Brevet FR2302412A1 — publié le 19760924

L'invention concerne un obturateur expansible avec clapet anti-retour pour trous de forage à injection. Lors ae l'injection, il est indispensable que le trou de forage soit obturé de façon étanche. I1 est connu d'effectuer des travaux d'injection à l'aide de sondes d'injection équipées d'un obturateur expansible du trou de forage, qui est élargi par voie mécanique, ou hydrauliquement par le produit devant être injecté sous pression. Cet obturateur, as suette directement à la sonde d'injection, ne reste pas dans le trou de forage après la fin de l'opération d'injection; on le retire et on enfonce à sa place des coins en bois pour obturer le trou de forage de manière étanche. En particulier pour des trous de forage inclinés vers le haut, ce procédé a pour conséquence qu' une partie du produit injecté sous pression s'échappe de nouveau du trou de forage. Depuis quelque temps, on utilise un produit d' injection moussant.La pression de gonflement comprime automatiquement le produit injecté, mais a souvent pour effet de chasser les coins en bois enfoncés, ce qui peut être à 11 origine d'accidents. On connait également déjà des obturateurs pour trous de forage, qui contiennent un clapet anti-retour et sont utilisés à des fins d'injection. Ces obturateurs sont fixés dans le trou de forage par collage. Une opération supplémentaire est donc nécessaire. Le problème que se pose l'invention dst de mettre au point un obturateur expansible avec clapet anti-retour pour trou de forare, oui ne demande aucune opération supplémentaire, soit d'agen ceirent simple, puisse entre facilement mis en place et garantisse une obturation sûre du trou de forage. Conformément à l'invention, ce problème est résolu par le fait que l'obturateur expansible pour trou de forage est constitué par un tronçon de tube flexible à paroi mince, dont une extrémité est munie d'une tête renforcée de serrage flexible et conique,dans laquelle est guidée une pièce coulissante conique non flexible pourvue d'un orifice de passage obturable dans le sens du retour de fluide et que la tête de serrage et la pièce coulissante portent des éléments d'arrêt agissant dans le sens du retour.L'obturateur expansible pour trou de forage selon l'invention, qui peut être ajouté à une sonde expansible et etre introduit avec celle-ci dans le trou de forage en se serrant automatiquement contre la paroi du trou pendant l'opération d'injection, garantit une obturation su re du trou de forage, même après la fin de cette opération, de sorte que la sonde d'injection peut être extraite du trou de forage sans perte de produit injecte'. L'ancrage dans le trou de forage de l'obturateur conforme à l'invention, d'agencement comparativement simple, est en outre plus efficace et plus durable que celui peut être obtenu avec des coins en bois. La pièce coulissante conique comporte, de préférence, un ori fic d'entrée relativement gros avec clapet ou bille de soupape, une chambre, et un orifice de sortie plus petit. Du fait que l'o rifle de sortie est plus petit, il s'établit dans la chambre une pression, qui assure le serrage autonatique de l'obturateur du trou de forage. La pièce coulissante conique peut être munie également sur son orifice de sortie d'un clapet. Dans ce cas, il peut être prévu des orifices supplémentaires, qui sont disposés dans la zone de l'ori- fice de sortie et équipés de clapets pour permettre un écoulement plus fort du produit injecté après le serrage de l'obturateur du trou de foraDe. Selon une forme de réalisation préférée, les éléments d'arrêt peuvent être constitués par des profilages superficiels en dents de scie sur la tête de serrage et sur la pièce coulissante. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemples non limitatifs et en regard du dessin annexé sur lequel la Fig.1 représente en coupe un trou de forage avec un obturateur expansible conforme à l'invention; la whig.2 montre un autre agencement de la pièce à coulisse de l'objet de la Fig.1. Dans les figures, la référence 1 désigne un trou de forage pratiqué dans une roche 2. Dans le trou de forage 1 est introduite une sonde d'injection expansible 3, formée d'un corps gonflable 30 enfermant une chambre 31, qui débouche dans un orifice de sortie 32. Lorsqu'un produit d'injection est refoulé sous pression suivant la direction 5 dans le trou de forage 1, la sonde d'injection 3 s' applique de façon étanche, par le corps gonflable 50, contre la paroi du trou. Dans 11 exemple, le corps gonflable 30 de la sonde d'injection 3 est entouré d'un tronçon de tube 40 d'un obturateur expansible de trou de forage 4. Ce tronçon de tube 40 se prolonge en une tête renforcée de serrage conique 41, dans laquelle est guidée une pièce coulissante conique 42. Celle-ci comporte une chambre 47 munie d'un orifice d'entrée 44 vers la sonde d'injection 3 et d'un orifice de sortie 45 vers le fond du trou de forage. L'orifice d' entrée 44 est fermé dans l'exemple par un clapet 46. Le clapet 46 prévu sur l'orifice d'entrée 44 peut être rempla c ussi, comme indiqué à la Fig. 2, par un clapet 49 disposé sur l'orifice de sortie 45. Dans ce cas, des orifices supplémentaires 47 avec clapets de fermeture 48 peuvent être pratiqués au voisinage de l'orifice de sortie 45. Dans l'exemple, la tête renforcée de serrage conique 41 porte un profilage superficiel en dents de scie 410 et la pièce coulis sante conique 42 un profilage superficiel en dents de scie 420, ces deux profilages s' opposant à un glissement à l'opposé de la direction d'écoulement 5. Dans la forme de réalisation représentée à titre d'exemple,l' obturateur expansible 4 selon l'invention est d'abord introduit avec la sonde d'injection 3 dans le trou de forage 1. Be corps gonflable 30 de la sonde d'injection 3, se dilatant sous l'effet de la pression du produit injecté, serre le tronçon du tube 40 de l'obturateur 4 contre la paroi du trou de forage 1. Etant donné que le produit injecté dans la chambre 43 à travers l orifice d'entrée plus gros 44 ne peut s'en écouler que partiellement par l'orifice de sortie plus petit 45, il s'établit dans la chambre 43 une pression dynamique, qui repousse la pièce coulissante conique 42 dans la tette de serrate conique 41, laquelle est ainsi appliquée energiquerent contre la paroi du trou de forage 1.Par suite de l'action de verrouillage exercée par les profilages superficiels en dents de scie 410, 420 de la tête de serrage 41 et de la pièce coulissante 42, celle-ci reste bloquée après la fin de l opération d'injion et lorsque la pression diminue. Les clapets 46 ou 49 et 48 empêchent le produit injecté de s'échapper du trou de rSe 1 après que la sonde d'injection 3 ait été séparée et ex raite du trou de forage . L'obturateur expansible 4 peut être serré contre la paroi du trou de forage 1 non pas hydrauliquement, cuis par des moyens mé c -liques, une force de pression étant exerce mécaniquement à cet effet à l'aide d'un outil approprié, sur la pièce coulissante conique 42, suivant la direction d'écoulement 5. Dans ce cas, le tron çon de tube 4C pet être supprimé et le produit injecté être refoulé au moyen d'un embout non représenté dans le dessin, qui est raccorde a l'orifice d'entrée 44. PÔj\Ti'J)ICr"lIONS Mf:VEl.DICAr'lICNS 1- Obturateur expansible avec clapet anti-retour pour trous de forage à injection,- caractérisé en ce qu'il est constitué par un tronçon de tube flexible à paroi mince (40), dont une extrémi- té est munie d'une tête renforcée de serrage (41) flexible et conique, dans laquelle est ridée une pièce coulissante conique non flexible (42) pourvue d'un orifice de passage (44, 46) obturable dans le sens du retour de fluide et en ce que la tête de serrage (41) et la pièce coulissante (42) portent des éléments d'arrêt (410, 420) agissant dans le sens du retour (5). 2- Obturateur expansible pour trou de forage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce coulissante conique (42) comporte un orifice d'entrée relativement gros (44) avec-clapet ou bille de soupape (46), une chambre (43) et un orifice de sortie plus petit (45). 3- Obturateur expansible pour trou de forage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'orifice de sortie (45) de la pièce coulissante conique (42) est munie d'un clapet (49). 4- Obturateur expansible pour trou de forage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la pièce coulissante conique (42) est pourvue d'orifices supplémentaires (47) avec des clapets (48) et disposées au voisinage de l'orifice de sortie (46). 5- Obturateur expansible pour trou de forage selon la revendication 1, caractérisé en ce aue la tête renforcée de serrage (41) et la pièce coulissante (42) sont munies de profilages superficiels en dents de scie (410, 420) servant d'éléments d'arrêt.