distingue deux tubes a@@@onges 11 et 11' raccordés par une bague 28. Chacun de ces tubes comporte une conduite axiale 17' pour la circulation vers le fond du trou du fluide d'evacuation, une conduite @n@u@@ire @@' p@ur scheminer vers le marte@@ l'air comprimé, et @@e sec nde conduite @n@ulaire @@' assur@n@ la remontèe à la surf@ce de @@@ir d@tendu consommé par @e @@rteau. Un ensemole de rac@ords, manchons vis@@s et de joints de types classiques assurent la @i@ison des tubes 11' et 11. Ces tubes @s@uren @@nc : - l'alimentation du marteau en air comprimé ; - l'évacuation de @'air d'tendu co@sommé par le marteau vers @@ @@rfece, et, - l'alimentation du @ nd du trou en fluide d'évacuation. L'in@ention permet de ren re le rendement du marteau indé pend@nt @e @@ @rofondeur et des conditions rencontrées lors du forage. @lle ap@orte en outre un autre avantage extrêment important : la possibilité de forer des terrains friables qui, par la mise en oeuvre du proc@@e clas ique du marteau dans le trou, s'é boulent et rebouchent le trou. En effet, si dans le procédé classique le trou foré est à une pression sensiblement égale à la pression atmosphérique, dans le procédé objet de l'invention, le trou est soumis à la circulation d'un fluide (dont la densité peut être réglée), ce qui s'oppose aux éboulements. Il demeure bien entendu que l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté, mais qu'elle en englobe toutes les variantes. REVENDICATIONS 10) Procédé de forage de trous dans le sol à l'aide d'un marteau fonctionnant à l'air comprime aul est dgune part amené du dit marteau et est d'autre part évacué au-dessus du sol par des tubes-allonges,caractrisé par le fait que lton entraîne pour leur évacuation les débris de forage par de l'air qui est amené au fond du trou par une conduite indépendante et qui remonte à la surface avec les débris par l'espace annulaire compris entre la paroi du trou et le diamètre extérieur des tubes. 20) Dispositif de forage de trous dans le sol comportant un élément constitué d'une conduite tubulaire d'alimentation dtun marteau à air comprimé ; d'une conduite tubulaire d'évacuation vers la surface de l'air détendu entourant ladite conduite d'alimentation ; d'une conduite d'alimentation d'un fluide d'évacuation des débris de forage débouchant en partie basse de l'élément, lesdites conduites étant susceptibles de se raccorder avec des tubes rallon detendu ges, caractérisé par le fait que la conduite d'air entoure la chambre de détente du marteau ,l'air étant évacué de ladite chambre par des orifices latéraux. 30) Dispositif de forage de trous dans le sol selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la conduite d'alimentation en fluide d'évacuation des débris de forage est aménagée dans l'axe et à l'intérieur de la conduite d'alimentation en air comprimé.