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DANS
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Est-a
(2)
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Cbt
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Molecule
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water
(9)
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DES
(3)
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monter
(3)
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Physical
(3/ 4)
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38 s
(2)
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20 metres
(1)
[18][_]
50 percent
(1)
[19][_]
Polymer
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Rayon
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Disease
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2522058A1
Family ID 30157028
Probable Assignee Turkmensk Ni Geologorasvedoc
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
EN Title In a drilling installation for the rotary drilling process
with backwashing, a drill pipe column (6) is connected in the...
FR Title SONDEUSE POUR FORAGE PAR ROTATION AVEC CIRCULATION INVERSE,
COMPRENANT, A PROXIMITE DE LA BOUCHE DE FORAGE, UN DISPOSITIF
D'EVACUATION DES DEBRIS DE FORAGE
Abstract
_________________________________________________________________
In a drilling installation for the rotary drilling process with
backwashing, a drill pipe column (6) is connected in the upper part
via a guide tube (4, 24) to a spinner (5) and a chute (29) for
discharging the mud and is set in rotation by a rotor or flexible
coupling. According to the invention, it is fitted with a device (7)
for discharging the mud, which device comprises the guide tube (4, 24)
and is erected immovably in the direct vicinity of the drill hole
outlet. In the interior of the guide tube (4, 24), a telescopic
connector (15) is installed which connects the pipe column (6) to the
device (7) for discharging the mud from the drill hole to the chute
(29), the device (7) and the connector (15) being designed such that
they ensure the rotation and functioning of the guide tube (4, 24)
during the drilling process.
L'INVENTION CONCERNE LES TECHNIQUES DE FORAGE DU SOL.
LA SONDEUSE FAISANT L'OBJET DE L'INVENTION EST CARACTERISEE NOTAMMENT
EN CE QU'ELLE EST EQUIPEE D'UN DISPOSITIF 7 POUR L'EVACUATION DE LA
PULPE, COMPRENANT UN CORPS ANNULAIRE CREUX 10 AVEC UNE LUMIERE
CIRCULAIRE 11 DANS SA PAROI INTERIEURE, MONTE SUR UNE DOUILLE 12
POUVANT TOURNER PAR RAPPORT A LUI ET AYANT UN TROU RADIAL 13 SITUE EN
REGARD DE LA LUMIERE 11, LA TIGE 4 D'ENTRAINEMENT PASSANT A TRAVERS
LADITE DOUILLE 12 AVEC POSSIBILITE DE COULISSEMENT AXIAL ET AYANT UNE
RAINURE LONGITUDINALE 14 DONT LA LONGUEUR EST PLUS GRANDE QUE SA
COURSE.
L'INVENTION TROUVE DES APPLICATIONS NOTAMMENT DANS LE DOMAINE DES
FORAGES HYDROGEOLOGIQUES, DE PROSPECTION ET D'EXPLOITATION.
Description
_________________________________________________________________
La presente invention concerne le domaine du forage, de preference de
grand diametre, par rotation (rotary)avec circulation inverse, et a
notamment pour objet une sondeuse a table de rotation et a appareil de
rotation mobile.
Ladite sondeuse peut trouver des applications etendues dans
l'execution des forages hydrogeologiques, de prospection et
d'exploitation, ainsi que d'autres forages de differents diametres
dans l'industrie miniere, l'agriculture et la bonification des terres.
Les sondeuses connues pour le forage par rotation avec circulation
inverse sont utilisees avec divers systemes de circulation du liquide
injecte: a trompes a water, a pompes centrifuge, a ascension a
l'air(nairlift").
On connatt une sondeuse pour le forage par rotation avec circulation
inverse assuree par des trompes a water. La sondeuse comprend une
pompe centrifuge de forage, une table de rotation, une tige
d'entratnement, deux raccords tournants (tete dtinjection et presse
etoupez avec un flexible de retour et un train de tiges de forage avec
le trepan.
La circulation du liquide et la remontee de la pulpe dans le forage
sont obtenues dans la sondeuse connue en alimentant la trompe a water
en liquide sous pression a travers l'un des raccords tournants, et en
faisant debiter la trompe dans les tiges de forage, les debris de
roche remontant dans le train de tiges conjointement avec le liquide
sous forme de pulpe, sous l'action de la depression produite par la
trompe a water et de la pression du liquide autour du train de tiges,
et passant a travers le second raccord tournant et par le flexible de
retour pour aller a un decanteur, ou les gros debris se deposent,
apres quoi le liquide revient par gravite dans l'espace annulaire du
forage.
On connatt aussi une sondeuse pour le forage par rotation avec
circulation inverse assuree par un systeme ascension a l'air,
comprenant un compresseur, des raccords tournants, un train de tiges
de forage avec un emulseur d'ascension a l'air, une tige
d'entratnement et un trepan.
Le principe de fonctionnement de cette sondeuse connue consiste a
injecter de l'air comprime dans ltemulsseur d'ascension a l'air et, a
travers celui-ci, dans le train de tiges, la remontee de la pulpe
s'effectuant sous l'action de la difference entre la pression regnant
dans.l'espace annulaire et celle regnant dans le canal des tiges.
Un trait essentiel des sondeuses connues est la disposition du raccord
tournant. Par exemple, dans les sondeuses a table de rotation, le
raccord tournant (touret) est situe au-dessus de la tige
d'entraSnement et suspendu au moufle mobile de la sondeuse, tandis que
dans les sondeuses a appareil de rotation mobile, le raccord tournant
se trouve entre l'appareil de rotation et le train de tiges, et il est
suspendu a la broche de l'appareil de rotation, lequel transmet la
rotation a ladite broche.
Au cours du forage, le raccord tournant ou les raccords tournants se
deplacent entre deux positions extrdmes, situees l'une par rapport a
l'autre a une distance egale a la course de la tige d'entratnement ou
a la course de l'appareil de rotation mobile.
Le rajout des tiges de forage dans les sondeuses connues a table de
rotation s'effectue verticalement.
Un inconvenient commun des sondeuses connues pour le forage par
rotation reside dans les depenses improductives d'energie, liees a la
necessite de la remontee de la pulpe jusqu'a la hauteur a laquelle se
trouve le raccord tournant (touret) au-dessus de la bouche du forage,
et de la transmission de cette pulpe du raccord tournant au decanteur
par le flexible de retour, le raccord, apres chaque rajout d'une tige
de forage, se deplacant de la position basse a la position haute.
Une autre particularite des sondeuses connues reside dans les depenses
improductives necessitees par les operations auxiliaires liees au
rajout vertical des tiges de forage, consistant a remonter le train de
tiges de la hauteur d'une tige constitutive, a extraire la tige
d'entratnement de la table de rotation, a desolidariser la tige
d'entratnement d'avec le train de tiges, a eloigner la tige
d'entrainement avec les raccords tournants de la bouche du forage, a
soulever et a solidariser la tige de forage suivante avec le train de
tiges, a redescendre le train de tiges dans le forage, a ramener la
tige d'entrainement a la bouche du forage et, enfin, a la solidariser
avec le train de tiges.
Les operations liees a l'eloignement de la tige d'entrainement avec le
raccord par rapport a la bouche du forage et a son retour a cette
bouche sont celles qui exigent le plus de main-d'oeuvre et le plus de
temps dans les sondeuses connues.
On s'est donc propose de creer une sondeuse pour le forage par
rotation, dans laquelle la conception de la sonde serait telle qu'elle
permettrait de supprimer la remontee de la pulpe au-dessus de la
bouche du forage de la hauteur de la course par cycle de la sonde et,
de la sorte, d'accroitre la vitesse operatoire et le rendement de la
sondeuse.
Ce probleme est resolu du fait que, dans la sondeuse pour le forage
par rotation avec circulation inverse, du type comprenant un train de
tiges accouple a sa partie inferieure a un trepan, et a sa partie
superieure, par l'intermediaire d'une tige d'entratnement, a un
raccord tournant qui est relie a une pompe de forage et a un
compresseur pour l'injection de liquide et d'air dans le forage et la
mise en circulation du liquide, a une table ou un appareil de rotation
pour la transmission du couple moteur au train de tiges, et a un
flexible de retour pour l'evacuation de la pulpe, il est prevu,
d'apres l'inven- tion, un dispositif pour l'evacuation de la pulpe,
comprenant un corps annulaire creux avec une lumiere circulaire dans
sa paroi interieure, monte sur une douille pouvant tourner par rapport
a lui et ayant un trou radial situe en regard de ladite lumiere, la
tige d'entratnement passant a travers ladite douille avec possibilite
de coulissement axial et ayant une rainure longitudinale dont la
longueur est plus grande que sa course, ainsi qu'une tubulure
telescopique montee a l'interieur de la tige d'entrainement, un bout
de cette tubulure etant raccorde au bout de la tige d'entrainement
situe du cote du train de tiges, de telle facon qu'elle soit en
communication avec le canal du train de titres, son second bout
portant un coude dont un bout passe a travers la rainure longitudinale
de la tige d'entratnement et est fixe dans le trou radial de la
douille, en mettant ainsi en communication le canal du train de tiges
avec la cavite du dispositif pour l'evacuation de la pulpe, lequel est
equipe d'une tubulure de retour mise en communication avec le flexible
d'evacuation de la pulpe, et la longueur des elements dela tubulure
telescopique etant telle que sa longueur totale en extension soit
egale a la course de la tige d'entrainement,
Une telle realisation de la sondeuse pe7tMet de monter le dispositif
pour l'evacuation de la pulpe de telle facon que, au cours du forage,
il soit a proximite de la bouche du forage, et de supprimer la la
sorte les depenses d'energie improductives liees a la remontee de la
pulpe au-dessus de la bouche du forage jusqu'au raccord tournant,
ainsi qu'a sa transmission du raccord tournant au decanteur par le
flexible de retour.
Grtce a l'invention, les depenses d'energie peuvent etre abaissees de
1,1 a 1,5 fois, selon la profondeur prevue du forage, et la
vitesseqperatoire de la sondeuse augmente par suite de la reduction de
la hauteur moyenne de remontee de la pulpe au cours du forage. En
outre, en cas de remonteeperascension a l'air, le fonctionnement de
l'emulseur d'ascension a l'air sera optimal, avec une consommation
minimale d'air comprime pourla remontee d'un metre cube de pulpe.
Il est avantageux, dans le cas d'une sondeuse a table de rotation
entourant la tige d'entrainement et agissant sur celle-ci par
l'intermediaire d'un coussinet scinde pour l'entratner en rotation, de
realiser la tige d'entratnement de section ronde sur toute sa longueur
et de la placer avec excentration par rapport a l'axe de rotation du
train de tiges, de placer le coussinet dans la table de rotation avec
excentration par rapport a la tige d'entratnement, de telle facon que
son axe de rotation soit confondu avec l'axe de rotation du train de
tiges, et de realiser la rainure longitudinale de la tige
d'entrafnement du cbt ou son rayon de rotation est le plus petit par
rapport a l'axe du train de tiges, de doter la partie du coussinet
orienhlevers la rainure de la tige d'entrainement, d'une saillie
s'engageant dans la rainure et cooperant avec elle pour transmettre le
couple moteur a la tige d'entratnement, ainsi que d'equiper la table
de rotation de moyens assurant le possitionnement du dispositif pour
l'evacuation de la pulpe sur elle.
Une telle realisation de la tige d'entratnement et le positionnement
du dispositif pour l'evacuation de la pulpe permettent d'accroltre la
capacite de charge du tube d'entratnement tout en reduisant son
encombrement a un minimum, ainsi que d'elever la fiabilite de la
sonde.
Il est souhaitable, dans le cas d'une sondeuse a appareil de rotation
mobile, equipee d'une broche d'entratnement accouplee a l'arbre du
raccord tournant pour la transmission du couple moteur a la tige
d'entrai- nement et d'un porte-tiges entourant la tige d'entrainement
et fixe au-dessus de la bouche du forage, d'equiper le porte-tiges de
moyens assurant le positionnement du dispositif pour l'evacuation de
la pulpe sur lui.
Le positionnement du dispositif pour l'evacuation de la pulpe
au-dessus du porte-tiges, qui est fixe au mat de la sondeuse
directement au-dessus du forage, permet de rapprocher au maximum le
dispositif pour l'evacuation de la pulpe.de la bouche du forage, et
par cela-meme, d'ameliorer les regimes de circulation, d'accrottre la
vitesse operatoire de la sondeuse, d'abais ser les depenses d'energie
et d'augmenter le rendement de la sondeuse.
Il est avantageux aussi que la tubulure de retour soit reliee au
flexible de retour par l'intermediaire d'une tubulure de raccordement,
fixee au flexible de retour, dans lequel la tubulure est engagee avec
un joint d'etancheite, en formant ainsi une jonction a demontage
rapide.
Une telle realisation permet de supprimer les operations auxiliaires
et les depenses de main-d'oeuvre liees a la montee et a la descente du
flexible de retour, dont la longueur dans les installations connues
depasse 15 a 20 metres.
Il est souhaitable d'equiper la tige d'entratnement, a sa partie
inferieure, d'un dispositif de rajout horizontal des tiges de forage,
realise sous la forme de deux elements tubulaires, lies entre eux par
une articulation, l'un des elements etant adapte pour la fixation a la
tige d'entrainement, et l'autre, au train de tiges, ainsi que d'une
tubulure coulissante placee dans ces elements et adaptee pour occuper
deux positions, dans l'une desquelles elle se trouve engagee dans les
deux elements tubulaires en assurant leur verrouillage relatif rigide
et en mettant les tiges de forage en communication avec la tige
d'entrainement, et que dans l'autre position, elle soit degagee de
l'un des elements en permettant le basculement relatif d'un element
par rapport a l'autre autour de l'articulation.
Le fait que la tige d'entratnement soit equipe d'un dispositif de
rajout horizontal permet de supprimer les operations auxiliaires
exigeant le plus de main-d'oeuvre et liees a l'eloignement lateral du
raccord tournant et de la tige d'entralnement par rapport a la bouche
du forage.
Il est aussi avantageux de monter fixe sur la tubulure coulissante du
dispositif de rajout horizontal des tiges de forage, un piston
annulaire cooperant avec la surface interieure de l'un des elements
tubulaires, sur lequel est realisee une saillie annulaire limitant la
chambre annulaire situee au-dessous du piston et communiquant avec une
conduite pour sa liaison par l'intermediaire du raccord tournant a un
compresseur, afin de degager la tubulure coulissante de l'autre
element tubulaire quand l'air comprime est admis dans la chambre
situee au-dessous du piston, la tubulure coulissante etantdotee d'un
systeme a ressort pour son reengagement dans l'autre element tubulaire
quand l'air comprime n'est plus admis a la chambre situee au-dessous
du piston.
Une telle realisation du dispositif pour le rajout horizontal permet
de co mmander le processus de verrouillage et deverrouillage du
dispositif automatiquement, par admission et coupure de l'admission
d'air comprime.
Il est recommande de monter a l'exterieur de la tubulure coulissante
un manchon d'accouplement coulissant, cooperant avec le systeme a
ressort et la tubulure coulissante pour son retour a la position
accouplee au second element tubulaire, un chambrage etant realise dans
ce second element tubulaire et le bout inferieur du manchon venant se
loger dans ce chambrage lors de l'accouplement des elements tubulaires
entre eux.
Le fait d'equiper la tubulure coulissante d'un manchon d'accouplement
sollicite par des ressorts assure un fonctionnement fiable du
dispositif, grace au fait que le manchon d'accouplement est separe de
la tubulure coulissante assurant la fermeture etanche.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, details et avantages
de celle-ci apparattront mieux a la lumiere de la description
explicative qui va suivre de differents modes de realisation donnes
uniquement a titre d'exemples non limitatifs, avec references aux
dessins non limitatifs annexes dans lesquels::
- la figure 1 represente une vue d'ensemble d'une sondeuse conforme a
l'invention, avec sa table de rotation
- la figure 2 represente une vue d'ensemble d'une sondeuse conforme a
l'invention, avec son appareil de rotation mobile
- la figure 3 montre la position de la sonde a la fin de la course de
la tige d'entratnement
- la figure 4 represente une vue d'ensemble de la sonde avec coupe
longitudinale partielle
- la figure 5 represente la tige d'entratnement en coupe longitudinale
- la figure 6 represente une coupe suivant VI-VI de la figure 5
- la figure 7 represente une vue en coupe du systeme de positionnement
du dispositif pour l'evacuation de la pulpe dans le porte-tiges
- la figure 8 represente une coupe suivant VIII
VIII de la figure 2
- la figure 9 represente une vue d'ensemble d'un dispositif de rajout
horizontal a commande nanuelle
- la figure 10 represente une vue d'ensemble d'un dispositif de rajout
horizontal a commande pneumatique
- la figure Il represente une coupe suivant XI-XI de la figure 10,
l'articulation etant montee convention nellesenten position rabattue
- la figure 12 represente schematiquement un trepan a ejecteur
incorpore, avec coupe partielle.
La sondeuse faisant l'objet de l'invention est destinee au forage avec
circulation inverse assuree par differents systemes de pompage: a
l'aide de trompes a water et de systemes d'ascension a l'air, la
trompe a water etant realisee sous forme d'un ejecteur annulaire situe
dans le trepan et relie par une conduite via la tige d'entratnement a
un raccord tournant, et l'emulseur d'ascension a l'air etant fixe au
train de tiges.
La trompe a water est utilisee jusqu'au chargement optimal dudit
emulseur dans le forage.
La sondeuse conforme a l'invention, a table de rotation, comprend un
compresseur 1 (figure 1), une pompe 2 de forage, une table 3 de
rotation entourant la tige 4 d'entrainement et a la partie superieure
de laquelle est assemble un raccord tournant 5 (tete d'injection)
raccorde par des flexibles au compresseur i et a la pompe 2 de forage.
Le raccord tournant 5 est suspendu au moufle mobile de la sondeuse et
mis en communication avec le train 6 de tiges par la tige 4
d'entrainement.
Un dispositif 7 pour l'evacuation de la pulpe est monte sur la table 3
de rotation.
Dans le cas d'une sondeuse a appareil 8 (figure 2) de rotation mobile,
l'engin comporte un porte-tiges 9.
Au cours du forage, a chaque rallongement du train 6 de tiges, le
raccord tournant 5 effectue une course de sa position haute (figure i)
a sa position basse (figure 3).
Pendant le forage, le dispositif 7 pour l'evacuation de la pulpe reste
en permanence au-dessus de la table de rotation
(figure 1) ou au-dessus du porte-tiges (figure 2), aussi la distance
parcourue par la pulpe du front de taille au decanteur est-elle
minimale. De ce fait, les depenses d'energie et de liquide de
circulation pour la remontee de la pulpe du front d'attaque du forage
sont reduites.
Dans les sondeuses connues, le deplacement de la pulpe de la bouche du
forage jusqu'au raccord tournant de pulpe, c'est-a-dire au-dessus du
forage, entraine des depenses supplementaires d'energie et de liquide
de circulation, depenses qui sont en substance improductives.
Selon la profondeur du forage et la hauteur de remontee de la pulpe
au-dessus de la bouche du forage, la reduction des depenses
improductives peut atteindre 15 a 50 percent des depenses totales. En
outre, la reduction de la hauteur de remontee de la pulpe au-dessus du
niveau du liquide de circulation dans le forage accrott le rendement
de la sondeuse, et celle-ci fonctionnera a un regime optimal.
Le dispositif 7 pour l'evacuation de la pulpe comprend un corps 10
(figure 4) avec une lumiere circulaire Il dans sa paroi interieure, et
une douille 12 qui est montee sur des paliers et a un trou radial 13
realise en regard de la lumiere 11.
La tige 4 d'entrainement passe a travers la douille 12 et a Une
rainure longitudinale 14 debouchante. La longueur de la rainure 14
correspond a la course de la tige 4 d'entrainement.
La tige 4 d'entrainement est equipe dtune tubulure t8lescopique 15
(figure 5) placee a l'interieur et constituee par des elements 16, 17,
18. L'element 16 est solidaire du bout inferieur de la tige 4
d'entrainement et mis en communication avec le train 6 de tiges.
L'element 18 est assemble a un bout d'un coude 19 dont le second bout
est engage dans la rainure longitudinale 14 et fixe dans le trou
radial 13 de la douille 12.
La longueur des elements de la tubulure telescopique 15 en extension
est egale a la longueur de course de la tige 4 a'entrainement. Ceci
rend possible la course de la tige 4 d'entrainement avec position fixe
du dispositif 7 pour l'evacuation de la pulpe a un niveau determine
au-dessus de la bouche du forage, ce qui accroit la fiabilite de la
sondeuse.
La sondeuse a table de rotation est equipee d'un coussinet 20 (figure
5) qui entoure la tige 4 d'entrainement et transmet le couple moteur
de la table 3 de rotation a la tige 4 d'entrainement.
La tige 4 d'entrainement est excentree par rapport a l'axe de rotation
du train 6 de tiges.
Le coussinet 20 (figure 6) est emboite dans la table 3 de rotation
avec excentation par rapport a la tige 4 d'entrainement, de telle
facon que son axe de rotation coincide avec l'axe de rotation du train
de tiges, et la rainure longitudinale 14(figure 4) est realisee du
cbte du plus petit rayon de rotation par rapport a l'axe du train 6 de
tiges.
La partie du coussinet 20 qui est situee vis-a-vis de la rainure
comporte une saillie 21 (figure 6) qui s'engage dans la rainure
longitudinale 14.
La disposition excentree de la tige 4 d'entrarne- ment et du coussinet
20, ainsi que la saillie 21 du coussinet 20, assurent la transmission
du couple moteur a la tige 4 d'entrainement, dont l'encombrement est
reduit a un minimum et qui est de section ronde.
Sur la table 3 de rotation est fixe un mecanisme 22 de positionnement
du dispositif 7 (figures 4, 7) pour l'evacuation de la pulpe,
comprenant des butees 23 (figure 7) a ressort.
Dans les sondeuses a appareil 8 (figure 2) de rotation mobile, la tige
24 d'entrainement peut etre disposee concentriquement par rapport a
l'axe de rotation du train de tiges (figure 8).
L'appareil 8 (figure 2) de rotation comporte une broche 25
d'entrainement, accouplee a l'arbre 26 du raccord tournant pour la
transmission du couple moteur au train 6 de tiges.
Le dispositif 7 (figure 4) pour l'evacuation de la pulpe comporte une
tubulure 27 de retour, qui, pendant le forage, est engage dans une
tubulure de raccordement 28 fixee au flexible 29 de retour. Le
flexible 29 de retour et la tubulure 28 de raccordement sont fixes a
la table 3 de rotation ou au porte-tiges 9- (figure 2), ce qui permet
de reduire au maximum le parcours de la pulpe du front de taille du
forage au decanteur.
Dans les sondeuses a appareil de rotation mobile (figure 2), le
parcours de la pulpe du front de taille du forage au decanteur est
notablement reduit, car, dans de telles sondeuses, le porte-tiges est
monte directement au-dessus de la bouche du puits, et il devient
possible d'avoir un parcours minimal du front de taille du forage au
decanteur, c'est-a-dire de supprimer completement les depenses
improductives, ainsi que d'assurer des conditions optimales pour
l'utilisation des systemes de circulation, surtout pour
l'utilisationdhsybme dbscenssn a l'air. Le debit specifique du systeme
d'ascension a l'air est plus grand que celui des systemes connus de
1,5 a 2 fois, selon la profondeur du forage, et le rendement de toute
la sondeuse s'accroit.
La tubulure 28 (figure 4) de raccordement comporte un element 30
d'etancheite.
La tige 4, 24 d'entrainement est equipee a sa partie inferieure d'un
dispositif 31 (figures 1, 2) de rajout horizontal des tiges de forage.
Ce dispositif 31 (figure 9) se compose de deux elements tubulaires 32,
33 lies l'un a l'autre par une articulation 34.
L'element tubulaire superieur 32 est solidaire de la tige 4, 24
d'entrainement, et l'element tubulaire inferieur 33 est assemble au
train 6 de tiges. A l'interieur des elements tubulaires 32, 33 il y a
une tubulure coulissante 35 pouvant occuper deux positions lors de
l'utilisation.
Dans l'une de ces positions, elle verrouille ensemble les daux
elements 32, 33 en les bloquant en position l'un par rapport a
l'autre, et met le train de tiges en communication avec la tige
d'entrainement. Dans l'autre ppsition, la tubulure 35 est degagee de
l'element tubulaire superieur 32,ce qui permet leur basculement autour
de l'articulation 34.
L'articulation 34 est constituee par un axe d'assemblage 36 liant les
oeillets des elements 32, 33.
La tubulure coulissante 35 est rappelee par un ressort 37.
L'emploi d'un dispositif de rajout horizontal rend la sonde de la
sondeuse conforme a l'invention universelle pour les sondeuses a table
de rotation et a appareil de rotation mobile, car les sondeuses
connues a table de rotation sont adaptees seulement pour le rajout
vertical, tandis que dans les sondeuses a appareil de rotation seul le
rajout horizontal des tiges de forage est possible.
Quand les sondeuses a appareil de rotation mobile sont equipees d'une
tige d'entrainement, les procedes connus de rajout horizontal par
jonction articulee de la broche d'entrainement avec l'arbre de la tete
d'injection sont inapplicables, car ensemble constitue par une tige de
forage et la tige d'entrainement a une grande longueur, ce qui
complique la remontee de la tige d'entrai- nement avec la tige de
forage et leur amenee au-dessus du porte-tiges.
Le rajout horizontal des tiges de forage reduit les depenses
improductives de temps et de travail liees a l'eloignement de la tige
d'entrainement avec les raccords tournants par rapport a la bouche du
forage et au degagement de l'espace au-dessus de la table de rotation
pour le levage des tiges de forage et leur reunion au train de tiges.
La reduction des depenses de temps et de travail comparativement aux
sondeuses connues est de 10 a 15 96 des depenses totales, ce qui
assure une augmentation correspondante de la vitesse pratique moyenne
de forage de la sondeuse.
Le dispositif de rajout horizontal peut etre realise a manoeuvre
automatique (figures 10, 11). Dans ce cas, il comporte une tubulure
coulissante 38 (figure 10) portant un piston annulaire 39. L'element
superieur 40 du dispositif est realise a sa partie superieure sous la
forme d'un cylindre avec une saillie annulaire cooperant avec le
piston annulaire 39 et la tubulure coulissante 38 et constituant une
chambre annulaire 41 au-dessous du piston, avec laquelle communique
une conduite 42 d'air.
La tubulure coulissante 38 est equipee d'un systeme elastique de
rappel sous la forme d'un ressort 43, et d'un manchon coulissant 44
d'accouplement, qui est monte sur la tubulure coulissante 38 avec jeu.
Quand la tubulure 38 passe de sa position haute a sa position basse,
le manchon 44 d'accouplement s'engage dans un chambrage cylindrique 45
de l'element inferieur 46, en verrouillant positivement l'element
superieur 40 et l'element inferieur 46; la partie inferieure de la
tubulure coulissante 38 s'engage dans un chambrage cylindrique 47, en
rendant etanche l'accouplement a l'aide de ses elements d'etancheite.
Les articulations 48 (figure 11) du dispositif sont equipees de
raccords tournants 49. Elles sont engagees sur des tourillons 50 sur
lesquels elles peuvent tourner.
Les tourillons 50 ont une chambre 51 qui est reliee a la conduite 42
d'air par une tubulure 52.
A partir des chambres 51, l'air passe a travers les raccords tournants
49 et par les tubulures 53 pour aller a la conduite 54 d'air du train
6 de tiges,
Chaque tubulure 53 est solidaire du raccord tournant 49.
Grace au raccords tournants 49 des articulations 48, le couple moteur
est transmis au train 6 de tiges par les articulations 48, qui
permettent des angulations sans fuites d'air.
La commande automatique du dispositif de rajout horizontal accroit la
cadence des rajouts et supprime la commande manuelle. De plus, grace
aux raccords tournants des articulations, divers fluides de
circulation, notamment de l'air comprime et des liquides de
circulation, peuvent etre injectes d'une maniere sure dans le forage a
travers les articulations.
Le train 6 de tiges est accouple au trepan 55
(figure 12) qui est muni d'un ejecteur annulaire 56. Le train 6 de
tiges porte un emulseur 57 d'ascension a l'air.
L'ejecteur 56 fait-office de trompe a water. Il est relie a la pompe 2
de forage par une conduite de pression 59, par l'intermediaire du
raccord tournant 5.
L'emulseur 57 est relie ab conduite 54 et au compresseur 1 par les
tubulures 53, 52, la chambre 51, la conduite 58 (figure 6) de pression
et le raccord tournant 5.
La sondeuse decrite fonctionne dela facon suivante.
La tige 4 (figure 1) d'entrainement accouplee par son bout superieur
au raccord tournant 5 (tete dtinjec- tion) et equipee d'un dispositif
7 pour l'evacuation de la pulpe est engagee dans la table 3 de
rotation, dans le cas d'une sondeuse a table de rotation.
Dans les sondeuses a appareil 8 (figure 2) de rotation mobile, la tige
24 d'entrainement equipee d'un raccord tournant 5 et d'un dispositif 7
pour l'evacuation de la pulpe et accouplee a la broche 25 de
l'appareil 8 de rotation par l'intermediaire de l'arbre 26 du raccord
tournant 5,est suspendue au-dessus du porte-tiges 9.
Le trepan 55 suspendu au prealable a la table 3de rotation (ou au
porte-tiges 9) est accouple a la partie inferieure de la tige 4 ou 24
d'entrainement.
Avant le commencement du forage, le decanteur 60 est rempli de liquide
de circulation. Pour l'amorcage du forage, on creuse au prealable un
trou pour le trepan 55 et on met ce trou en communication avec le
decanteur 60.
Apres mise en place du dispositif 7 d'evacuation de la pulpe au-dessus
de la table 3 de rotation (ou du porte-tiges 9), positionnement a
l'aide des mecanismes 22 de positionnement, et mise en communication
de la tubulure 27 de retour avec le flexible 29 de retour a l'aide
de'la tubulure 28 de raccordement, on met la pompe 2 de forage en
marche.
La pompe 2 de forage refoule le liquide de circulation sous pression
dans la conduite 59 qui la transmet a l'ejecteur 56. Le liquide de
circulation sortant de l'ejecteur 56 passe par le canal du train 6 de
tiges, la tubulure telescopique 15, le coude 19, la cavite du corps
annulaire 10, le dispositif 7 pour l'evacuation de la pulpe, la
tubulure 27, la tubulure 28 de raccordement et le flexible 29, pnur se
deverser dans le decanteur 60, d'ou il va au forage.
Apres etablissement de la circulation inverse, on met en marche la
table 3 (ou l'appareil mobile 8) de rotation et on commence le forage,
qui continue jusqu'a une profondeur egale a la course de la tige 4, 24
d'entrainement.
Les debris de roche forment avec le liquide de circulation une pulpe
qui, sous l'action de la circulation inverse, remonte par le train 6
de tiges, passeur le dispositif 7 pour l'evacuation de la pulpe, les
tubulures 27, 28 et le flexible 29 de retour, et arrive dans le
decanteur 60. Dans le decanteur 60, les debris se deposent tandis que
le liquide de circulation arrive dans l'espace autour du train de
tiges 6.
Au fur et a mesure que la profondeur du forage augmente, le raccord
tournant se deplace progressivement de sa position haute (figure 1) a
sa position basse (figure 3). La tige 4 (ou 24) d'entrainement descend
dans la table 3 de rotation (ou le porte-tiges 9) d'une valeur
correspondant a sa course totale, et la tubulure telescopique 15 est
mise en extension maximale a joints etanches, en transmettant la
pulpe, via le coude 19, au dispositif 7 pour ltevacuation de la pulpe,
qui reste fixe pendant le forage. De la sorte, la pulpe va du front de
taille du forage au decanteur 60 par le plus court chemin.
La course utile de la tige 4, 24, d'entrainement et la longueur de la
rainure longitudinale 14 sont egales a la longueur de la tubulure
telescopique 15 quand tous ses elements (16, 17, 18) sont en extension
et arret8s dans cette position par des ergots 61 (figure 5) de
retenue, engages dans des rainures longitudinales correspondantes
realisees a la surface des elements 16, 17.
Apres forage d'une longueur de course de la tige 4, 24 d'entrainement,
on l'extrait de la table 3 de rotation (du porte-tiges 9), on remonte
le trepan 55 et on le maintien en position soulevee.
On accouple au tube 4, 24 d'entrainement le dispositif 31 de rajout
horizontal des tiges de forage et, a l'aide de ce dispositif, on
effectue la jonction de la premiere tige de forage. Pour cela, on
degage au prealable la tubulure coulissante 35 (figure 9) de l'element
tubulaire superieur 32, a l'aide des poignees, puis, apres avoir
bascule l'element tubulaire inferieur 33 de 70 a 80, on fixe a
celui-ci la tige de forage.
Dans la variante a commande automatique de la tubulure 38 (figure 10)
suspendue, a l'aide-dlun robinet 62 (figures 1, 2) de distribution, on
admet l'air comprime dans la chambre 41 (figure 10) au-dessous du
piston. Le piston annulaire 39 se deplace en entrai- nant la tubulure
coulissante 38 et le manchon 44 d'ac couplement jusqu'a la position
haute0 L'extremite inferieure de la tubulure coulissante 38 sort du
cham brage cylindrique 47, et le manchon 44 sort du chambrage
45, en deverrouillant l'element superieur 40 par rapport a l'element
inferieur 46.
Apres fixation de la tige de forage a ltelement inferieur 33 du
dispositif 31 de rajout, on souleve la tige d'entrainement 4, 24
conjointement avec le dispositif 31 de rajout et la tige de forage
au-dessus de la table 3 de rotation (du porte-tiges 9). Lors de ce
soulevement, quand le dispositif 31 (figure 9) de rajout horizontal
vient occuper sa position verticale, la tubulure coulissante 35
remonte jusqu'a sa position haute sous l'action du ressort 37 et
verrouille ensemble les elements 32 et 33. Dans la variante a commande
automatique (figure 10), apres rajout dela tige de forage, on coupe
l'admission d'air comprime a la chambre 41.
Quand le dispositif de rajout se trouve en position verticale, le
ressort 43 place au-dessus du manchon 44 d'accouplement deplace la
tubulure coulissante 38 conjointement avec le manchon 44
d'accouplement jusqu'a la position basse, a laquelle l'extremite
inferieure de la tubulure coulissante 38 s'engage dans le chambrage
cylindrique 47, et le manchon 44, dans le chambrage 45, ce qui assure
l'obturation etanche exterieure et l'ac- couplement rigide des
elements 40, 46 du dispositif 31 de rajout horizontal.
Apres forage sur une longueur egale a celle de la tige de forage et du
dispositif 31 de rajout, on rajoute la tige de forage suivante, et
ainsi de suite.
Le forage a l'aide d'une trompe a water sous la forme d'un ejecteur 56
continue jusqu'a la profondeur a laquelle il est possible de mettre en
action la remontee de la pulpe par le procede d'aecension a l'air.
Pour le forage avec remontee de la pulpe par ce procede, on inSecte
l'air comprime fourni par le compresseur 1, via le raccord tournant 5
et les tubes 58 d'air.
Dans la variante a commande manuelle du dispositif 31 de rajout
horizontal, ceci s'effectue au moyen de flexibles (non representes) et
par la conduite 54 sur le train 6 de tiges, allant jusqu'au melangeur
57 d'ascension a l'air.
L'air comprime arrivant a travers le melangeur 57 dans le canal du
train 6 de tiges cree une difference de pression entre le canal des
tiges et l'espace autour des tiges, sous l'effet de laquelle la pulpe
du front de taille passe a travers les lumieres du trepan 55 et monte
jusqu'au dispositif 7 pour l'evacuation de la pulpe, qui la transmet
au decanteur 60.
Vu que, pendant le forage, le dispositif pour l'evacuation de la-pulpe
se trouve directement au-dessus de la table 3 de rotation (ou
au-dessus du porte-tiges 9), le chemin parcouru par la pulpe est
minimal et les pertes pour la remontee de la pulpe du front de taille
ne sont proportionnelles quta la profondeur du forage. Le systeme
d'ascension a l'air fonctionne au regime optimal, car la hauteur de
remontee de la pulpe ne depasse la profondeur du forage que dyne
valeur insignifiante, surtout dans la variante a appareil de rotation
mobile (figure 2).
En cas d'utilisation du dispositif de rajout horizontal des tiges de
forage a commande automatique (figure 10), l'air comprime est transmis
a la conduite 54 d'air par l'intermediaire de la tubulure 53 assemblee
au raccord tournant 49, celui-ci etant en communication avec la cavite
51 du tourillon 50, qui est reliee a la conduite 58 d'air par la
tubulure 52.
Le train 6 de tiges comporte des emulseurs 57 a air comprime qui sont
intercales au fur et a mesure du forage.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1.- Sondeuse pour le forage par rotation avec circulation inverse,
comprenant un train (6) de tiges, accouple a sa partie inferieure a un
trepan (55), et a sa partie superieure, par l'intermediaire d'une tige
(4, 24) d'entrainement, a un raccord tournant (5) qui est relie a une
pompe (2) de forage et a' un compresseur (1) pour l'injection de
liquide et d'air dans le forage et la mise en circulation du liquide,
a une table (3) ou un appareil (8) de rotation pour la transmission du
couple moteur au train de tiges, et a un flexible (29) de retour pour
l'evacuation de la pulpe, caracterisee en ce quelle est equipee d'un
dispositif (7) pour l'evacuation de la pulpe, comprenant un corps
annulaire creux (10) avec une lumiere circulaire (11) dans sa paroi
interieure, monte sur une douille (12) pouvant tourner par rapport a
lui et ayant un trou radial (13) situe en regard de la lumiere (11),
la tige (4, 24) d'entrainement passant a travers ladite douille (12)
avec possibilite de coulissement axial et ayant une rainure
longitudinale (14) dont la longueur est plus grande que sa course,
ainsi qu'unie tubulure telescopique (ils) montee a l'interieur de la
tige (4, 24) d'entrainement, un bout de cette tubulure (15) etant
raccorde au bout de la tige (4, 24) d'entrainement situe du cbte du
train (6) de tiges, de telle facon qu'elle soit en communication avec
le canal du train (6) de tiges, son second bout portant un coude (19)
dont un bout passe a travers la rainure longitudinale (14) de la tige
(4, 24) d'entrafnement.at estfixe dans le trou radial (13) de la
douille (12), en mettant ainsi en communication le canal du train (6)
de tiges avec la cavite du dispositif (7) pour l'evacuation de la
pulpe, lequel est equipe d'une tubulure de retour (27) mise en
communication avec le flexible (29) d'evacuation de la pulpe, et la
longueur des elements de la tubulure telescopique (15) etant telle que
sa longueur totale en extension soit egale a la course de la tige (4,
24) d'entrainement.
2.- Sondeuse selon la revendication 1, a table (3) de rotation
entourant la tige (4) d1entrainement et agissant sur celle-ci par
l'intermediaire d'un coussinet scinde (20) pour l'entrainer en
rotation, caracterisee en ce que la tige (4) d'entrainement est de
section ronde sur toute sa longueur et qu'elle est placee avec
excentration par rapport a l'axe de rotation du train (6) de tiges,
que le coussinet (20) est place dans la table de rotatbn avec
excentration par rapport a la tige (4) d'entrainement, de telle facon
que son axe de rotation soit confondu avec l'axe de rotation du train
(6) de tiges, et que la rainure longitudinale (14) de la tige (4)
d'entrainement est realisee du ctte ou son rayon de rotation est le
plus petit par rapport a l'axe du train (6) de tiges, que la partie du
coussinet (20) faisant face a la rainure (14) de la tige
d'entrainement est dotee d'une saillie (21) 'engageant dans la rainure
(14) et cooperant avec elle pour transmettre le couple moteur a la
tige (4) d'entrainement, la table (3) de rotation etant equipee de
moyens (22) assurant le positionnement du dispositif (7) pour
l'evacuation de la pulpe sur elle.
3.- Sondeuse selon la revendication 1, a appareil de rotation mobile
(8) equipe d'une broche (25) dtentrat nement qui est accouplee a
l'arbre (26) du raccord tournant pour la transmissiondh couple moteur
a la tige (24) d'entrainement, et d'un porte-tiges (9) entourant la
tige (24) d'entrainement et fixe au-dessus de la bouche du forage,
caracterisee en ce que le porte-tiges (9) est equipe de moyens (22)
permettant de positionner sur lui le dispositif (7) pour l'evacuation
de la pulpe.
4.- Sondeuse selon l'une des revendication 1, 2 et 3, caracterisee en
ce que la tubulure (27) de retour est reliee au flexible (29) de
retour par l'intermediaire d'une tubulure de raccordement (28) fixee
au flexible (29) de retour et dans laquelle la tubulure (27) est
engagee avec un joint d'etancheite en formant ainsi une jonction a
demontage rapide. 5.
5.- Sondeuse selon l'une des revendications 1, 2 et 3, caracterisee en
ce que la tige (4, 24) a'entrainement est equipee, a sa partie
inferieure, d'un dispositif (31) de rajout horizontal des tiges de
forage, realise sous la forme de deux elements tubulaires (32, 33)
lies entre eux par une articulation (36), l'un (32) de ces elements
etant adapte pour Entre fixe a la tige (4, 24) d'entraine- ment, et
l'autre element (33), au train (6) de tiges, ainsi que d'une tubulure
coulissante (35) placee dans ces elements (32, 33) et adaptee pour
occuper deux positions, dans l'une desquelles elle se trouve engagee
dans les deux elements tubulaires (32, 33) en assurant leur
verrouillage mutuel rigide et la mise en communication du train (6) de
tiges avec la tige (4, 24) d'entrainement, et que dans l'autre
position, elle soit degagee de l'un desdits elements en permettant
leur basculement l'un par rapport a l'autre autour de l'articulation
(36).
6.- Sondeuse selon la revendication 5, caracterisee en ce qu'elle
comporte sur la tubulure coulissante (38) du dispositif (31) de rajout
horizontal des tiges de forage, un piston annulaire (39) monte fixe,
cooperant avec la surface interieure de l'un (40) des elements
tubulaires, sur lequel est realisee une saillie annulaire delimitant
la chambre annulaire (41) situee au-dessous du piston et qui est mise
en communication avec une conduite (42) pour sa liaison par
l'intermediaire du raccord tournant (5) au compresseur (1), afin de
degager la tubulure coulissante (38) de l'autre element tubulaire (46)
quand l'air comprime est admis dans la chambre (41) situee au-dessous
du piston, la tubulure coulissante (38) etant dotee d'un systeme a
ressort (43) pour son reengagement dans l'autre element tubulaire (46)
quand l'air comprime n'est plus admis a la chambre (41) situee
audessous du piston.70- Sondeuse selon la revendication 6, caracterise
en ce qu'elle comporte a l'exterieur de la tubulure coulissante (38)
un manchon d'accouplement coulissant (44) cooperant avec le systeme a
ressort (47) et la tubulure coulissante (38) pour son retour en
position d'accouplement avec le second element tubulaire (46), un
chambrage (45) etant realise dans ce second element tubulaire (46) et
le bout inferieur du manchon (44) venant se loger dans ce chambrage
(45) lors de l'accouplement des elements tubulaires (40, 46) entre
eux.
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