Brevet FR2628129A1 — publié le 19890908

(9 RÉPUBLIQUE FRAN CAISE Q N de publication 2 628 129 (à n'utiliser que pour les INSTITUT NATIONAL commandes de reproductioni DE LA PROPRIE=TÉ INDUSTRIELLE DE LA PROPRIÉTINDUSTRIELLE N0 d'enregistrement national 88 026 1 5 PARIS ( Int Cl4: E 02 F 5/18; E 21 B 10/62, 7/28. @ DEMANDE DE BREVET D'INVENTION A1 Date de dépôt 2 mars 1988. ( Demandeur(s): TUCHERER Laurent Térence Andre. - FR. ) Priorité ( Inventeur(s) Laurent Térence André Tucherer. ) Date de la mise à disposition du public de la demande: BOPI " Brevets" nu 36 du 8 septembre-1989. Références à d'autres documents nationaux appa- rentés: (r é Titulaire(s): ( Mandataire(s): Laurent Tucherer. 4 Forage horizontal de faible diamètre. 57 La présente invention concerne un dispositif de forage horizontal de galèrie uniforme et de cimentation immédiate. Il comporte deux trépans 1 et 2 approximativement9 2 10 coaxiaux, et un dispositif d'injection de ciment derrière le, trépan 2. Le trépan 2 dispose d'un diamètre intérieur supérieur au diamètre du trépan 1, de sorte que le trépan 1 peut être.. - extrait sans déplacement du trépan 2. Le trépan 2 est consti- n / tué d'un empilement en série de couronnes 12 crénelées / V formées de trois arcs assemblées par trois poutrelles longitudi- -.- 2 -4 nales. Une traction sur ces poutrelles désassemble la couronne de forage 12 dont les éléments retirés font place à une I nouvelle couronne. La présente invention est adaptée aux forages de galeries de faible diamètre. N N me I FORAGE HORIZONTAL DE FAIBLE DIAMETRE 2628129 La présente invention concerne les forages horizontaux menés à l'aide de tiges, trépans, liquide de circulation, ainsi que les dispositifs de cimentation ou cuvelage de galerie qui leur sont associés. Les forages horizontaux sont actuellement effectués au moyen de tunneliers ou autres engins miniers ménageant de larges diamètres coûteux. D'un autre côté, les forages verticaux pétroliers font appel à des techniques moins onéreuses. Cepen- dant ils ne sont pas adaptés au forages horizontaux. En effet, en vue d'éviter des éboulements et de permettre l'extraction du trépan, une de leurs caractéristiques consiste à procéder à des tubages et cimentations de plus en plus étroits à mesure.de la progression. Cette réduction échelonnée du diamètre du trou est incom- patible avec le besoin de forer des galeries uniformes dans lesquelles circulent des solides (trains, automobiles, transpor- teurs, etc). La présente invention a pour objet de convertir les techniques de forage pétrolier au forage horizontal en lui donnant les moyens de tracer des galeries uniformes. Deux conditions sont requises: Consolider la galerie aussi rapidement que possible pour éviter des éboulements (fréquents à faible profondeur en terrain meuble). -Pour cela, la présente invention permet l'injection d'un ciment à prise rapide derrière le ou les trépans pendant leur avancée, selon un dispositif simple de cuvelage ou cimentation. En second lieu: Assurer l'interchangeabilité des trépans, nécessaire du fait de leur usure et des changements de couches géologiques,tout en respec- tant la régularité du diamètre de la galerie. La présente invention comporte deux trépans: un trépan classique nommé trépan (1) et un second trépan creux (2). Le trépan (2) encadre une partie de la tige du trépan (1). Le diamètre maximal intérieur du trépan (2) est supérieur au diamètre maximal du trépan (1), de sorte que le trépan (1) peut être manoeuvré sans déplacement du trépan (2). Une pâte de cimentation ou une résine synthétique est injectée et moulée derrière le trépan (2) entre 'la paroi de la galerie forée et une pièce de moulage approximativement allongée, solidaire ou non du trépan (2). Cette dernière pièce de moulage peut être intégrée au trépan (2), de sorte que le trépan (2) et la pièce de moulage ne forme plus qu'une seule pièce. -2- 2628129 Des ouvertures d'injection de ciment, débouchent deux conduits en communication, de sorte qu'un arrêt du trépan n'engendre pas un arrêt de circulation du ciment dans les conduits, ce qui aurait pour conséquence leur obturation. Selon une particularité,le trépan (2) est couplé à une tige plus étroite qui peut, ou bien contenir la tige du trépan (1), ou bien être elle-même la tige du trépan (1). Le trépan (2) est alors couplé, selon une liaison amovible,par exemple une liaison à cannelures, à une roue à rayons dont -le moyeu est solidaire de la tige étroite. Il peut s'avérer utile que ladite liaison amovible rende solidaire en translation les deux pièces accouplées,(par exemple au moyen d'un vissage ou d'un rebord d'une pièce en regard avec le rebord de la seconde pièce après rotation relative des deux pièces l'une par rapport à l'autre). L'usure ou le changement de type de roche impose une conception particulière du trépan (2) non interchangeable. Selon un principe, celui-ci comporte,au niveau de sa partie antérieure un empilement en série de couronnes crénelées formées de 3 arcs assemblées par 3 poutrelles longitudinales enclenchées ou engagées dans 3 rainures ou fentes menées sur le trépan (2). Des cables sont accrochés aux poutrelles. Une traction sur ces cables désassemble la couronne de forage dont les trois arcs accrochés à d'autres cables sont retirés de la galerie par traction sur ces derniers. Une nouvelle couronne est alors en position de forer. Afin d'éviter un recul intempestif des poutrelles, des butées rétractables bloquant les poutrelles peuvent être logées dans les rainures ou fentes enserrant lesdites poutrelles. Lorsque le terrain foré est très meuble, un effondrement des parois latérales de la galerie peut bloquer le trépan (2). Il est alors avantageux, afin d'éviter ce bloquage, de prévoir des stries hélicoïdales sur la paroi latérale externe du trépan (2), ou bien un trépan (2) de forme légèrement conique,ou encore des ouvertures ménagées dans le trépan permettant l'injection d'une boue ou d'une huile séparant et lubrifiant les deux parois en contact, à savoir les parois de la galerie et du trépan (2). Les dessins annexés illustrent l'invention: Le schéma 1 est une vue en coupe longitudinale du dispositif de forage. -3- 262 Le schéma 2 représente en perspective le trépan (2). Le schéma 3 représente en coupe longitudinale une butée rétractable bloquant une poutrelle de maintien du trépan (2). Le dispositif représenté sur la figure 1 comporte un trépan (1) disposé en avant d'un trépan (2) creux, et coaxial au trépan (1). L'espace intérieur du trépan (2) est ici de forme cylindrique et d'un diamètre supérieur au diamètre du trépan (1). Le liquide de circulation est expulsé du trépan (1) pour retourner dans le trépan (2). Le trépan (2) est couplé à la roue (6) à rayons au moyen d'une cannelure (7).La roue (6) se trouve solidaire de la tige (5) au niveau de son moyeu (8). La tige (5) ici contient la tige (4) du trépan (1). La tige (4) repose sur un palier (10) prenant appui sur le trépan (2). Le ciment est injecté par des ouvertures (9) ménagées dans la pièce annulaire de moulage (3) après avoir cheminé dans des conduits (11). La pièce de moulage (3) n'est ici solidaire du trépan(2) que dans le sens de la translation et non de la rotation. La liaison pièce(3)-trépan(2) par emboîtement laisse un jeu important,de manière à éviter un bloquage en cas de prise trop rapide du ciment injecté. Chacune des ouvertures (9) est reliée à deux conduits (11) en communication au niveau de ladite ouverture (9). L'un des deux conduits (11) peut comporter un clapet au niveau de l'ouverture (9). Le trépan (2) représenté selon le schéma 2 est constitué d'un empilement horizontal en série de couronnes crénelées (12) divisées en trois arcs (13). Chaque arc (13) comporte un crénelage (14) sur sa partie frontale d'attaque de la roche, et sur sa partie arrière, une forme complémentaire du crénelage (14) d'un second arc (13) sur lequel il s'appuie. La superposi- tion crée ainsi un emboitement. On laissera entre les pièces un jeu suffisant de manière a permettre leur déverrouillage. Les crénelages (14) peuvent être différents les uns des autres. Les arcs sont assemblés par trois poutrelles (16) longitu- dinales s'enclenchant dans trois fentes (17) menées sur le trépan (2). Les fentes (17) ont une longueur au moins égale à la longueur des poutrelles (16), et une largeur permettant le coulissement des poutrelles (16). Chacune des poutrelles (16) et chacun des arcs (13) est attaché à des cables distincts respectivement (25) et (26) manoeuvrables. -4- 26281 Selon une configuration représentée sur le schéma 3, les rainures (17) comportent des butées (20) venant bloquer les poutrelles (16). Ces butées (20), montées sur des ressorts (21), dépassent des trous (22) situés dans les rainures (17). Les butées (20) sont reliées chacune à un cable (23) glissant sur une poulie (24) à la verticale du trou (22). La présente invention est adaptée aux forages horizontaux de faible diamètre soit: 1.20-1.50m permettant le transport souterrain. 2628 1 29 REVENDICATIONS 1)Dispositif de forage horizontal, et de cimentation ou de cuvelage de galerie, comportant une pièce de moulage (3), deux trépans (1) et (2), caractérisé par le fait que la cimentation ou le cuvelage de la galerie est réalisée par injection d'une pâte de cimentation ou d'une résine synthétique par une ou plusieurs ouvertures (9) menées dans la pièce (3) derrière le trépan creux (2), le trépan (2) possédant un diamètre intérieur maximal supérieur au diamètre maximal du trépan (1) et enca- drant une partie de la tige (4) du trépan (1). 2)Dispositif de forage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la pièce (3) peut être intégrée au trépan (2), le trépan (2) et la pièce (3) ne formant plus qu'une seule pièce. 3)Dispositif de forage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que deux conduits (11) en communication débouchent sur les ouvertures (9). 4)Dispositif de forage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le trépan (2) est couplé, selon une liaison amovible (7) à une roue (6) à rayons dont le moyeu (8) est solidaire d'une tige (5) contenant la tige (4) du trépan (1). 5)Dispositif de forage selon la revendication 1,caractérisé par le fait que la tige (5) peut être la tige (4) du trépan (1). 6)Dispositif de forage selon la revendication 1,caractérisé par le fait que le trépan (2) comporte au niveau de sa partie antérieure un empilement en série de couronnes (12) formées de 3 arcs (13) assemblées par 3 poutrelles longitudinales (16) engagées dans 3 rainures ou fentes (17) menées sur le trépan (2), chacune des poutrelles (16) et chacun des arcs (13) étant attaché à des cables respectivement (25) et (26). 7)Dispositif de forage selon la revendication 1,caractérisé par le fait que chaque arc (13) comporte un crénelage (14) sur sa partie frontale d'attaque. de la roche, et sur- sa partie arrière, une forme complémentaire du crénelage (14) d'un second arc (13) sur lequel il s'appuie. 8)Dispositif de forage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les rainures (17) comportent des butées rétrac- tables (20) montées sur des ressorts (21) et dépassant de trous (22) situés dans les rainures (17), les. butées (20) étant reliées X chacune à un cable (23) glissant sur une poulie (24) à la verticale du trou (22), ES as1 oz 9L I.97