Brevet FR2552489A1 — publié le 19850329

UNITE D'EVACUATION DE L'EAU DE FORAGE POUR DISPOSITIFS DE FORAGE A PIED La présente invention concerne une unité d'évacuation de l'eau de forage pour appareils de forage, comprenant un anneau collecteur et une pompe, et dans laquelle l'anneau collecteur peut être fixé sur l'appareil et, traversé par l'outil, recouvre la zone de forage et comporte un raccord destiné à une conduite reliée à la pompe. Une unité d'évacuation connue de l'eau de forage est associée a un dispositif de forage à pied qui comprend un appareil de forage muni d'un porte-outil, l'appareil de forage pouvant être déplacé le long d'une colonne au moyen d'un chariot dans la direction du forage. Cette colonne est fixée à un pied prenant appui sur le matériau à forer. L'appareil de forage présente dans le zone de réception de l'outil une conduite d'amenée de l'eau de forage qui parvient dans la zone de forage en passant par un orifice pratiqué au centre de l'outil. L'eau de forage, chargée de pierres, sort du trou de forage a effectuer, le long de l'enveloppe extérieure de l'outil pendant l'opération de forage en sens inverse de la direction de ce forage. A ce moment l'eau de forage est recueillie dans un anneau collecteur de l'unité entourant la zone de forage. Cet anneau collecteur est boulonné sur le pied du dispositif de forage. Un raccord orienté radialement vers le centre de l'anneau collecteur, a proximité du bord d'appui, sert a l'évacuation de l'eau de forage. Une conduite est reliée a ce raccord et débouche dans un réservoir récepteur. Dans le réservoir récepteur se trouve une pompe qui refoule l'eau de forage dans une conduite d'évacuation raccordée a l'orifice du coté pression. En raison du dépassement latéral du raccord, il n'est pas possible de pratiquer des trous de forage a proximité des angles. En outre, lorsque la direction du forage est horizontale, et l'axe du forage situé au-dessus de la colonne, l'évacuation de l'eau de forage de l'anneau collecteur pose des problèmes, car le raccord orienté verticalement vers le haut ne permet une évacuation que lorsque l'anneau collecteur est complètement rempli d'eau de forage. Comme mentionné ci-dessus, dans l'unité connue, la pompe est placée de manière fixe dans le réservoir récepteur. De ce fait, l'eau de forage provoque une boue entourant complètement la pompe. Le problème qui se pose dans ce cas provient du fait que l'eau de forage ainsi recueillie reste stationnaire en plus grande partie, et s'échauffe relativement rapidement par la chaleur délivrée par la pompe. Un refroidissement efficace de la pompe n'est alorss pas assuré dans le cas d'un service de longue durée. Par ailleurs, en raison de fuites, il peut arriver que le niveau de la boue s'abaisse et que certaines parties de la pompe ne soient donc pas refroidies par l'eau de forage. L'invention a pour objet de proposer une unité d'évacuation de l'eau de forage qui garantit une accessibilité dans les angles, qui assure une évacuation sans problème ,dans n'importe quelle position d'utilisation, de l'eau de forage a la sortie du collecteur et qui se distingue par un refroidissement efficace et fiable de la pompe au moyen de l'eau de forage. Selon la présente invention, ce but est atteint par le fait que l'anneau collecteur présente une partie de pied comportant un joint entourant la zone de forage et une partie de tête reliée de manière rotative autour de l'axe de forage avec la partie de pied, et comportant un joint pour l'outil, et que la pompe est entourée par un carter renfermant l'orifice côté pression, carter présentant un orifice d'écoulement. L'eau de forage conduite vers la pompe passe à travers celle-ci et parvient, en passant par l'orifice cOté pression, dans un espace formé entre le carter et la pompe. A cet endroit, l'eau de forage entoure la pompe dans un but de refroidissement, pour parvenir ensuite en passant par l'orifice d'écoulement, par exemple, dans un collecteur principal. Etant donné que l'on dispose de la totalité de l'eau de forage pour le refroidissement, on obtient un refroidissement efficace et fiable ,ce qui est le cas, même lorsque par exemple, en cas de fuites de la pompe, la quantité d'eau de forage disponible est relativement faible. Pour assurer le refoulement et donc le le refroidissement de la pompe, même dans le cas d'une faible quantité d'eau de forage disponible, la conduite disposée entre l'anneau collecteur et la pompe est reliée de préférence a un raccord d'un réservoir récepteur entourant le point d'aspiration de la pompe. Par ailleurs, il est avantageux pour utiliser l'unité d'évacuation dans n'importe quelle position en évitant une accumulation de l'eau de forage dans l'anneau collecteur, de disposer des raccords sur les parties de pied et de tête, l'un de ces raccords pouvant être utilisé au choix pour la conduite reliée a la pompe. Ainsi, le raccord prévu dans la partie de pied est utilisé opportunément lorsque la direction du forage est verticale, vers le bas, pour évacuer l'eau de forage, tandis que le raccord prévu dans la partie de tête sert à la ventilation. Lorsque la direction du forage est verti- cale vers le haut, on se sert du raccord disposé dans la partie de tête pour la liaison avec la pompe, tandis que celui disposé dans la partie de pied sert d la ventilation. Ainsi, dans n'importe quelle position d'utilisation on assure un équilibre suffisant des pressions a l'inté- rieur de l'anneau collecteur ainsi qu'une évacuation sans accumulation de l'eau de forage. Le raccordement sélec#tif de la conduite en liaison avec la pompe a un raccord est rendu possible sans adaptation spéciale selon une proposition complémentaire de la présente invention, par le fait que les deux raccords présentent les mêmes embouts de raccordement. Selon une autre caractéristique de la présente invention, les raccords sont disposés de manière a dépasser tangentiellement de la partie de pied et de la partie de tête de l'anneau collecteur. Ainsi, l'anneau collecteur peut être approché très près des angles même avec la zone de passage des raccords débouchant dans ledit anneau collecteur. En outre par cette disposition des raccords, on assure une évacuation sans accumulation de 1'eau de forage, même si l'on effectue un forage dans le sens horizontal. Selon une autre caractéristique de la présente invention, le carter entoure la partie moteur et la partie engrenages de la pompe. Pour certains types de pompes, un tel refroidissement très étendu est avantageux POur assurer que l'espace formé entre le carter et la pompe soit constamment rempli d'eau de forage de refroidissement, l'orifice d'écoulement sur le carter est disposé de préférence en une position très haute par rapport a la position d'utilisation de la pompe. Selon une autre caractéristique encore de l'invention, le carter et le réservoir récepteur sont reliés l'un a l'autre, tandis que leurs espaces intérieurs sont séparés l'un de l'autre au moyen d'un joint. Méme si le niveau de liteau de forage est bas, a l'intérieur du réservoir récepteur, la pompe refoule de ce fait suffisamment d'eau de forage, de telle sorte que ladite pompe est refroidie efficacement dès le début du forage. L'invention sera expliquée plus en détail ci-après a l'aide du dessin annexé représentant un mode de réalisation de l'unite d'évacuation d'eau de forage selon la présente invention. Sur ce dessin la figure 1 représente l'unité d'évacuation de l'eau de forage avec un dispositif de forage à pied en vue générale la figure 2 représente l'anneau collecteur de l'unité d'évacuation de la figure 1, en coupe a échelle agrandie la figure 3 représente une vue de dessus de l'anneau collecteur de la figure 2 ; et la figure 4 représente la pompe entourée par un carter de la figure 1, en coupe, à échelle égrandie. La figure 1 représente une unité d'évacuation désignée dans son ensemble par 1, qui est constituée en particulier par un anneau collecteur désigné dans son ensemble par 2, une pompe désignée dans son ensemble par 3 entourée par un carter 4, ainsi que par une conduite 5. L'unité d'évacuation 1 est disposée dans un dispositif de forage a pied désigné dans son ensemble par 6. Ce dispositif de forage présente un appareil de forage 7 muni d'un porte-outil 8 dans lequel est inséré un outil 9 en forme de foret à trou traversant central et enveloppe cylindrique extérieure. Dans la zone de réception de l'outil 8, débouche une conduite d'amenée 11 de l'eau de forage. L'appareil de forage 7 est placé sur une colonne 13 à laquelle il est relié de manière à pouvoir se déplacer par l'intermédiaire d'un chariot 12. Parallèlement à la colonne 13, s'étend une broche filetée 14 destinée au déplacement du chariot 12.- Cette broche filetée 14 peut tourner par l'intermédiaire d'un volant 15. La broche filetée 14 s'appuie du côté supérieur sur une console 16 fixée sur la colonne 13, et du côté inférieur dans un socle 17. Ce dernier sert a l'appui et à la fixation de l'ensemble du dispositif 6 sur un matériau a forer 18. L'anneau collecteur 2 est comprimé contre le matériau à forer 18 par un ressort en forme d'étrier 19 qui est fixé sur la colonne 13. Comme on le voit sur la figure 2, l'anneau collecteur 2 est constitué d'une partie de pied 21 comprenant un joint d'étanchéité 22 élastique inséré dans sa partie frontale avant. Dans cette partie de pied 21 débouche tangentiellement un raccord 23 dépassant latéralement de cette partie de pied 21. Une partie de tête 24 est placée de manière rotative sur la partie de pied 21, tandis qu'une bague de sécurité 25 interdit le déplacement axial de la partie de tête 24 par rapport à la partie de pied 21. Dans la partie de tête 24 débouche également tangentiellement un raccord 26 dépassant latéralement. Sur le côté frontal supérieur de la partie de tête 24 est monté un joint 27 pour l'outil 9, en forme de rondelle en matière élastique avec un trou central 27a pour le passage de l'outil 9.Une bague de compression 28 sert à maintenir le joint 27, cette bague de compression étant serrée par des vis 29 contre la partie de tête 24. Sur la figure 3, on voit en particulier la disposition tangentielle des raccords 23, 26. La bague de compression 28 est montée au moyen de quatre vis 29 sur la partie de tête 24. La figure 4 représente la pompe désignée dans son ensemble par 3 comprenant une partie moteur 31 et une partie engrenages 32. A la partie engrenages 32 est raccordée une partie refoulement 33 qui porte des pattes 34 orientées vers le bas. De la partie refoulement 33 ou de la partie engrenages 32 un raccord tubulaire 35 à orifice central 35a se dirige du côté pression. Un câble électrique 36 aboutit dans la partie moteur 31. La partie refoulement 33 de la pompe 3 est placée dans un réservoir récepteur 37 entourant a une certaine distance ladite partie refoulement 33 dans la zone du point d'aspiration 33a. Par les pattes 34 la partie refoulement 33 est maintenue a une distance déterminée du fond du réservoir 37. De ce fait, le point d'aspiration 33a de la partie refoulement 33 est dégagé pour l'arrivée de l'eau de forage. Un raccord 38 débouché dans le réservoir récepteur 37 à proximité du fond, la conduite 5 représentée sur la figure 1 étant connectée à ce raccord. Sur le réservoir récepteur 37 et concentriquement à celui-ci est monté le carter 4 qui entoure la partie moteur 31 et la partie engrenages 32 et dans l'espace intérieur duquel débouche l'orifice 35a. Les bagues élastiques 41, 42 enserrées dans le réservoir récepteur 37 et dans le carter 4 assurent une#étanchéité entre les espaces intérieurs du réservoir récepteur 37 et le carter 4. Dans la partie supérieure du carter 4, est prévu un orifice d'écoulement 43 formé par un raccord. Le point de passage prévu pour le câble électrique 36 est rendu étanche par un joint 44. Le fonctionnement de l'unité d'évacuation est brièvement expliqué ci-après. Comme indiqué par des flèches sur la figure 1, l'eau de forage est amenée par la conduite 11, le porte-outil 8 et l'outil 9 vers la zone de forage. L'eau de forage refluant du trou de forage 18a le long de l'enveloppe extérieure du foret 9 est recueillie dans l'anneau collecteur 2. De la, elle s'écoule dans le réservoir récepteur 37 en passant. par la conduite 5. La partie refoulement 33 transporte l'eau de forage à l'arrivée dans l'espace intérieur du carter 4 en passant par l'orifice 35a, de telle sorte qu'une coulée d'eau autour de la partie moteur 31 et de la partie engrenages 32 puisse être obtenue. En sortant de l'espace intérieur plein du carter 4, 11 eau de forage passe, selon la quantité refoulée, par l'orifice d'écoulement 43 dans une canalisation d'évacuation ou dans un collecteur. REVENDICATIONS 1. Unité d'évacuation de l'eau de forage pour des dispositifs de forage a pied, comportant un anneau collecteur et une pompe, l'anneau collecteur pouvant être fixé sur le dispositif de forage a pied et, traversé par l'outil, recouvre la zone de forage et comprend un raccord pour une conduite reliée à la pompe, caractérisée par le fait que l'anneau collecteur (2) présente une partie de pied (21) comportant un joint (22) entourant la zone de forage et une partie de tête (24) reliée de manière rotative autour de l'axe de forage avec la partie de pied (21) et comportant un joint (27) pour l'outil (9) et que la pompe (3) est entourée d'un carter (4) entourant l'ouverture (35a) côte pression, carter (4) présentant un orifice d'écoulement (43). 2. Unité d'évacuation selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la conduite (5) disposée entre l'anneau collecteur (2) et la pompe (3) est reliée a un raccord (38) d'un réservoir récepteur (37) entourant le point d'aspiration (33a) de la pompe (3). 3. Unité d'évacuation selon les revendications 1 ou 2, caractérisée par le fait que des raccords (23, 26) sont disposés sur la partie de pied (21). et sur la partie de tête (24) de l'anneau collecteur (2). 4. Unité d'évacuation selon la revendication 3, caractérisée par le fait que les deux raccords (23, 26) présentent les mêmes embouts de raccordement. 5. Unité d'évacuation selon les revendications 3 ou 4, caractérisée par le fait que les raccords (23, 26) dépassent tangentiellement de la partie de tête (24) et de la partie de pied (21) de l'anneau collecteur (2). 6. Unité d'évacuation selon. l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que le carter (4) entoure la partie moteur (31) et la partie engrenages (32) de la pompe (3). 7. Unité d'évacuation selon l'une quelconque des revendications 1 a 6, caractérisée par le fait que l'orifice d'écoulement (43) est disposé en un point supérieur du carter (4) par rapport à la position d'utilisation de la pompe (3). 8. Unité d'évacuation selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée par le fait que le carter (4) et le réservoir récepteur (37) sont reliés l'un a l'autre, leurs espaces intérieurs étant séparés l'un de l'autre au moyen d'un joint (41, 42).