Brevet FR2461871A1 — publié le 19810206

L'invention concerne les procédés pour pratiquer des canaux latéraux dans des sédiments de charbon souter- rains ou des sédiments de schistes bitumineux,et les moyens pour mettre en oeuvre de tels procédés. 3 Un des problèmes qu'on rencontre dans la réalisation d'installations pour la gazéification du charbon souterrain qui servent à permettre le captage systématique de l'énergie dans les gisements houillers est la liaison latérale à deux canaux verticaux qui sert de canaux de gazéification initiale. Jusqu'à maintenant, la technologie prédominante a été mécanique, c'est-àdire que les canaux ont été obtenus car percement de galeries à partir d'endroits souterrains, ou à partir de la surface par forage incliné. D'autres techniques pour relier horizontalement des filons de houille font appel à la diffusion, à l'électro- liaison ou à la fracture hydraulique. Cependant, tous ces procédés sont onéreux, ils ont une vitesse de forage faible,le canal est d'un diamètre insuffisant ou ils manquent de précision dans la direction de la liaison. En commun, ils ont l'inconvénient qu'ils doivent seulement être utilisés pour de courtes distances, si bien que leurs coûts unitaires sont élevés. Le principal but de la présente invention est de fournir un procédé et des moyens pour mettre en oeuvre le procédé de liaison horizontale qui est supérieur en perfor- mance et qui entratne un coût unitaire inférieur. C'est un autre but de la présente invention de fournir un procédé plus précis de liaison horizon- tale, en tout cas en ce qui concerne la direction, pour commander la direction et pour augmenter la vitesse de réalisation de ces canaux horizontaux. La présente invention permet d'atteindre une vitesse de 15 mètres à 30 mètres par 24 heures et permet d'effectuer des forages d'une longueur supérieure à 90 mètres. Selon la présente invention, une alimentation en air ou en un gaz oxydant est fournie sous pression par un tube 2 2461871 flexible à un injecteur d'air jusqu'à une interface carbonée combustible. Le flux d'air sous pression dans la chambre de combustion fait avancer le feu- vers l'avant et fournit un canal similaire à un trou foré. Il résulte de la pression d'air que les débris de cendres qui sont produits par la combustion sont entraînés à force dans une direction inverse au feu et facilitent le séchage du canal autour de la chambre de combustion. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation de l'invention et au vu du dessin dans lequel: la figure 1 est une vue générale schématique d'une coupe de l'écorce terrestre et sert à illustrer les relations du canal de liaison, du filon de houille et des puits verti- caux, en même temps que la conception générale du procédé et de l'installation selon l'invention; la figure 2 représente une section longitudinale d'une lance d'injection d'air selon la présente invention; la figure 3 représente une section selon la ligne III-III de la figure 2; la figure 4 représente une section selon la ligne II-II de la figure 2; la figure 5 représente une section longitudinale d'une structure à manche annulaire selon la présente inven- tion et sert à illustrer les caractéristiques de flexibilité de la manche annulaire; la figure 6 représente une section selon la ligne VI-VI de la figure 5; la figure 7 est une vue en plan d'une partie de la section de la structure à manche annulaire, en particulier la plaque de fond; et la figure 8 est une vue perspective partiellement en coupe de la structure représentée à la figure 1. Comme il a été dit plus haut, le procédé ou le dis- positif selon l'invention peut être employé, soit pour dés filons de schistes bitumineux, soit pour des filons de houille. 3 2461871 Tel que représenté aux figures 1 et 8, un puits 70 est tout d'abord foré verticalement. Ce puits peut avoir approximativement 0,30 mètre de diamètre et est normalement muni d'un revêtement d'acier qui se termine au-dessus de la zone de la veine 50 atteinte qui doit être percée de canaux. Dans ce puits 70 est montée une gaine tubulaire en acier,telle que 71, et dans cette dernière est introduit l'appareil indiqué globalement par 72 qui constitue un des objets de la présente invention. Le tube d'acier 71 est muni à son extrémité inférieure d'un coude 80 et son extrémité supérieure est munie d'un mécanisme rotatif 11 qui sert à mettre en rotation et à orienter le coude 80 dans la direc- tion dans laquelle le canal doit être réalisé. Il sera bien sûr compris que des moyens de repères adaptés seront prévus sur le mécanisme de rotation 11, de manière à permettre d'aligner correctement le coude 80 avec la direction choisie. Par la gaine 72 et le coude 80, l'équipement de combustion selon la présente invention est introduit. Cet équipement comprend, pour l'essentiel, tel que représenté aux figures 2 à 8, une manche à air 4 intérieure, flexible, qui est entourée à l'extérieur par une manche annulaire référencée dans son ensemble par 6. La manche annulaire 6 comprend une multiplicité de sections tubulaires qui sont conformés à leurs deux extrémités, de manière à fournir un joint temporaire avec les sections adjacentes, telles que 61 et 62 sur la figure 5. Ces sections coopérantes sont de pré- férence en forme de queues d'arondes et entourent le tube flexible 4 à l'éloignement, de la manière illustrée à la figure 3. Du côté supérieur, à l'extérieur des sections 6 de la manche annulaire, une feuille métallique 5 continue, flexible, s'étend le long de toute la longueur de la structure et est fixée par soudure, tel qu'en 63, à chacune des sections de la structure à manche annulaire. Cette feuille flexible continue, telle que représentée sur la figure 3, s'étend seulement sur une partie du périmètre des sections 6 de la manche annulaire. Sur la face inférieure de chaque section 6 de manche annulaire s'étend une seconde bande 7 continue, en métal. Cette seconde bande 7 est munie de fentes espacées, 4 2461871 telles que 77, représentées sur la figure 7, qui coopèrent avec des tétons ou têtes 78 assujettis de façon fixe à la face inférieure des sections 6 éloignées de la structure intérieure de manche annulaire. Les deux bandes métalliques 5 et 7 sont flexibles. Cette structure, telle qu'elle est représentée à la figure 1, permet à la manche intérieure flexible et à la manche annulaire de se courber le long du coude 80 tel que représenté à la figure 1 et,ceci étant réalisé, les tétons 78 sont forcés à se déplacer vers le bas dans leurs fentes respectives et à accepter l'allongement de la manche pendant qu'elle tourne et se déplace dans le coin. Comme on le voit sur la figure 6, grâce à cet arran- gement, les extrémités 61 et 62 se faisant face peuvent se déplacer relativement l'une par rapport à l'autre. A l'extrémité avant, l'extrémité côté combustion, une buse 1 est prévue. La buse est supportée à l'éloignement de l'extrémité du tube flexible 4 grâce à un tube rigide 2 et est soudée à un tube 32 qui s'étend à l'intérieur du tube 4. Ce tube 2, comme on peut le voir sur la figure 2, est relié, par exemple par soudure, à l'extrémité de la structure à manche annulaire,et le tube 2, à son tour, supporte, au moyen de bras 20, une multiplicité de supports arqués et de guides 3 qui sont disposés radialement autour du tube 2. Comme on l'a mentionné plus haut, la buse 1 et le reste de la structure à tube flexible sont introduits vers le bas par la gaine 71 au moyen d'un mécanisme d'alimentation référencé en 81, 82, et le long du coude 80 puis orientés dans la direction dans laquelle le canal 52 doit être pra- tiqué. Il est à remarquer que la buse 1 est un instrument conique, présentant un perçage intérieur biais et un large orifice. La commande de la fourniture d'air optimale et le flux d'air dans la chambre de combustion servent à commander le flux d'air dans la direction du canal 52. Les plaques 3 qui sont montées sur le tube 2 servent à guider la buse et servent aussi de protection contre la chaleur et de diffuseur, et elles participent à la direction du courant d'air vers la surface en combustion. 2461871 La manche à air 4 peut bien sûr être de toute confi- guration ou forme adaptée, mais elle doit être capable de résister à une pression de 15 000 N/m2. On comprendra aussi que toutes les pièces nécessaires sont fabriquées en des alliages ou matériaux résistant aux hautes températures. Après avoir installé la buse dans la direction souhaitée, une face de combustionr est provoquée d'une manière connue en soi sur la surface dans laquelle on souhaite pratiquer un canal. L'extr6mite supérieure de la manche flexible 4 est reliée à une source d'air comprimé convenable. L'air ou l'oxydant gazeux est fourni sous pres- sion par la manche 4 jusqu'à la buse 1 o le flux d'air sous pression maintient et fait avancer la surface en combustion dans sa direction, pour réaliser le canal 52 semblable à un trou foré. L'air sous pression entraîne les débris de cendres dans la direction opposée à la surface et participe aussi au séchage de la veine de charbon dans le voisinage immédiat autour de la chambre de combustion et en avant du feu en progression. Quand le charbon situé immédiatement à l'avant de la surface de combustion est consumé, la buse à air et le reste du tube peuvent être avancés par des moyens mécaniques et réalisent l'avancement continu du canal 52. Pendant l'avance, les plaques 3 maintiennent la buse au-dessus du sol du canal et la centrent, si bien qu'elles participent à la direction du courant d'air sur la surface se consumant. 6 2461871 REVENDICATIONS 1.- Dispositif de manche à air flexible comprenant une extrémité de combustion pour fournir en continu un gaz comburant à une formation carbonée souterraine dans le but de produire une cavité tubulaire dans celle-ci par combustion du matériau carboné dans la formation, caractérisé en ce qu'il comprend une manche interne flexible et continue pour l'amenée du gaz, une manche extérieure armée entourant ladite manche interne, ladite manche extérieure comprenant une multiplicité de sections tubulaires pouvant être engagées et dégagées les unes avec les autres, en fonc- tion des changements de position de ladite manche exté- rieure, une première bande métallique, flexible et continue, fixée à chacune desdites sections de manche extérieure, et une seconde bande métallique,flexible et continue,reliée de façon coulissante à chacune desdites sections de la manche extérieure, à l'opposé de la fixation de la première bande, métallique, et des moyens de buse rigides et résistant à la chaleur reliés de façon opératoire à ladite manche interne, à l'extrémité de combustion de celle-ci. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première bande métallique flexible est fixée à poste en un point fixe sur chacune desdites sections. 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la seconde bande métallique présente une multipli- cité de fentes longitudinales et en ce que chacune des sec- tions de manche extérieure présente des moyens de saillie s'étendant à partir de celles-ci et pouvant être engagés respectivement avec l'une desd'ites fentes. 4.- Dispositif selon Sa revendication 1, caractérisé en ce que chacune desdites sections est propre, à ses extré- mitésopposées,à s'engager et à se dégager des extrémités des sections adjacentes. 5.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens à buses ont une extrémité antérieure et une extrémité postérieure comprenant des éléments interne et externe, l'élément interne comprenant un tube résistant à la chaleur, convergeant vers l'extrémité antérieure, et fixé à la manche intérieure, et en ce que les éléments extérieurs sont fixés à l'élément intérieur adjacent à l'extrémité anté- 7 2461871 rieure de celui-ci et à la manche extérieure adjacente de l'extrémité antérieure de celui-ci. -6.- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les éléments extérieurs comprennent une multipli- cité de boucliers de dissipation de chaleur espacés circonférentiellement et convergeant vers l'extrémité antérieure desdits moyens de buse, chacun étant fixé à l'élément inté- rieur par des moyens de support s'étendant radialement. 7.- Procédé pour forer des canaux latéraux dans un sédiment carboné souterrain, caractérisé en ce qu'il com- prend les mesures consistant à: a) forer un puits sensiblement vertical à partir de la surface jusqu'audit sédiment et sur une certaine distance dans celui-ci; b) munir ledit puits de moyens de revêtement, l'ex- trémité inférieure desdits moyens de revêtement se trouvant immédiatement au-dessus dudit sédiment; c) monter rotatif dans lesdits moyens de revêtement un premier ensemble comprenant un joint coudé tubulaire et une gaine métallique rigide et tubulaire s'étendant vers le haut à partir de celui-ci, ledit joint coudé étant positionné de manière opératoire dans le puits en dessous des moyens de revêtement et à l'intérieur dudit sédiment; d) faire pivoter la gaine métallique de manière à orienter le joint coudé dans la direction du canal souhaité; e) passer un tube flexible composite continu compre- nant un injecteur de gaz situé à l'extrémité distale de celui-ci par le premier ensemble jusqu'à ce que ledit injec- teur soit au contact du sédiment; f) provoquer la combustion du sédiment à proximité de l'injecteur de gaz; g) alimenter sous pression un oxydant gazeux par le tube, sous une pression suffisante pour maintenir la combus- tion et évacuer les produits de la combustion vers l'arrière de l'injecteur; h) faire avancer le tube flexible pendant que la combustion se poursuit, de telle manière qu'un canal sensi- blement horizontal est réalisé dans le sédiment.