Brevet FR2617880A1 — publié le 19890113

Procédé et dispositif pour substituer dans un forage un liant hydraulique à une boue de perforation. La présente invention concerne un procédé pour substituer dans un forage un liant hydraulique à une boue de perforation, et plus particulièrement un tel procédé dans lequel on injecte ledit liant hydraulique dans le forage, et on élimine simultanément la boue de perforation. On sait que lorsque l'on fore le sol, par exemple pour réaliser une paroi moulée, le forage doit être effectué sous une boue de perforation destinée à maintenir ses parois. Par la suite, le forage doit contenir un liant hydraulique susceptible de faire prise afin d'assurer la résistance mécanique et l'étanchéité de la paroi. Deux procédés sont actuellement utilisés permettant, dans un premier temps, d'assurer la stabilité du forage et, dans un deuxième temps, d'assurer la prise du milieu contenu dans le forage. Dans le premier procédé, on utilise une boue autodurcissable ctest-à-dire que lton melange à la boue de perforation le liant hydraulique, en général du ciment, et des adjuvants permettant de régler les caractéristiques rhéologiques du produit, qui est alors appelé un coulis de perforation. Pendant la phase de forage, ce coulis reste liquide et permet d'effectuer le creusement tout en assurant la stabilité du forage. Le début de prise est réglée par un dosage plus ou moins important en adjuvant de façon que le durcissement ne commence qu après l'achèvement du forage. Dans le deuxième procédé, on substitue à la boue, à la fin de l'opération de perforation, un produit contenant un liant hydraulique, le plus souvent un coulis de ciment ou un béton. Le premier procédé présente bien entendu de nombreux avantages, surtout en ce qui concerne l'organisation du chantier et les moyens à mettre en oeuvre pour son exécution. Ce procédé ne peut toutefois pas toujours être employé. C'est le cas par exemple lorsque. la perforation est effectuée à l'aide d'un outillage fonctionnant en circulation inverse, tel qu'une fraise à tambours rotatifs. L'emploi d'un tel outillage peut être nécessaire lorsque les conditions géologiques ne permettent pas l'emploi d'un outillage classique tel qu'une benne preneuse. C'est également le cas lorsque le produit à mettre en place dans le forage doit comporter un dosage élevé en liant hydraulique, ou lorsque ses caractéristiques géologiques sont incompatibles avec les fonctions de boue de forage, comme par exemple lorsqu'il s'agit d'un béton plastique. C'est encore le cas lorsque l'on prévoit des pertes importantes de coulis de perforation en cas de terrain tres ouvert par exemple, ou de rochers très fissurés. Le procédé par substitution ne peut toutefois etre correctement mis en oeuvre que lorsque la boue de perforation possède une densité et une rigidité très inférieures à celles du liant hydraulique à lui substituer, pour qu'une séparation franche puisse être assurée entre les deux produits tout le long de l'opération de substitution. De ce fait, ce procédé est dans la pratique limité à la mise en place d'un coulis très fortement chargé ou d'un béton plastique. Lorsque les différences de densité etjou de viscosité entre les deux liquides sont insuffisantes, les deux produits se mélangent et il n'est plus possible d'assurer une homogénéité du produit final. La présente invention vise à fournir un procédé et ur dispositif permettant d'effectuer la substitution dans ce dernier cas. A cet effet, l'invention a tout d'abord pour objet un procédé pour substituer, dans un forage, un liant hydraulique à une boue de perforation, dans lequel on injecte ledit liant hydraulique dans le forage et on élimine simultanément la boue de perforation, caractérisé par le fait que lton dispose dans ledit forage un écran de séparation agencé pouz séparer le volume du forage en deux zones sensiblement isolées l'une de l'autre, que l'on injecte le liant hydraulique d'un des côtés dudit écran, et que l'on déplace l'écran dans le forage en synchronisme avec l'injectior de liant. L'écran, en séparant le forage en deux zones, permet ainsi d'éviter le mélange de la boue avec le liant, quelles que soient les caractéristiques physiques respectives de ces deux produits. La synchronisation du déplacement de 1 écran avec l'injectior de liant peut être réalisée en mesurant la profondeur de l'écran dans le forage et la quantité de liant hydraulique injectée, et en déplaçant l'écrar en fonction des mesures ainsi effectuées. L'invention a également pour objet un dispositif poux substituer, dans un forage, un liant hydraulique à une boue de perforation, comprenant un conduit d'amenée dudit liant hydraulique, caractérisé par le fait qu'il comprend un écran de séparation ayant une forme en plar correspondant sensiblement à une section transversale dudit forage, ledit conduit débouchant d'un des cotés dudit écran, et des moyens pour déplacer ledit écran dans le forage dans la direction opposée au côté où débouche le conduit. On peut prévoir pour l'écran des dimensions telles qu'un jeu compris par exemple entre 1 et 10 cm, et de préférence entre 2 et 5 cm, soit ménagé entre la périphérie de l'écran et les parois du forage, afin de permettre un déplacement relativement facile de l'écran dans la boue de perforation préalablement à la substitution. Comme on le verra ci-après, il est également avantageux de prévoir une jupe montée à la périphérie de l'écran, d'une hauteur comprise par exemple entre 0,2 et 2 m, et de préférence entre 0,5 et 1,5 m. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, l'écran est monté à une extrémité d'un bâti, et des patins sont montés à son autre extrémité, de manière à assurer la verticalité du dispositif dans le forage et à éviter son basculement et son coincement. Le dispositif peut en outre comprendre, pour synchroniser le déplacement de l'acran avec l'injection de liant hydraulique, des moyens pour mesurer la profondeur de l'écran dans le forage et la quantité de liant hydraulique injecté. On décrira maintenant à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation particulier de l'invention en référence aux dessins schématiques annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue partiellement en coupe d'un dispositif selon l'invention, et - la figure 2 en est une vue de dessus, également partiellement en coupe. le dispositif représenté au dessin comporte un bâti 1, à la partie inférieure duquel est disposé un écran de séparation 2. Une jupe 3 perpendiculaire à l'écran 2 entoure la périphérie de l'écran. Un conduit 4 est également monté sur le bâti et est raccordé à sa partie inférieure à un orifice 5 formé dans l'écran 2. Le conduit 4 débouche dans le cas présent du côté situé vers le bas de l'écran 2. Un diffuseur 6 est prévu en aval de l'orifice 5, de manière à répartir de façon homogène le fluide amené par le conduit 4. Des patins écarteurs 7 sont en outre prévus à la partie. supérieure du bàti 1, ces patins présentant un encombrement en plan sensiblement équivalent à celui de la jupe 3. Le bâti 1 est suspendu par un câble 8 à un treuil 9 muni d moyens 10 permettant de mesurer la longueur de câble 8 déroulée à partir di treuil. Un débitmètre 11 monté sur le conduit 4 permet en outre d connaître le volume de fluide injecté par ce conduit. On va maintenant décrire le fonctionnement de ce dispositif. Les figures représentent le bâti 1 disposé dans un tranchée 12 dans laquelle du béton 13 est en train d'être substitué à un boue de perforation 14. En fait, l'opération de substitution débute par la descent du bâti 1 jusqu'au fond de la tranchée 12 remplie de boue de perforation Cette opération entraine un fort brassage et une homogénéisation de la bou grâce au faible espace annulaire 15 entre la jupe 3 et la paroi 16 de 1 tranchée, passage que la boue doit traverser au fur et à mesure de 1 descente du bâti. Cet espace annulaire a de préférence une largeur d l'ordre de quelques centimètres. Après que le bâti 1 a atteint le fond de la tranchée, 1 béton 13 est envoyé par la conduite 4 depuis la surface, jusqu'à la base d bâti. Le béton traverse alors l'orifice 5 et le diffuseur 6 et est pa conséquent injecté sous la surface de l'écran de séparation 2. Au fur et à mesure que le béton est envoyé en dessous d l'écran 2, on remonté le bâti à l'aide du treuil 9. La synchronisation d ces opérations est réalisée à l'aide des dispositifs de mesure 10 et 11 qu permettent de connaitre à chaque instant la profondeur à laquelle se trouv l'écran 2, ainsi que la quantité de béton déjà injectée sous cet écran L'opérateur actionne par conséquent le treuil 9 de manière que la surface d séparation 17 entre la boue 14 et le béton 13 se trouve sensiblement a niveau de l'écran 2, et de toute manière dans la zone de espace annulair 15 formée entre la jupe 3 et la paroi 16 de la tranchée. Le volume de l'espace annulaire 15, et par conséquent 1 hauteur de la jupe 3, sont déterminés de façon que le plan de séparation 1 reste compris dans cet espace 15, en dépit d'éventuels paliers a accélérations dans la remontée du bâti 1. A titre d'exemple la hauteur de 2 jupe 3 peut être de l'ordre de 1 m. Au cours de la remontée du bâti 1, les patins 7 évitent u basculement de ce bâti qui pourrait conduire à son coincement. Diverses variantes et modifications pourraient bien entent être apportées à la description qui précede, sans sortir pour autant c cadre ni de l'esprit de l'invention. C'est ainsi, en particulier, que cette description se réfère à une tranchée de section sensiblement rectangulaire, l'écran ayant par conséquent également une section rectangulaire. Un . dispositif selon l'invention pourrait bien évidemment être également utilisé dans un forage à section circulaire, auquel cas, l'écran aurait également une section circulaire. De meme, le fonctionnement du dispositif a été décrit en supposant que le produit de substitution possédait une densité supérieure au produit à substituer, auquel cas l'opération de substitution s'effectue en remontant le bâti. Il serait également possible, avec un dispositif selon l'invention, de substituer un produit de densité inférieure à celle du produit à substituer, auquel cas, l'opération s'effectuerait en descendant le bâti dans le forage. Il est également possible d'automatiser l'opération en asservissant le treuil à l'indication fournie par le débitmètre. REVENDICATIONS 1. Procédé pour substituer, dans un forage, un liant hydraulique à une boude perforation, dans lequel on injecte ledit liant hydraulique dans le forage et on élimine simultanément la boue de perforation, caractérisé par le fait que l'on dispose dans ledit forage un écran de séparation agencé pour séparer le volume du forage en deux zones sensiblement isolées l'une de l'autre, que l'on injecte le liant hydraulique d'un des côtés dudit écran, et que l'on déplace l'écran dans le forage en synchronisme avec l'injection du liant. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on mesure la profondeur de l'écran dans le forage, et la quantité de liant hydraulique injecté, et que l'on déplace l'écran en fonction des mesures ainsi effectuées. 3. Dispositif pour substituer, dans un forage (12), un liant hydraulique (13) à une boue de perforation (14), comportant un conduit (4) d'amenée dudit liant hydraulique, caractérisé par le fait qu'il comprend un écran de séparation (2) ayant une forme en plan correspondant sensiblement c une section transversale dudit forage, ledit conduit débouchant d'un des côtés dudit écran, et des moyens (9) pour déplacer ledit écran dans le forage dans la direction opposée au çôté oU débouche le conduit. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par 1e fait que les dimensions de l'écran sont telles qu'un jeu (15) est ménagE entre la périphérie de l'écran et les parois du forage. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par 1 fait que ledit jeu est compris entre 1 et 10 cm, et de préférence entre 2 et 5 cm. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 5, caractérisé par le fait qu'il comprend une jupe (3) montée à 1 périphérie de l'écran. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par lf fait que ladite jupe a une hauteur comprise entre 0,2 et 2 m et de préférence entre 0,5 et 1,5 m. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 7, caractérisé par le fait qutil comporte un bâti- (1), ledit écran étant monté à une extrémité du bâti, et des patins (7) montés à l'autre extrémitf du bâti. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 8, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens (10,11) pour mesurer 1. profondeur de l'écran =dans le forage, et la quantité du liant hydraulique injecté.