Brevet FR2434262A1 — publié le 19800321

La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour la détection et la réparation des fuites dans le chemisage d'un forage souterrain, et le chemisage réparé par la mise en oeuvre dudit procédé. L'invention concerne plus particulièrement la détection et la réparation des fuites dans les sondes souterraines des installations de chauffage connues sous le nom de pompe à chaleur, et utilisant des calories prélevées dans le sous-sol. On sait que, dans une installation de ce type, on fait circuler dans une sonde souterraine un fluide que lton réchauffe ainsi à partir de la chaleur terrestre. La sonde est logée à l'intérieur d'un chemisage engagé dans un forage plus ou moins profond. Ce chemisage peut être constitué, par exemple, par un tuyau en matière plastique. Le chemisage peut etre percé, par exemple par le fait des animaux vivant sous terre, et il se produit alors des fuites qui nuisent au bon fonctionnement de l'installation. L'invention a pour but de permettre la réparation de ces fuites sans changer le chemisage. Un procédé suivant l'invention, pour la détection et la réparation d'une fuite dans le chemisage d'un forage souterrain, est caractérisé en ce qu'on effectue les opérations suivantes - on situe avec précision l'emplacement du trou qui est à ltorigine de la fuite en faisant passer un courant électrique entre une électrode fixe enfoncée dans le sol et une électrode mobile placée à l'intérieur du chemisage, et en mesurant l'intensité de ce courant - on remplace l'électrode mobile par un aimant que l'on immobilise an niveau du trou du chemisage ;; - on déverse de la poudre métallique entre le chemisage et la paroi latérale du forage, de façon que cette poudre se rassemble au niveau de l'aimant - on fait passer un courant continu entre l'électrode fixe enfoncée dans le sol et une masse de cuivre solidaire de l'aimant, de façon que le dépôt de cuivre sur la poudre métallique, produit par galvanoplastie, sou- de entre elles les particules métalliques de la poudre, le tout bouchant le trou. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, pour si- tuer avec précision l'emplacement du trou, on déplace l'électrode mobile le long du chemisage tout en mesurant l'intensité d'un courant électrique continu établi entre cette électrode mobile et l'électrode fixe, la plus forte intensité étant relevée lorsque ltélectrcde mobile est juste en face du trou. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, pour re pérer avec précision l'emplacement de l'électrode mobile le long du chemisage, et ultérieurement l'emplacement de l'aimant le long du chemisage, on mesure l'intensité d'un courant électrique établi à travers un circuit comprenant d'une part un fil conducteur relié à ltélectrode mobile et d'autre part un fil résistant relié à l'électrode mobile et passant sur un galet de contact à la sortie du chemisage, l'intensité du courant étant en rapport avec la longueur de fil résistant située entre l'électrode mobile et le galet de contact. Un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend - une électrode mobile suspendue à un fil conducteur et engagée à l'intérieur du chemisage t - une électrode fixe enfoncée dans le sol à distance du forage - un générateur de courant électrique et un ampèremètre montés en série entre le fil conducteur de l'électrode mobile et l'électrode fixe. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, le dispositif comprend en outre un fil résistant étalonné ancré sur l'électrode mobile, et qui passe sur un galet métallique de contact à la sortie du chemisage, ainsi qu'un générateur de courant et un ampèremètre branchés en série entre le galet métallique et le fil conducteur solidaire de l'électrode mobile. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, le dispositif comprend par ailleurs un électro-aimant solidaire d'une masse de cuivre, et susceptible d'être suspendu à un fil conducteur pour être engagé à l'intérieur du chemisage, cet électro-aimant étant en liaison d'une part avec un cordon électrique d'alimentation, et d'autre part avec un fil résistant étalonné qui passe sur un galet métallique de contact à la sortie du chemisage, un générateur de courant et un ampèremètre étant susceptibles a'être branchés en série entre le galet métallique de contact et le fil conducteur solidaire de l'électro-aimant. Un chemisage de forage,réparé par la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention, est caractérisé en ce qu'il comporte un trou obturé par un amas de poudre métallique magnétique, les particules de poudre étant soudées entre elles par un dépôt de cuivre. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, permettra de mieux comprendre les caractéristiques de l'invention. - Figures 1 et 2 sont deux vues en section verticale illustrant le procédé suivant l'invention pour la détection d'une fuite dans le chemisage d'un forage. - Figure 3 est un diagramme montrant les variations de l'intensité relevée entre l'électrode fixe et l'électrode mobile. - Figure 4 est une vue en perspective d'une partie du dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention. - Figures 5 à 8 sont d'autres vues eu section verticale illustrant le procédé pour la réparation de la fuite. - Figure 9 montre une variante de réalisation de l'ensemble de la, figure 4. - Figures 10 et 11 sont d'autres vues en section verticale montr@@@ une variante du procédé - Figures 12 et 13 sont des vues schématiques d'un dispositif de X- tection, suivant une variante. On a représenté sur la figure 1 un forage sensiblement vertical que s'étend assez profondément dans le sol t, et qui comporte un chemisage @ constitué, par exemple, par un tuyau en matière plastique. Ce chemisage reste à une certaine distance des parois latérales 3 du forage. On notera que l'espace 4 délimité à l'intérieur du chemisage 2 et l'espace annulaire 5 délimité entre le chemisage 2 et les parois 3 sont sus eptibles d'être remplis d'eau, mais qu'en temps normal ces espaces 4 et 5 restent isoles l'un de l'autre. L'extrémité inférieure du chemisage 2 est obturée par un, bouchon 6. Le tout constitue la sonde souterraine d'une pompe à chaleur , le chemisage étant d'un diamètre voisin d'une dizaine de centim#tres, mat d'une longueur supérieure à dix mètres, ce qui explique assez bien la dit- ficulté éprouvée à priori pour détecter et réparer les fuites éventuelles. Saivant l'invention, on utilise un générateur de courant X et pèremètre 8 branchés en série entre une électrode fixe 9 @nfon@@@ dans le sol à distance du forage et une électrode mobile 1t engagée à l'intérieur du chemisage 2 et suspendue à un fil conducteur 11. L'ampèremètre @ peut tre choisi aussi sensible que cela est nécessaire, il peut l'agir par exemple d'un ampèremètre électronique muni d'un a amplificateur, et capable de détecter des courants de quelques milliampères. Le générateur de ooa- rant 7 peut fournir soit une tension al ternative, soit une tension conti nue (fig i). Lorsque tout est normal, c'est-à-dire Si le chemisage n'est pas percé, l'ampèremètre 8 doit détecter une certaine intensité lorsque le gend- rateur 7 délivre un courant alternatif, et une intensité pratiquement nul-,,- le lorsque le générateur 7 délivre us courant continu. En effet, lorsque le générateur 7 délivre un courant alternatif, ce courant peut traverser le sol 1 et te chemisage 2 : le sol 1 se comporte comme une résistance, et le chemisage 2 conte un diélectrique. Ainsi, le courant alternatif peut traverser le chemisage à la saunière du diélectrique d'un condensateur, les armatures étant ici constituées d'une part par le sol et d'autre part par l'électrode mobile 9. Par contre, lorsque le générateur 7 délivre un courant continu, ce mourant peut toujours traverser le sol 1, mais il lui est impossible de traverser le chemisage 2 constitué par un tuyau en matière plastique, ce matériau étant un bon isolant électrique. Si l'ampèremètre détecte le passage du courant continu dans le circuit, cela indique la présence d'un trou 12 dans le chemisage Pour repérer avec précision l'emplacennt du trou 12 le long du che- misage, on utilise le montage de la figure 2, qui est le même que celui de la figure 1 avec en plus un fil résistant 13 ancré sur l'électrode mobile 10.On maintient ce fil 13 sous tension en le faisant passer, à la sortie du chemisage 2, sur un galet métallique de contact 14, et on monte en série, entre ce galet 14 et le fil conducteur 11, un générateur de courant 15 et un ampèremètre 16. Le fil résistant 13 étant étalonné, et la résistance du fil conducteur 11 étant suffissament faible pour tre négligeable, l'intensité lue sur le cadran de l'ampèremètre 16 est inversement proportionnelle à la longueur 17 du fil résistant 13 comprise entre l'é- lectrode mobile 10 et le galet 14. il est avantageux de graduer directement en mètres le cadran de 1 'ampèremètre 16, pour ne pas devoir faire la conversion des ampères en mètres. Le diagramme de la figure 3 montre les variations de l'intensité lue sur l'ampèremètre 8 en fonction de la longueur 17, l'intensité étant por tde en ordonnées tandis que la longueur est portée en abscisses. On note une forte augmentation 18 de l'intensité au voisinage du trou, et on en déduit la longueur IT correspondante. On remplace ensuite l'électrode mobile 10 par un équipage -constitué par un électro-aimant 19 solidaire d'un manchon en cuivre 20 (fig 4). Cet équipage est suspendu à un fil conducteur 21, et il est relié d'une part à un cordon d'alimentation 22, pour alimenter en électricité l'électroaimant, et d'autre part à un fil résistant 23 tout-à-fait analogue au fil résistant 13. Le fil résistant 23 passe sur le galet 14, et le générateur de courant 15 et l'ampèrembtre 16 sent branchés en série entre le galet 14 et le fil conducteur 21. Dans un premier temps, on utilise les indications de l'ampèremètre 16 pour amener l'équipage juste en face du trou 12 (fig 6), pais on déverse entre le chemisage 2 et les parois 3, c'est-à-dire dans l'espace annulaire 5, une poudre métallique magnétique. Cette poudre se rassemble au niveau de l'aimant après entre descendue par gravité (fig 7). On branche a lors entre le fil conducteur 21 et l'électrode fixe 9 un générateur 24 de courant continu, le pôle positif de ce générateur étant relié au fil conducteur 21. Par un effet classique de galvanoplastie, le cuivre provenant du manchon 20 se dépose sur les particules de poudre métallique, en soudant ces particules entre elles.On laisse passer le courant suffisament longtemps pour que l'amas de particules méfalliques soudées entre elles par le cuivre obture de façon étanche le trou 12 (fig 8). Â la fin de l'oopération, on peut retirer l'équipage 19-20. Si le chemisage comporte plusieurs trous, on renouvelle le m#me cy- cle d'opérations pour chacun des trous. il est évident qu'un trou obturé par un amas de particules métalliques soudées laisse passer le courant lorsqu'on effectue les mesures illustrées sur les figures I et 2. Cependant, cela n'empoche pas de détecter la présence des trous non bouchés, seule change la valeur nominale 25 de la tension (fig 3). Dans le cas des installations de chauffage à venir, on pourra à titre préventif introduire dans le forage en même temps que le chemisage 2 un vulgaire fil de fer 26 destiné à rester à vie dans l'espace annulaire 5, et à remplacer avantageusement l'électrode fixe 9 pour les travaux d'entretien et de réparation de la chemise 2. Suivant une variante illustrée sur la figure 9, le manchon 20 des figures 4 à 7 peut entre avantageusement remplacé par de. rognures de cuitre 27 moins conteuses placées sur l'électro-aimant. Ce dernier peut tre noyé dans un isolant électrique 28 laissant passer le flux magnétique. Suivant une autre variante illustrée sur la figure 10, si le trou est très gros, on commencera, avant d'effectuer l'opération de galvanoplastie, par plaquer intérieurement contre la paroi du chemisage 2 une feuille d'aluminium 29, ou un grillage à mailles fines. Pour mettre cette feuille en place, on l'enroule serrée autour d'un ballon gonflable 30 solidaire d'un tube de gonflage supérieur 31 et d'un lest inférieur 32. Le ballon étant dégonflé, on introduit le tout à l'inté- rieur du chemisage 2 et on descend le ballon jusqu'au trou à boucher. On gonfle alors le ballon, pour plaquer la feuille d'aluminium 29 contre la paroi. On peut aussi suspendre au bout d'une simple cordelette le ballon 30 après y avoir introduit d'une part de l'eau et d'autre part un produit effervescent. Petit à petit, le produit se dissout et des gaz se dégagent. Ces gaz gonflent le ballon 30(fig 11). Suivant une autre variante qui concerne le procédé pour la détection du trou, on utilise un oscillographe cathodique pourvu d'un tube cathodique 33. Ce tube est représenté schématiquement sur la figure 13 avec ses circuits électroniques annexes. Il est représenté en section sur la figure 72. Le courant normalement capté par l'ampèremètre 8 (fig 3) est à présent amplifié par un amplificateur 34 et injecté aux points 35 et 36 à l'anode de concentration du tube cathodique.On règle l'oscillographe de façon qu'en l'absence de trou dans le chemisage 2 la concentration soit très fine, ce qui se traduit par l'apparition sur l'écran du tube d'un point très fin 37. Â l'approche d'un trou du chemisage, la tension de l'anode de concentration varie, et le spot déconcentré apparatt sur lté- cran comme une tache d'autant plus grosse que le trou du chemisage est plus-gros. On peut aussi mesurer la dimension des trous en branchant l'ampli- ficateur 34 sur les bornes 38 des plaques de balayage vertical, et en branchant sur les bornes des plaques de balayage horizontal 39 un généra- teur de courant alternatif tel qu'un oscillateur, ou le courant du sec- teur. Dans ce cas, plus le trou est gros, plus l'amplitude du signal visualisé est grande. On notera que l'invention est applicable au rebouchage de tout corps creux enterré, notamment s'il est en un matériau non conducteur tel que la matière plastique. REVENDICaTIONS 1. Procédé pour la détection et la réparation d'une fuite dans le chemisage d'un forage souterrain sensiblement vertical, caractérisé en ce' qu'on effectue les opérations suivantes - on situe avec précision l'emplacement du trou qui est à l'origine de la fuite en faisant passer un courant électrique entre une électrode fixe en contact avec le sol et une électrode mobile placée à l'intérieur du chemisage, et en mesurant l'intensité de ce courant ;; - on remplace l'électrode mobile par un aimant que l'on immobilise au niveau da trou précédemment détecté zains le chemisage - on déverse par le haut entre le chemisage et la paroi latérale du forage une poudre métallique magnétique de façon que cette poudre se rassemble au niveau de l'aimant dans l'espace annulaire délimité entre le chemisage et la paroi latérale du forage ; - on fait passer un courant continu entre l'électrode fixe et une masse de cuivre solidaire de l'aimant, de façon à produire par galvanoplastie un dépôt métallique soudant entre elles, et contre le chemisage, leg particules métalliques, le tout formant un bouchon étanche pour obturer le trou. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, pour situer avec précision l'emplacement du trou, on déplace ltélectrode mobi- le le long du chemisage tout en mesurant l'intensité d'un courant éleot"4- que continu établi entre cette électrode mobile et l'électrode fixe, la plus forte intensité étant relevée lorsque l'électrode mobile est juste en face du trou. 3. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, ractérisé en ce que, pour repérer avec précision l'emplacement de I'éleo-#. trode mobile le long du ohemisage, et ultérieurement l'emplacement de l'aimant le long du chemisage, on fixe un fil résistant sur l'électrode mobile on fait passer ce fil résistant sur un galet de contact à la sortie du chemisage, et on mesure l'intensité d'un courant établi entre le galet de contact et un fil conducteur auquel l'électrode mobile est suspendue, l'intensitéduducourant étant inversement proportionnelle à la longueur de fil résistant entre l'électrode mobile et le galet de con- tact, le même processus étant réalisé en fixant par la suite le fil résistant sur l'aimant. 4. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentest caractérisé en ce qu'on réalise l'électrode fixe en enfonçant une pièce métallique dans le sol à distance du forage. 5. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, ca- ractérisé en ce qu'on réalise l'électrode fixe en introduisant dans le forage, en mssme temps que le chemisage, un fil de for qui reste à vie dans ltespace annulaire délimité entre le chemisage et la paroi latérale du forage. 6. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, avant de remplacer l'électrode mobile par l'aimant, on plaque contre la paroi du chemisage une feuille d'aluminiut en enroulant cette feuille autour d'un ballon gonflable non gonflé, en introduisant le tout dans le chemisage jusqutau niveau de trou détecté, pais en gonflant le ballon pour plaquer la feuille. 7. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédent.., caractérisé en ce qu'on utilise le courant prélevé entre l'électrode fixe on contact avec le sol et l'électrode mobile pour déconcentrer le spot d'un tube cathodique, le spot étant ainsi d'autant plus gros que le trou est gros. 8. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend - une électrode mobile suspendue à un fil conducteur et engagée à l'intérieur du chemisage ; - une électrode fixe en contact avec le sol - un générateur de courant électrique et un ampèremètro montés en série entre le fil conducteur de l'électrode mobile et l'électrode fixe. 9. Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un fil résistant étalonné ancré sur l'électrode mobile, et qui passe sur un galet métallique de contact à la sortie du chemisage, ainsi qu'un générateur de courant et un ampèremètre branchés en série entre le galet métallique et le fil conducteur solidaire de l'électrode mobile. 10. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisé en ce qu'il comprend par ailleurs un électro-aimant solidaire d'une masse de cuivre, et susceptible d'ôte suspendu à un fil conducteur pour être engagé à l'intérieur du chemisage, cet électro-aimant étant en liaison d'une part avec un cordon électrique d'alimentation, et d'autre part avec un fil résistant étalonné qui passe sur un galet métallique de contact à la sortie du chemisage, un-générateur de courant et un ampèremètre étant susceptibles d'gtre branchés en série entre le galet métallique de contact et le fil conducteur solidaire de l'électro-aimant. 11. Chemisage de forage réparé par la mise en oeuvre du procédé sui- vant l'une quelconque des revendications 1 à 7,#caractérisé en ce qu'il comporte un trou obturé par un amas de poudre métallique magnétique, les particules de poudre étant s@udées entre elles et sur le chemisage par un dépôt galvanoplastique de cuivre.