Brevet FR2185746A1 — publié le 19740104

La présente invention se rapporte à une benne de forage rotative du type carottier et, plus particulièrement, elle concerne un dispositif carottier notamment pour forer en terrains durs et/ou compacts, pourvu d'un agencement conçu pour amorcer le sectionnement de la carotte et pour bloque: celle-ci en lui afin de la rompre de sa base pour la remonter du puits en cours de forage et l'extraire de celui-ci, ce dispositif carottier étant en outre muni d'un dispositif d'entraînement en rotation de longueur réglable afin de permettre son changement de jupe, ainsi que la pose et la dépose de tubes pour tubage du puits. Dans la technique actuelle, on connait de nombreux types de dispositifs carottiers, mais la plupart de ceux-ci occasionnent de nombreux ennuis lorsqu'il s'agit de sectionner la carotte et d'extraire celle-ci du puits. Par ailleurs, les dispositifs carottiers connus, donnant satisfaction pour cette opération de carottage sont, en général, de construction très compliquée et par-là même très onéreux b réaliser et d'entretien difficile. C'est en conséquence, un des principaux objets de la présente invention de fournir un dispositif carottier, qui soit de construction simple et permette l'amorçage automatique du tronçonnage de la carotte et par-là même son sectionnement ainsi que sa remontée du puits sans,risque de l'abandonner dans celui-ci au cours de cette remontée. Un autre objet de la présente invention est de prévoir associé à un tel dispositif carottier, un moyen de poutre de tête réglable en longueur suivant le diamètre de la jupe du carottier et agencé pour entrarner celui-ci en rotation lorsqu'il est relié à la tige d'entratnement en rotation de l'appareil foreur. Un autre objet de la présente invention est de fournir un tel moyen de poutre adaptable, outre sur une large gamme de dia mètres de jupes de carottiers, sur des tronçons de tubage de différents diamètres. Selon l'invention, un tel dispositif carottier est cons titubé 1. d'une jupe cylindrique pourvue à son extrémité inférieure d'une série de dents agencées pour forer une saignée circulaire déga geant une carotte centrale lorsque cette une est entraide en rotation 2. d'un agencement de prise de la carotte alors qu'elle a atteint une longueur déterminée, monté dans la partie inférieure de la jupe et conçu pour amorcer le sectionnement de cette carotte, bloquer celle-ci, la faire se rompre au voisinage du fond de la saignée circulaire, et la maintenir bloquée pour la remonter et ltextraire du puits en cours de forage ; 3. d'rne traverse de tête pour l'entratnement en rotation de la ju e, montée dans la partie supérieure de celle-ci sous forme d'u poutre de longueur réglable à son diamètre et portant l'orga- ne central d'engagement et de fixation de la tige d'entraînement en rotation de la machine foreuse 4. d'une couronne tronconique solidaire de l'extrémité supérieure de la jupe au-dessus de la traverse de tête agencée pour faciliter la remon tée et le dégagement de ce dispositif carottier depuis le puits foré à chaque opération d'extraction d'un tronçon de carotte. De maniée plus spécifique et selon l'invention, les dents de forage de la saignée circulaire sont montées dans des porte-dents fixéS sur le bord inférieur de la jupe cylindrique et orientés à é quidistance les uns des autres, de façon que la largeur de cette saignée soit plus forte que 11 épaisseur de la partie basse de la jupe, et afin que ces dents soient distribuées pour qu'une dent d' orientation angulaire vers l'extzrieur, soit suivie par une dent d'orientation tangentielle, laquelle sera suivie par une dent d'o rientaticn angulaire vers l'intérieur puis par une dent d'orienta tion tangentielle, et ainsi de suite dans le même ordre sur la circonférence complète de la jupe.Dans un autre mode de réalisation de la présente invention, les dents de forage sont prévues distribuées à équidistance les unes des autres par groupes de trois, chaque groupe comprenant une dent d'orientation angulaire vers l'exté- rieur, suivie par une dent d'orientation tangentielle, suivie par une dent d'orientation angulaire vers l'intérieur. L'agencement de prise de la carotte est constitué par plusieurs leviers basculeurs verticaux distribués à équidistance les uns des autres dans des lumières de la partie basse de la jupe à très faible distance du bord inférieur porte-dents de celle-ci, chaque levier basculeur étant pourvu à son extrémité inférieure d'une dent d'amorçage du sectionnement de la carotte suivie vers le haut par une partie de mors et à son extrémité supérieure d'une par -e Se crosse saillant dans l'4ntérieur de la Jupe. vaque levier basouleur est conçu de façon que par rapport à son axe dçoscilla- ion monté transversalement dans un support engagé dans une desdites lumières, sa partie de crosse soit plus courte que la distance entre sa partie de ors et cet axe, et afin que, en cours de fora- ge, lorsque l'extrénité supérieure de la carotte poussera progres sivement vers l'extérieur sa partie de jarosse, sa dent inférieure pénétrera progressivement dans la partie basse de cette carotte occasionnant un début de tronçonnage de celle-ci, et jusqu'à ce que sa partie de sors bute et bloque fermement en coopdration avec les mors des autres leviers de cette carotte pour qu'elle se rompe et se sépare de sa base intérieure à la saignée forée sous l'action de la rotation.En outre, chaque levier basculeur a son dos de crosse conforté, entre son axe d'oscillation et son extrémité supérieure, de manière qu'il ne saille pas ou peu à l'extérieur de la Jupe lorsqu'une carotte est engagée ; une butée est par ailleurs prévue en dessous de l'axe d'oscillation pour empêcher la partie basse de chaque levier de saillir par suite de la rotation de la Jupe à l'exté- rieur de celle-ci. D'autre part, on doit noter que de préférence ces leviers sont au nombre de quatre. La travers. de tate pour l'entraînement en rotation de la Jupe est constituée par une poutre tubulaire où sont situés deux coulisseaux, chacun d'eux saillant à une extrémité de cette poutre et s'engageant dans un fanchon fixé dans une encoche ou ouverture de l'extrémité supérieure de la Juge en dessous de la couronne tron- conique, Chaque coulisseau est percé à chaque extrémité d'un trou vertical et la poutre tubulaire est percée dans sa paroi supérieure de trois de réglage équidistants et distribués symétriquement par rapport à l'organe central d' entrainesent en rotation de la Jupe, chaque trou étant prévu pour accepter l'introduction d'une broche traversant également le trou prévu dans l'extrémité intérieure de chaque coulisseau. Chaque manchon est également percé d'un trou prévu pour accepter l'introduction d'une broche traversant également le trou prévu dans l'extrémité extérieure de chaque coulisseau. On doit noter que de préférence chaque broche de manchon est conque pour traverser celui-ci complètement et est reliée par un pontage à la broche correspondante, côté organe central prévue plus courte pour seulement traverser la paroi supérieure de la poutre tubulaire et en partie l'extrémité intérieure du coulisseau correspondant, si bien que suivant le diamètre d'une Jupe à équiper de cette pou tre, il suffira d'engager partiellement chaque broche côté anchon de façon à retenir le coulisseau correspondant pendant le réglage en coulissement de la poutre afin que l'organe central soit bien centré, puis d'engager alors chaque broche courte dans le trou de la paroi supérieure de la poutre correspondant et superposé au trou de l'extrémité intérieure du coulisseau. D'autres caractéristiques de la présente invention apparattront à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation non limitatif d'une benne rotative du type carottier, représentée dans les dessins ci-Joints, dans lesquels La figure 1 est une vue en dldvation-coupe, d'un carottier selon l'invention, prise suivant la ligne I-I de la figure 2. La figure 2 est une vue en plan du carottier représenté dans la figure 1. Comme on le voit dans ces figures, ce carottier est cons titué d'une Jupe cylindrique 1, pourvue à son extrémité inférieure de plusieurs séries de dents 2 de forage d'une saignée circulaire et d'un agencement de prise de carotte sous la forme de leviers basculeurs 5, et à son extrémité supérieure, d'une traverse de tê- te 4 portant l'organe central 5 d'entraînement en rotation. Cette Jupe 1 est en outre chapeautée par une couronne tronconique 6 aidant au dégagement du carottier à partir du trou ou puits foré. Les dents 2 de forage sont montées dans des porte-dents 7 fixés sur le bord inférieur de la jupe, renforcé par un renfort circulaire 8. Ces porte-dents 7 sont disposés à équidistance les uns des autres et orientés de mssniEre que les dents coupent une sai gonze circulaire de largeur-plus forte que L'épaisseur de l'extrémité inférieure de la Jupe manie de son renfort 8, et que, chaque dent orientée angulairement vers l'extérieur soit suivie d'une dent orientée tangentiellement, elle-inSme étant suivie par une dent orientée vers l'intérieur et ainsi de suite, avec interposition ou non, d'une dent orientée tangentiellement entre une série de trois dents et la série suivante. L'agencement de prise de carotte, constitué par plusieurs leviers basculeurs 3 situés à équidistance les uns des autres dans des lumières verticales 9 de la jupe 1, est conçu pour amorcer le sectionnement d'une carotte lorsqu'elle a atteint une longueur déterminée correspondant sensiblement à la longueur d'un levier bas culeur, pour bloquer ensuite cette carotte et la faire se rompre au voisinage de amorce de sectionnement et/ou du fond de la saignée circulaire creusée par les dents 2, et enfin pour maintenir cette carotte tronçonnée afin de la remonter et de l'extraire du puits en cours de forage.Chaque levier 3 est pourvu à son extrémité inf4- rieure d'une dent de coupe 10 suivie vers le haut par une partie de mors 11, et à son extrémité supérieure d'une partie de crosse 12 saillant dans l'intérieur de la jupe. Chaque levier 3 est monté sur un axe transversal 13 fixé dans un support 14 engagé dans une des lumières 9 de la jupe, et est conçu de façon que sa partie supérieure de crosse 12 devant eAtre engagée par l'extrémité supérieure d'une carotte soit plus courte par rapport à l'axe d'oscillation 13 que sa partie inférieure de prise de carotte.Chaque levier a en outre son dos 15 conformé pour qu'il ne saille pas à l'extérieur de la Jupe lorsqu'une carotte est emprisonnée, et sa partie inférieure est empochée de saillir par suite de la rotation à l'exté- rieur de la Jupe au moyen d'un goujon 16 de butée fixe dans chaque support 14. La traverse de tête 4 pour ltentraSnement en rotation de la Jupe est constituée par une poutre tubulaire 17 supportant l'organe central, dans laquelle sont engagés deux coulisseaux 18 et 19, dont les extrémités extérieures sont chacune engagée dans un laan- chon 20 ou douille, soudé ou autrement fixé dans une encoche ou ouverture de la partie supérieure de la jupe 1 ces ouvertures étant diamétralement opposées. Chacun coulisseau est percé à chaque extrémité d'un trou de passage de broche.Chaque manchon est également transpercé pour le passage de la broche 21 engagée dans le trou de l'extrémité extérieure de chaque coulisseau, alors que la paroi su périeure de la poutre tubulaire 17 est percée de plusieurs trous de réglage 22, équidistants et symétriques par rapport à l'axe de l'or- gane central 5 ou axe central de la jupe, chacun de ces trous étant destiné suivant le diamètre de celle-ci à être traversé par la broche 23 pénétrant le trou 24 de l'extrémité intérieure du coulisseau correspondant.Comme on le voit très facilement dans la figure 1, chaque broche extérieure 21 réunie par une poignée pontée 25 à la broche intérieure 23 traverse de part en part le manchon 20 correspondant alors que cette broche intérieure est plus courte et ne traverse que la paroi supérieure de la poutre et en partie l'extrémité intérieure du coulisseau correspondant, si bien que, lors de l'adaptation d'une traverse de tête sur une jupe, il suffit tout d'abord d'engager les extrémités extérieures des coulisseaux dans les manchions, puis d'introduire partiellement les broches longues 21 dans leurs trous en superposition, ensuite de régler la position de la poutre proprement dite, afln que l'organe central 5 tombe bien au centre de la Jupe, et enfin, d'engager les broches courtes 23 dans les trous de paroi supérieure de poutre en superposition avec les trous des extrémités intérieures des coulisseaux, les broches longues sZenfonçant également pour traverser les manchons. La couronne tronconique 6 est constituée de deux demicouronnes 26 et 27 séparées par des créneaux 28, chacun d'eux étant situé au-dessus d'un manchon 20 et suffisamment ouvert pour permettre le dégagement des broches extérieures 21. Le fonctionnement d'un tel carottier est très facilement compréhensible en se référant plus particulièrement d la figure 1. En effet, lorsque la Jupe 1 est mise en rotation, les dents inférieures 2 creusent une tranchée ou saignée circulaire et, au fur et i mesure que la jupe descend une carotte centrale monte dans celleci entre les leviers basculeurs 3 Jusqu'à ce que l'extrémité supérieure de la carotte vienne s'engager entre leurs crosses 12.La rotation de la jupe se poursuivant et celle-ci continuant à descendre, les crosses 12 sont poussées vers l'extérieur suivant les les ches F et les leviers basculant suivant les flèches F1, leurs dents de coupe 10 pénètrent dans la carotte en amorçant une saignée jus- qu'à ce que les mors ll se plaquant et emprisonnant fermement omette carotte occasionnent la rupture de sa liaison de base à proximité du fond de la saignée circulaire creusée par les dents inférieures 2. A ce moment, la carotte tronçonnée se trouvant prisonnière des leviers 3 dans la jupe peut être remontée et extraite du puits en remontant celle-ci. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent entre décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparattront à l'homme de 11 art. REVENDICATIONS 1 - Benne de forage rotative du type carottier, caracté- risée en ce qu'elle est constituée d'une jupe cylindrique munie de dents de forage inrérieures, dtun agencement de prise de carotte monté à la partie inférieure de cette jupe au-dessus des dents, et d'une traverse de tête portant l'organe central d'entratnement en rotation de cette jupe et réglable en longueur suivant le diamètre de celle-ci. 2 - Benne de forage selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend 1. une Jupe cylindrique pourvue à son extrémité inférieure d'une série de dents agencées pour forer une saignée circulaire déga- geant une carotte centrale lorsque cette Jupe est entratnée en rotation ;; 2. un agencement de prise de la carotte alors qu'elle a atteint une longueur déterminée, monté dans la partie inférieure de la jupe et conçu pour amorcer le sectionnement de cette carotte, bloquer celle-ci , la faire se rompre au voisinage du fond de la saigné circulaire, et la maintenir bloquée pour la remonter et l'extrsi re du puits en cours de forage 3. une traverse de teste pour l'entratnement en rotation de la jupe, montée dans la partie supérieure de celle-ci sous forme d'une poutre de longueur réglable à son diamètre et portant l'organe central d'engagement et de fixation de la tige d'entrainement en rotation de la machine foreuse ; 4. une couronne tronconique solidaire de l'extrémité supérieure de la Jupe au-dessus de la traverse de tête agencée pour faciliter la remontée et le dégagement de ce dispositif carottier depuis le puits foré à chaque opération d'extraction d'un tronçon de carotte. 3 - Benne de forage selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les dents de forage de la saignée circulaire sont montées dans des porte-dents fixés sur le bord inférieur de la jupe cylindrique et orientés à équidistance les uns des autres, de façon que la largeur de cette saignée soit plus forte que l'épaisseur de la partie basse de la jupe > et afin que ces dents soient distribuées pour qu'une dent d'orientation angulaire vers l'extérieur soit suivie par une dent d'orientation tangentielle, laquelle sera suivie par une dent d'orientation angulaire vers l'intérieur puis par une dent d'orientation tangentielle, et ainsi de suite dans le même ordre sur la circonférence complète de la Jupe. 4 - Benne de forage selon l'une quelconque des revendications 1 ou .9, caractérisée en ce que les dents de forage sont prévues distribuées à équidistance les unes des autres par groupes de trois, chaque groupe comprenant une dent d'orientation angulaire vers 11 extérieur, suivie par une dent d'orientation tangentielle, suivie par une dent d'orientation angulaire vers l'intérieur. 5 - Benne de forage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, aractérisée en ce que l'agencement de prise de la carotte est constituée par plusieurs leviers basculeurs verticaux distribués à équidistance les uns des autres dans des lumières de la partie basse de la Jupe à très faible distance du bord inférieur porte-eents de celle-ci, chaque levier basculeur étant pourvue à son extrémité inférieure d'une dent d'amorçage du sectionnement de la carotte suivie vers le haut par une partie de mors et à son extrémité supérieure d'une partie de crosse saIllant dans l'intérieur de la jupe. 6 - @enne de forage selon la revendication 5, caractérisée en ce que chaque levier basculeur est conçu de façon que par rapport à son axe d'oscillation monté transversalement dans un support engagé dans une desdites lumières, sa partie de crosse soit plus courte que la distance entre sa partie de mors et cet axe, et afin que, en cours de forage, lorsque l'extrémité supérieure de la carotte poussera progressivement vers l'extérieur sa partie de crosse, sa dent inférieure pênètrera progressivement dans la partie basse de cette carotte occasionnant un début de tronçcnnage de celleci, et Jusqu a ce que sa partie de mors bute et bloque fermement en coopération avec les mors des autres leviers cette carotte pour qu elle se rompe et se sépare de sa base intérieure à la saignée forée sous l'action de la rotation. 7 - Benne de forage selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisée en ce que chaque levier basculeur a son dos conformé, entre son axe d'oscillation et son extrémité supérieure, de manière qu'il ne salle pas ou peu lorsqu'une carotte est engagée ; et en ce qu une butée est prévue en dessous de l'axe d'oscillation de chaque levier pour empêcher la partie basse de celuici de saillir, par suite de la rotation de la Jupe, à l'extérieur de celle-ci. 8 - Benne de forage selon l'une quelconque des revendica tions 1 à 7, caractérisée en ce que la traverse de tête pour l'en- traînement en rotation de la Jupe est constituée par une poutre tubulaire où sont situés deux coulisseaux, chacun d'eux saillant à une extrémité de cette poutre et s'engageant dans un manchon fixé dans une encoche ou ouverture de l'extrémité supérieure de la jupe en dessous de la couronne tronconique. 9 - Benne de forage selon la revendication 8, caractérisée en ce que chaque coulisseau est percé à chaque extrémité dtun trou vertical,et la poutre tubulaire est percée dans sa paroi supérieure de trous de réglage équidistants et distribués symétriquement par rapport à l'organe central d'entraînement en rotation de la jupe, chaque trou étant prévu pour accepter l'introduction d'une broche traversant également le trou prévu dans l'extrémité intérieure de chaque coulisseau, chaque manchon étant également percé d'un trou prévu pour accepter l'introduction d'une broche traversant égaiement le trou prévu dans l'extrémité extérieure de chaque cou lisseau. 10 - Benne de forage selon la revendication 9, caractérisée en ce que chaque broche de manchon est conçue pour traverser celui-ci complètement et est reliée par un pontage à la broche correspondante, côté organe central, prévue plus courte pour seulement traverser la paroi supérieure de la poutre tubulaire et en partie l'extrémité intérieure du coulisseau correspondant, si bien que suivant le diamètre d'une jupe à équiper de cette poutre, il suffira d'engager partiellement chaque broche côté manchon de façon à retenir le coulisseau correspondant pendant le réglage en coulissement de la poutre afin que l'organe central soit bien centre, puis d'engager alors chaque broche courte dans le trou de la paroi supérieure de la poutre correspondant et superposé au trou de l'extrémité intérieure du coulisseau.