Brevet FR2232669A1 — publié le 19750103

L'invention se rapporte à un dispositif de forage permettant de percer dans un puits des trous latéraux sensiblement horizontaux. Un dispositif connu permettant de forer des trous d'axes inclinés par rapport à la verticale esc décrit dans le brevet US n 2 336 334. Ce dispositif compote une colonne de forage agencée de telle sorte qu'elle prend sponLane- ment une certaine courbure en labseneed-un élément de rigidification coulis- sant dans l'axe de la colonne. Le retrait de cetlémnt permet de dévier a trajectoire de l'outil de forage par rapport à l'axe sensiblement vertical du trou de forage et de percer des trous latéraux inclinés par rapport à la verticale. La mise en oeuvre de certaines méthodes de prospeetion sismique nécessite de disposer de trous sensiblement horizontaux forés à des niveaux de profondeur prédéterminée d'un puits vertical et orientés dsns des directions préalablement choisies. Le dispositif connu est inadapté à la mise en oeuvrc de ces méthodes de prospection car il ne permet pas de forer des trous à l'horLzontale d'une part ni de déterminer avec précision la direction d'enfoncement de l'outil de forage et de guider celui-ci dans une direction choisi, d'autre part. L'invention a pour objet un dispositif, commande de la surface du sol, pour forer, à un niveau de profondeur choisi d'un trou principal préalablement ménagé dans un terrain, au moins Ü trou latéral ayant une orientation déter- minée par. rapport à celle du trou principal et qui permet dréviter les inconvenients mentionnés ci-dessus. Le dispositif se caractérisé en ce qu'il comporte un elément rigide allongé, au moins un conduit rigide allongé ouvert à ses deux extrémités et so- lidaire extérieurement de l'élément rigide. L'extrémité inférieure du conduitest recourbée et possède une orientation déterminée par rapporc à celle du conduit. Il comporte également au moins un organe de forage guidé par le conduit et comportant au moins une tige de forage creuse entrainée en rotation depuis la surface du -sol, des moyens de connexion de la tige de forage 3 un flexible allongé et des moyens de connexion du flexible à un outil de forage. D'autres particularités et caractéristiques de l'invention seront mises en évidence à la lecture de la description dlun mode de réalisation, non limitatif, du-dispositif et en se référant aux dessins annexés sur lesquels - la'figure 1 représente la disposition dc deux trous horizontaux débouchant dans un trou vertical, - la figure 2 représente une vue schématique du conduit de forage et de son sup port, - la figure 3 représente une~ vue schématique de l'ensemble du dispositif, - la figure 4 représente une vue schématique en coupe de l'outil de forage, - la figure 5 représente-une vue schématique d'une variante du mode de réalisa tion de la figure 2. Le dispositif selon l'invention est agencé pour forer, à partir de la surface du sol, un trou horizontal ou deux trous sensiblement dans le prolongement l'un de l'autre, dans le cas précis d'une technique sismique, à un niveau de profondeur habituel dans le domaine de la prospection sismique, c'est-à-dire compris entre 1 et 25 ou 30 mètres (figure 1). Le dispositif de forage est de-scendu dans un trou vertical préalablement foré par un procédé quelconque connu, jusqu 1au niveau de profondeur choisi. I1 comporte (figure 2) un élément allongé rigide 1, de forme tubulaire par exemple, servant de support à un conduit-guide tubulaire 2 allongé qui lui est accolé extérieurement. Le conduit-guide 2 est ouvert à ses deux extrémités. L'extrémité inférieure du conduit-guide 2 est coudée à l'horizontale. La. section de l'ensemble de l'élément tubulaire 1 et du conduit-guide 2 est adaptée au diamètre du trou vertical, lequel dépend du diamètre des trous horizontaux que l'on désire obtenir. En pratique, le diamètre du trou vertical n'est pas inférieur à 15 cm. Une béquille 3 peut être fixée à la partie inférieure du conduitguide pour supporter l'ensemble en prenant appui sur le fond du trou vertical. Le conduit-guide 2 est utilisé pour guider un organe de forage que l'on introduit à l'intérieur et qui est entraîné en rotation, à partir de la surface, par des moyens moteurs non représentés. Lu organe de forage comporte (figures 3 et 4) une tige de forage rigide 4, un manchon creux 5 comportant une partie de diamètre sensiblement adapté à celui de la tige de forage et vissée sur celle-ci et une partie de diamètre inférieur percée d'orifices latéraux 6 et rendue solidaire d'une pièce de raccordement i. Un flexible allongé 8 est connecté à cette pièce de raccordement 7, à l'une de ses extrémités. Son autre extrémité est rendue solidaire d'une pièce de raccordement 9 à laquelle est connecté un second manchon creux et allongé lo.Des orifices latéraux 11 sont ménagés dans la paroi du manchon 10 au voisinage de son extrémité la plus proche du flexible 8. L'aux tre extrémité du manchon 10 est vissée sur un outil de forage pourvu d'un canal central 13 cowsuniquant avec l'intérieur du manchon. Sur la surface extérieure des deux manchons 5 et 10 sont emmanchés deux roulements respectivement 14 et 15. La distance qui les sépare est supérieure à celle séparant les orifices 6 et 11 des deux manchons. Une gaine souple cylindrique allongée 16, de diamètre supérieur à celui du flexible 8 et-de longueur sensiblement égale à la distance séparant les deux roulements L4 et 15, est assujettie à ceux-ci par des brides ou colliers 17 et 18. De cette manière, le couple de rotation transmis à la gaine souple par la rotation des deux manchons et du flexible est très faible. I1 peut être aisément contrarié par les frottements divers subis par la gaine, par exemple pendant l'enfoncement de l'outil dans le sol. Le fluide de forage est acheminé à travers la tige de forage 4 et le manchon 5.- Il s'écoule dans la gaine souple à travers les orifices 6 puis dans le manchon 10 et l'outil 12 à travers les orifices 11 prévus dans le manchon inférieur. I1 peut arriyer que, au cours des opérations dè descente de l'outil et de forage, le flexible 8 vienne s'appuyer sur la gaine souple 16 et lui commuque un couple de rotation par frottement. Pour pallier cet inconvénient un enroulement hélicotdaî 19 pourra être disposé dans l'espace annulaire délimité par le flexible et la gaine et rendu solidaire de cette dernière, par exemple en fixant -ses extrémités aux couronnes extérieures des deux roulements 14 et 15. La surface d'application de l'enroulement et du flexible lorsqu'ils sont en contact etant faible ainsi que le coefficient de frottement, le couple d'entraî- nement subi par la gaine est par conséquent réduit. Pour réaliser ie percement du trou horizontal, lWensemble du dispositif est descendu dans le trou vertical jusqu'à la profondeur choisie et on procède au forage avec injection d'eau ou de boue. La portion de trou vertical au-dessous du dispositif est utilisée pour l'évacuation des déblais. Le dispositif peut comporter (figure 5) deux .conduits-guides tubulaires 2 identiques accolés extérieurement à un élément tubulaire rigide I unique qui leur sert de support. Ces conduits-guides sont de longueurs sensiblement identiques mais sont recourbés à la partie inférieure dans deux directions opposées. Un organe de forage identique à celui décrit précédemment est descendu successivement dans'les deux conduits et deux trous horizontaux d'axes sensiblement parallèles sont forés de part et d'autre du trou vertical. Dans les trous horizontaux ainsi forés pourront être introduites des charges explosives pour engendrer dans le sol des onde acoustiques utilisables pour la prospection sismique. On ne sortirait pas du cadre de l'invention en supprimant la gaine souple 16 et en assurant l'acheminement direct du fluide de forage à travers la conduite flexible. Les pièces de raccordement 7 et 9 seraient alors pourvues d'un canal central permettant l'écoulement direct du fluide à travers toute la colonne de forage jusqu'à l'outil. REVENDICATIONS 1. - Dispositif, commandé de la surface du sol pour forer, à un niveau de profondeur choisi dans un trou principal préalablement ménagé dans un terrain, au moins un trou latéral ayant une orientation déterminée par rapport à celle du trou principal, caractérisé en ce qu'il comporte un. élément rigide allongé, au moins un conduit rigide allongé ouvert à ses deux extrémités et solidaire de l'élément rigide, l'extrémité inférieure dudit conduit étant recourbé et ayant une orientation déterminée par rapport à celle du conduit, au moins un organe de forage guidé par ledit conduit rigide et comportant au moins une tige de forage creuse entraînée en rotation depuis la surface du sol, des moyens de connexion de la tige de forage à un flexible allongé et des moyens de connexion du flexible à un outil de forage. 2. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour connecter le flexible à la tige de forage comportent un manchon creux assujetti à la tige de forage à'une de ses extrémités et solidaire du flexible à son autre extrémité. 3. - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens pour connecter le flexible à l'outil de forage comportent un second manchon creux solidaire du flexible à l'une de ses extrémités et assujetti à l'outil de forage à son autre-extrimité. 4. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément rigide et le conduit rigide qui lui est solidaire sont supportés au niveau de profondeur choisi par un élément-support solidaire dudit conduit rigide et reposant sur le fond du trou principal ménagé dans le' terrain. 5. - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qutil comporte une gaine souple de diamètre supérieur à celui du flexible et des moyens assujettis à ladite gaine à ses deux extrémités pour solidarisér celle-ci en translation avec les deux manchons. 6. - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que des orifices sont ménagés à travers la paroi latérale de la partie des manchons contenue dans ladite gaine. 7. - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits moyens de solidarisation en translation de la gaine et des manchons 'sont constitués par des roulements emmanchés sur la paroi extérieure des deux manchons, la gaine étant assujettie audits roulements par des brides de serrage. 8. - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens pour connecter le flexible aux deux manchons comportent des pièdes de raccordement traversées par des canaux faisant communiquer le flexible avec l'intérieur desdits deux manchons. 9. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce quVil comporte deux conduits rigides solidaires de l'élément rigide allongé et dont les extrémités sont recourbées dans deux directions sensiblement opposées.