FR2788557A1

FR2788557A1 - Procede et installation de forage mecanique a tirant precontraint

Info

Publication number: FR2788557A1
Application number: FR9900384A
Authority: FR
Inventors: Pierre Devaux
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-01-15
Filing date: 1999-01-15
Publication date: 2000-07-21

Abstract

Procédé de forage mécanique selon lequel au moins un outil de forage (6) est déplacé, selon l'axe (2) d'un puits (5) à forer, sous l'action d'un effort de poussée axiale qui lui est appliqué. Préalablement au forage, on met en position dans le sol un tirant (1) mécaniquement résistant à la traction qui s'étend selon ledit axe du puits à forer et au moins sur toute la profondeur prévue pour ledit puits, ce tirant étant ancré par son extrémité enterrée (3) au niveau du fond (4) prévu pour le puits, puis, au cours du forage du puits, le tirant est mis en précontrainte axiale en traction (en 13) par son extrémité libre (7) et on fait progresser l'outil de forage, disposé sensiblement coaxialement au tirant (1), le long du tirant en lui appliquant des efforts de poussée axiale.

Description

PROCEDE ET INSTALLATION DE FORAGE MECANIQUE

A TIRANT PRECONTRAINT

La présente invention concerne des perfectionnements apportés aux procédés et installations de forage mécanique dans lesquels au moins un outil de forage est déplacé, selon l'axe d'un puits à forer, sous l'action d'un effort de poussée axiale qui lui est appliqué. L'invention s'applique tout particulièrement, bien que non exclusivement, au forage de puits ou de galeries de grand diamètres verticaux ou inclinés, utilisés pour l'accès ou l'aérage des mines, pour les cheminées d'équilibre et galeries de barrages hydroélectriques, pour les tunnels ou galeries de tous types et de passage des servitudes en tous genres pour les pieux de fondation et en particulier les gros pieux sécants, et en général le creusement de tous forages, tunnels, galeries ou puits de toute nature, en terrains

stables ou non.

Elle concerne en général tous les forages dans le sol pour les domaines des forages d'eau, des forages miniers, des fondations spéciales, et des puits et tunnels. Elle concerne tout particulièrement le forage des puits verticaux de grand diamètre, de l'ordre de 1 à 6 m et plus, réalisés en descendant, c'est à dire en général

depuis la surface vers le fond.

Les procédés de forage existant actuellement dans le domaine des forages, puits, tunnels et galeries utilisent un ou plusieurs outils rotatifs, avec ou sans percussion, en contact avec le terrain et comportant un système de poussée axiale permettant la pénétration de

l'outil dans le terrain.

L'entraînement en rotation est assuré: - soit par une tête de rotation ou une table de rotation située en tête du puits et transmettant le couple de rotation à l'outil en général par l'intermédiaire d'un train de tiges; la réaction du couple de rotation est reprise, dans ce cas, par une structure en tête de forage; - soit par un moteur de fond transmettant le couple directement à l'outil sur lequel il est, en général, directement fixé; la réaction du couple de rotation est, en général dans ce cas, reprise par des jeux de vérins

munis de patins et prenant appui sur les parois du forage.

La poussée sur l'outil peut être assurée de

différentes manières.

Dans les forages verticaux ou peu inclinés, la poussée axiale est le plus souvent assurée par des masses appliquées sur l'outil. Ces masses sont en général constituées de tiges lourdes, appelées masse- tiges,

installées immédiatement au-dessus de l'outil de forage.

C'est le plus souvent le cas par exemple pour les forages pétroliers ou les forages d'eau; c'est également une

technique employée pour les forages de grand diamètre.

L'installation de ces masses immédiatement sur l'outil permet de toujours maintenir les tiges supérieures en tension. En effet, les tiges comprimées sont immédiatement soumises au flambage et risquent de casser lorsque, pour un effort de compression donné, leur longueur dépasse la longueur critique de flambage, ce qui est presque toujours

le cas en forage profond avec les techniques existantes.

Les installations de forage utilisant des masse-

tiges nécessitent un appareil de forage de capacité élevée pour pouvoir manoeuvrer le poids de l'ensemble des tiges et de l'outil de forage, d'une part, et des masse-tiges, d'autre part, ces dernières pouvant représenter jusqu'à

% du poids de l'ensemble ou plus.

Cette remarque est d'autant plus importante dans les forages de grand diamètre forés en terrains durs qui nécessitent des masses très lourdes pour pouvoir assurer

la pénétration optimale de l'outil.

Les poids des masse-tiges représentent par

ailleurs des coûts de manutention et de transport élevés.

De plus les molettes de forage développées pour atteindre des vitesses d'avancement de plus en plus élevées, notamment dans le domaine des tunneliers, nécessitent des efforts axiaux unitaires de plus en plus

importants pour atteindre ces hauts rendements.

La capacité des appareils de forage ne permet pas aujourd'hui de profiter de ces progrès qui demanderaient des poids sur l'outil très supérieurs et donc des machines beaucoup plus puissantes, donc très coûteuses.

Un autre inconvénient de la technique des masse-

tiges est rencontré dans les premiers mètres de forage tant que la hauteur forée ne permet pas d'installer toutes les masse-tiges nécessaires pour le diamètre et la nature du terrain foré. La vitesse de pénétration dans les premiers mètres est donc faible tant que tout le poids

optimal n'a pu être mis en place.

Enfin, pour respecter des tolérances directionnelles, notamment de verticalité, il est souvent nécessaire de réaliser avant le puits proprement dit un forage dirigé de petit diamètre qui servira de pilote au plateau à molette équipé, à l'avant, d'un élément spécial destiné à suivre le trou-pilote lors de la pénétration de l'outil de grand diamètre. Or ce trou-pilote est difficile à protéger des éboulements entre sa réalisation et le forage en grand diamètre; d'autre part, il est difficile d'assurer que le forage de grand diamètre suivra le pilote, surtout si l'on traverse des terrains à duretés

non régulièrement réparties autour de l'outil.

Néanmoins, dans certains forages très peu profond ou lorsque la faible résistance du terrain ne réclame pas un effort élevé de poussée axiale, cette poussée peut être assurée par un système de vérins développant un effort vers le bas en tête de puits et transmettant cet effort sur l'outil par l'intermédiaire du train de tiges. Ce système est souvent dénommé " pull down ". Une autre application de ce principe se trouve dans certains micro-tunneliers, notamment dans les traversées sous routes ou voies ferrées, o le tube est poussé par des vérins s'appuyant sur la paroi de l'un des puits d'accès. Le tube ayant le diamètre du forage et le

forage étant court, il n'y a pas de risque de flambage.

Les systèmes de forage utilisant le système dit " pull down " ne permettent pas de réaliser des forages profond, car les phénomènes de flambage sur les tiges apparaisse très rapidement du fait de leur grand

allongement en regard des efforts à appliquer sur l'outil.

Ce système est donc limité à des forages de faibles profondeurs ou ne nécessitant pas d'effort élevé sur l'outil ou encore à des forages de petit diamètre o le diamètre des tiges peut être très proche du diamètre du

trou, limitant ainsi le phénomène de flambage.

Enfin la poussée peut être assurée par des vérins longitudinaux "de fond " situés immédiatement derrière l'outil et prenant appui sur les parois du forage par l'intermédiaire d'un jeu de vérins et de patins latéraux. C'est le système utilisé par la plupart des

tunneliers aujourd'hui.

Les systèmes de forage utilisant des moteurs de rotation et des vérins de poussée en fond de forage, systèmes comparables à des tunneliers, sont très sophistiqués et, par conséquent, coûteux à construire et à entretenir. La nécessité, en puits profonds, de forer sous eau ou boue à de grandes profondeurs, donc sous des pressions hydrostatiques élevées, rend par ailleurs leur mise au point et leur maintenance très délicates; Enfin, le risque d'éboulement sur l'outil et ses moteurs et vérins de fond peut, du fait du coût des systèmes au fond, avoir des conséquences financières très élevées. Un système comparable a été essayé à la verticale pour forer des puits profonds avec la même méthode. Malheureusement la remontée des déblais en circulation inverse impose de forer sous eau et des problèmes, non résolus à ce jour, ont été rencontrés pour adapter le matériel à des conditions de pression très sévères liées à la profondeur des forages de plusieurs

centaines de mètres.

Un autre procédé a été développé depuis les années 60 pour forer des puits de grand diamètre, de l'ordre de 1,5 m à 4 m, le plus souvent à usage de puits d'aérage ou d'accès, entre la surface et une galerie ou entre deux galeries, dans les mines. Ce procédé dit du " Raise-borer " ou " Raise-drill ", qui suppose que les terrains forés soient autostables et que les galeries cibles soient accessibles par au moins un autre accès, consiste à forer d'abord en petit diamètre, de l'ordre de 300 mm, un forage dit trou-pilote, réalisé en descendant jusqu'à la galerie cible, depuis la surface ou la galerie supérieure de départ. Lorsque l'outil de petit diamètre a terminé son trou-pilote et débouché dans la galerie cible, il est dévissé de son train de tiges et remplacé par un plateau aléseur de grand diamètre, en général de la dimension du puits fini, plateau équipé de molettes destinées à broyer la roche. Le train de tiges, très résistant, est ensuite entraîné en rotation depuis le haut et une traction est appliquée sur le plateau aléseur qui fore alors à sec en remontant. Le forage est guidé par le trou-pilote réalisé précédemment. Les déblais tombent naturellement dans la galerie inférieure d'o ils sont chargés et évacués par des moyens appropriés jusqu'à l'extérieur, en général par le même accès qui a permis

l'amenée du plateau aléseur.

Le procédé dit du " Raise-drill " est très adapté au forage de puits d'aérage dans les mines en exploitation. La simplicité du principe le rend très

économique dans ce cas.

Toutefois, il nécessite l'existence préalable de galeries pour l'amenée et l'installation de l'aléseur sur le train de tiges et l'évacuation des déblais. Il n'est donc pas possible de forer un premier puits d'accès par cette méthode et encore moins un puits unique. Les travaux de forage par ce moyen du " Raise-drill " ne peuvent commencer qu'après que la galerie a atteint le pied du forage, ce qui ne permet aucun travail simultané, et entraîne donc

un planning de réalisation plus long.

D'autre part ce procédé ne peut être mis en oeuvre que dans les terrains stables car il ne peut forer sous protection de

boue bentonitique en remontant.

Le procédé du " Raise-borer " en descendant ne sera cité que pour mémoire, car il utilise strictement la technique du forage

avec masse-tiges décrit plus haut.

L'invention a donc essentiellement pour but de remédier aux inconvénients ci-dessus exposés des procédés et installations connus et de proposer un moyen de forage perfectionné qui, notamment dans les domaines d'application plus particulièrement envisagés, satisfasse mieux les exigences de la pratique, en particulier en raison d'une conception particulièrement simple qui réduit le poids des équipements nécessaires tout en permettant d'appliquer un effort de poussée accru sur l'outil, et d'obtenir des rendements meilleurs sans aucun matériel complexe dans le

forage proprement dit.

A ces fins, selon un premier de ses aspects, l'invention est relative à un procédé de forage mécanique selon lequel au moins un outil de forage est déplacé, selon l'axe d'un puits à forer, sous l'action d'un effort de poussée axiale qui lui est appliqué, caractérisé en ce que, préalablement au forage, on met en position dans le sol un tirant mécaniquement résistant à la traction qui s'étend selon ledit axe du puits à forer et au moins sur toute la profondeur prévue pour ledit puits, ce tirant étant ancré par son extrémité enterrée au niveau du fond prévu pour le puits, puis, au cours du forage du puits, le tirant est mis en précontrainte axiale en traction par extrémité libre et on fait progresser l'outil de forage, disposé sensiblement coaxialement au tirant, le long dudit tirant, en lui appliquant des efforts de poussée axiale. De préférence, au cours du forage, les efforts de poussée axiale sont appliqués sur l'outil avec reprise de réaction par

traction sur le tirant.

En pratique, le forage est souvent effectué par rotation de

l'outil.

Dans le cas de forage à des profondeurs notables, l'effort de poussée axiale est exercé sur l'outil de forage par l'intermédiaire d'une tige ou d'un train de tiges qui entoure sensiblement coaxialement le tirant, avec possibilité de libre coulissement, et éventuellement de libre rotation vis-à-vis du tirant, la tige ou le train de tiges étant maintenu sensiblement centré par rapport au tirant. De plus, il est possible de faire en sorte que la tige ou le train de tiges soit entraîné en rotation et entraîne l'outil de

forage en rotation.

Avantageusement, la tige ou le train de tiges et le tirant définissent entre eux un espace annulaire suffisant pour autoriser

la remontée des déblais de forage.

En outre, avantageusement également, le tirant est creux et est propre à servir à l'injection d'un fluide sous pression, en

principe de l'air comprimé, pour le pompage des déblais de forage.

Dans une mise en ùvre pratique, le procédé de l'invention comprend les étapes suivantes: tout d'abord, a) on réalise un forage pilote de relativement petit diamètre sur au moins la profondeur prévue du puits à réaliser; b) on introduit dans le forage pilote le tirant mécaniquement résistant à la traction, et on ancre son extrémité au fond du forage pilote puis, c) on raccorde l'extrémité libre du tirant à des moyens de précontrainte axiale en traction propres à raidir l'ensemble du tirant et du train de tiges pendant le forage; d) enfin, on met en action des moyens de poussée associés au train de tiges qui provoquent l'avancement du train de tiges et de l'outil de forage, en même temps éventuellement que le train de

tiges est mis en rotation pour faire tourner l'outil de forage.

Une fois le forage achevé, l'outil est ressorti et un outil de surforage peut être descendu pour desceller l'extrémité ancrée du tirant; le tirant est alors extrait dans son intégralité hors du forage. Si la partie ancrée du tirant, au-delà du fond du forage n'est pas gênante, le tirant peut être sectionné au ras du fond du forage à l'aide d'un outil de coupe descendu à cet effet; le tronçon sectionné du tirant est extrait hors du forage, tandis que

la partie ancrée est laissée à demeure au fond du forage.

Selon un autre de ses aspects, l'invention est relative à une installation de forage mécanique comportant un outil de forage propre à être déplacé selon l'axe d'un puits à forer et des moyens de poussée propres à exercer un effort de poussée axiale sur l'outil pour faire avancer celui-ci au cours du forage, caractérisée en ce qu'elle comprend un tirant précontraint en traction s'étendant selon l'axe du puits à forer, sur au moins toute la profondeur prévue pour celui-ci, le tirant étant ancré par son extrémité enterrée au niveau du fond prévu pour le puits, et en ce que l'outil de forage est disposé sensiblement coaxialement au

tirant.

O10 De préférence, les moyens de poussée axiale sur l'outil de forage sont agencés pour coopérer avec le tirant de manière que la réaction de l'effort de poussée engendrée par lesdits moyens soit

reprise par traction sur le tirant.

En pratique, il est courant que l'outil de forage soit de

type rotatif.

En pratique également, l'installation conmporte une tige ou un train de tiges associé, d'un côté, à l'outil de forage en entourant sensiblement coaxialement le tirant avec possibilité de libre coulissement et éventuellement de libre rotation vis-à-vis du tirant et, de l'autre côté, aux moyens de poussée axiale, et, dans le cas o la tige ou le train de tiges n'entoure pas étroitement le tirant, des moyens de centrage coaxial sont interposés entre la

tige ou le train de tiges et le tirant.

Il est intéressant que la tige ou le train de tiges et le tirant disposés coaxialement soient mutuellement conformés de manière à définir entre leurs surfaces respectives mutuellement en regard un espace annulaire 21 suffisant pour autoriser la remontée

des déblais de forage.

On peut faire en sorte que le tirant soit creux et soit propre à canaliser un fluide sous pression, tel que de l'air

comprirmé, pour le pompage des déblais de forage.

De façon concrète, on prévoit avantageusement que les moyens de poussée axiale de l'outil soient du type vérin fluidique, notarmmnent hydraulique, et comprennent un piston fixe solidaire du tirant au voisinage de l'extrémité libre de celui-ci, un cylindre mobile coaxial au tirant et renfermant le susdit piston, et des moyens d'alimentation en fluide sous pression débouchant dans le cylindre de part et d'autre du susdit piston, ledit cylindre étant solidaire de l'outil ou respectivement de l'extrémité libre de la

tige ou du train de tiges.

Grâce aux dispositions de l'invention, on obtient des moyens permettant d'effectuer un forage dans des conditions optimales, rapides, simples et considérablement moins onéreuses que par le passe. L'effort de poussée communiqué à l'outil peut être généré par un vérin hydraulique peu encombrant, structurellement simple et d'une puissance aussi élevée que souhaitable pour l'attaque de

terrains très durs, y compris en très gros diamètre.

La présence du tirant précontraint en traction assure un guidage parfait de l'outil au cours du forage et le flambage de l'ensemble tirant-train de tiges est évité grâce à la mise en précontrainte en traction du tirant et au centrage du train de

tiges et du plateau de forage autour du tirant.

La réalisation d'un trou pilote dans lequel le plateau de forage est parfaitement guidé est un garant de respect de tolérances sévères de positionnement tant en forage vertical qu'incliné. La position du fond de puits peut être mesurée sur le

tirant avant forage du puits définitif.

Garder le trou-pilote ouvert n'est plus un problème puisqu'il

est protégé par la présence du tirant sur toute la hauteur.

L'effort optimal de poussée peut être appliqué à l'outil dès le début du forage par simple ajustement de la pression du système

de vérin.

Le système garde la possibilité de forer des trous en descendant dans des terrains instables sous protection de boue de forage. Les moyens conformes à l'invention permettent le forage tant

vertical qu'incliné y compris " en remontant ".

La capacité de la foreuse peut être réduite du poids des masse-tiges qui sont remplacées ici par un système de vérin. En raison de l'élimination des poids sur l'outil, les marnuvres sont plus rapides et réclament beaucoup moins d'énergie. Les économies de transport sont importantes, et peuvent être réduites de

plusieurs centaines de tonnes à chaque transfert.

Aucune mécanique complexe n'est installée dans le forage.

Tous les moteurs et les vérins sont situés en tête à l'air et

faciles à entretenir et surveiller.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la

description détaillée qui suit d'un mode de réalisation préféré

donné uniquement à titre d'exemple non limitatif. Dans cette

description, on se réfère aux dessins annexés sur lesquels:

- la figure 1 est une vue schématique d'ensemble d'une installation de forage conforme à l'invention; et - la figure 2 est une vue schématique à échelle agrandie d'une partie de la figure 1; Dans le mode de réalisation préféré illustré à la figure 1, qui semble devoir correspondre à un cas usuel de la pratique, on positionne un tirant 1 mécaniquement résistant à la traction (qui peut être constitué d'une succession de tronçons raccordés bout à bout) selon l'axe 2 du puits à forer. Ce tirant 1 s'étend au moins sur toute la profondeur prévue pour le puits à forer et il est souhaitable qu'il dépasse hors du sol pour faciliter les manipulations décrites plus loin. En outre, le tirant 1 est ancré à

son extrémité enterrée 3 au niveau du fond 4 prévu pour le puits.

Ensuite, et éventuellement après un délai de durée quelconque, au cours du forage du puits 5 à l'aide d'un outil de forage (ou plateau de forage) 6, le tirant 1 est mis en précontrainte axiale en traction par son extrémité libre 7 de manière qu'au cours du forage l'outil de forage 6, disposé sensiblement coaxialement au tirant 1, puisse être poussé pour progresser le long du tirant 1 en étant guidé par celui-ci et sans flambage du tirant et/ou des tiges dont question plus loin. De préférence, les efforts de poussée axiale exercés sur l'outil de forage 6 pour le faire progresser lui sont appliqués avec reprise de la réaction par traction sur le tirant 1. Dans ce cas, non seulement le tirant 1 prépositionné dans l'axe du puits à forer sert au guidage des moyens de forage, mais en outre il contribue positivement à l'avance des moyens de forage en servant de point fixe sur lequel les moyens de poussée peuvent prendre un appui positif. De façon plus précise dans la pratique, on commence par réaliser un forage pilote 8 de relativement petit diamètre (par exemple 200 à 600 rmmn) sur une profondeur au moins égale à celle du puits à obtenir et l'extrémité 3 du tirant est alors ancrée dans le

sol en correspondance avec le fond 4 prévu pour le puits à obtenir.

On peut, à cet effet, donner au forage pilote 8 une longueur excédentaire (au-delà du fond 4 prévu pour le puits) de façon que

l'extrémité 3 du tirant vienne s'y loger et puisse y être ancrée.

Pour respecter des tolérances précises de positionnement, le foragepilote ou trou-pilote 8 peut, si nécessaire, être réalisé

selon une technique de forage dirigé.

Le tirant 1 résistant à la traction est introduit dans le

trou-pilote 8 et scellé dans le fond de celui-ci.

Le tirant peut alors être laissé en attente avec son extrémité supérieure au niveau du sol. Cette extrémité est filetée ou conformée de toute façon appropriée pour permettre son raccordement ultérieur à un ensemble de traction; elle est équipée

d'une protection jusqu'à l'arrivée de la foreuse de grand diamètre.

Après un délai qui peut se prolonger des jours, des semaines ou des mois sans aucun inconvénient puisque le tirant est en place dans le troupilote, l'appareil de forage est installé au droit du

forage à réaliser dont l'axe est matérialisé par le tirant.

Un avant-puits est creusé autour de la tête du tirant pour installer l'outil de forage 6 (par exemple un plateau à molettes); celui-ci dispose d'un passage en son centre pour le tirant. L'outil de forage 6 est mis en place autour du tirant de façon que l'extrémité supérieure de ce dernier dépasse au-dessus de la bride

de raccordement 22.

Dans le cas d'un forage sur une longue distance, une tige ou en général une série de plusieurs tiges (train de tiges) 9 est accouplée à l'outil de forage et s'étend jusqu'à l'air libre. Ces tiges 9 entourent coaxialement le tirant 1 et des centreurs (non visibles) sont interposés entre les tiges et le tirant pour maintenir leur coaxialité. Ces centreurs ont pour rôle de maintenir le train de tiges centré autour du tirant, raidi par sa mise en précontrainte par traction axiale, et d'enempêcher ainsi le flambage

des tiges de forage comprimées.

Dans le cas o l'outil de forage 6 est rotatif, le mouvement de rotation lui est transmis par le train de tiges 9 qui entoure donc le tirant 1 à la fois à libre coulissement et à libre rotation. Le mouvement de rotation est comniuniqué par une table de rotation ou tête de rotation 10 située en surface qui coopère par

exemple avec une tige spéciale de section carrée 11.

Le tirant 1 est alors rallongé d'une longueur suffisante (extrémité 7) pour être raccordé à des moyens 13 de précontrainte axiale en traction destiné à empêcher l'ensemble tirant-train de tiges de prendre une flèche, notarmment en cas de forage incliné et lorsque l'effort de poussée est exercé sur l'outil par

l'intermédiaire du train de tiges.

Dans le cas d'une évacuation des déblais de forage par un fluide sous pression tel que de l'air comprimé (pompage pneumatique), le tirant 1 peut être creux (c'est-à-dire tubulaire), avec une liaison 14 d'amenée de fluide sous pression à ou vers des évents (non montrés) prévus à cet effet. Les déblais peuvent alors refluer dans l'espace annulaire 21 défini entre le tirant et le train de tige qui l'entoure, cet espace annulaire devant être

dimensionné en conséquence.

Une tête tournante 15, située en tête du train de tiges 9 et assurant la transition entre le train de tiges qui peut être rotatif et les moyens de poussée 12 et de précontrainte 13 qui sont fixes en rotation, peut comporter une évacuation 16 des déblais

ainsi remontés.

Les moyens de poussée 12 propres à exercer une poussée sur l'outil de forage 6, éventuellement par l'intermédiaire du train de tiges 9, pour provoquer l'avance de l'outil peuvent avantageusement être constitués sous forme d'au moins un vérin fluidique, de préférence hydraulique, capable de développer des efforts très

élevés tout en ayant un faible volume et un faible poids.

Conme illustré de façon mieux visible à la figure 2, les moyens de poussée 12 comprennent un piston 17 solidaire rigidement du tirant 1. Dans l'exemple représenté le piston 17, unique, est coaxial au tirant 1. Un cylindre 18, coaxial au tirant 1, entoure le piston 17 avec lequel il coopère de façon étanche à libre coulissement axial. Aux extrémités du cylindre 18 sont prévus des moyens de traversée étanche pour le passage du tirant 1. A son extrémité tournée vers l'outil de forage, le cylindre 18 est solidarisé à la partie fixe de la tête tournante 15. Au voisinage de ses deux extrémités, le cylindre 18 est pourvu, respectivement, de deux orifices 19, 20 d'alimentation en fluide sous pression qui sont raccordés à une source de fluide sous pression; les deux orifices 19, 20 sont en correspondance respectivement avec les deux chambres définies dans le cylindre 18 par le piston 17 et sont propres à être alimentés sélectivement (par des moyens sélecteurs non montrés) selon le sens de déplacement souhaité pour l'outil

(vérin à double effet).

Le cylindre 18 possède une longueur qui est au moins égale à la longueur de la course prévue pour l'outil de forage, ou bien à la longueur de la course unitaire de l'outil correspondant à la longueur de la tige accouplée à l'outil ou d'une tige du train de

tiges 19.

Lorsque du fluide sous pression est introduit par l'orifice d'admission inférieur 19 (dans la configuration illustrée) dans la chambre inférieure du vérin, la force axiale due à la pression s'exerce, d'un côté, sur le piston 17 qui, solidaire du tirant 1 fixe, accroît l'effort de mise en traction du tirant 1 et, de l'autre côté, sur la face inférieure de bout du cylindre 18 qui, n'étant pas solidaire du tirant 1, se déplace vers le bas en repoussant l'outil de forage 6 par l'intermédiaire de la tête de rotation 15 et du train de tiges 9. Au cours de cette poussée, la mise en précontrainte du tirant 1 par les moyens de traction 13 emrpêche le flambage du train de tiges 9, maintenu par le tirant 1 soit directement, soit par l'intermédiaire des centreurs précités,

comme indiqué plus haut.

Lorsque, par contre, le fluide sous pression est dirigé vers l'orifice supérieur 20 (dans la configuration illustrée), le cylindre 18 est amené à se soulever en entraînant avec lui tout l'équipage qui lui est assemblé (tête de rotation 15, train de

tiges 9 et outil 6).

Le mode de réalisation qui vient d'être décrit en regard des figures 1 et 2 correspond à un cas de mise en ouvre courant dans la pratique des forages. Toutefois, on comprendra que les dispositions de l'invention nesont pas limitées à ce qui a été plus spécifiquement décrit et illustré et qu'elles peuvent trouver application dans bien d'autres modes de mise en ouvre dans des forages de direction quelconque (verticale, horizontale ou inclinée quelle que soit l'inclinaison), et de sens de déplacement quelconque dans le cas d'un forage sensiblement vertical (sens descendant, mais aussi sens ascendant), avec un outil simple ou multiple, rotatif ou non (forage par poussée uniquement), avec accouplement de l'outil directement au cylindre (forage court) ou par l'intermédiaire de tiges (forage long) quelle que soit la longueur à forer (suppression du flambage); si l'effort de poussée le nécessite, on peut multiplier le nombre de vérins en les

groupant en parallèle dans une tourelle accouplée au tirant.

REV _DI=A INS

1. Procédé de forage mécanique selon lequel au moins un outil de forage (6) est déplacé, selon l'axe (2) d'un puits (5) à forer, sous l'action d'un effort de poussée axiale qui lui est appliqué, caractérisé en ce que, préalablement au forage, on met en position dans le sol un tirant (1) mécaniquement résistant à la traction qui s'étend selon ledit axe du puits à forer et au moins sur toute la profondeur prévue pour ledit puits, ce tirant étant ancré par son extrémité enterrée (3) au niveau du fond (4) prévu pour le puits, puis, au cours du forage du puits, le tirant est mis en précontrainte axiale en traction (en 13) par son extrémité libre (7) et on fait progresser l'outil de forage, disposé sensiblement coaxialement au tirant (1), le long du tirant en lui appliquant des

efforts de poussée axiale.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, au cours du forage, les efforts de poussée axiale sont appliqués

sur l'outil avec reprise de réaction par traction sur le tirant.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce

que le forage est effectué par rotation de l'outil.

4. Procédé selon l'une quelconque des revendications

précédentes, caractérisé en ce que l'effort de poussée axiale est exercé sur l'outil de forage par l'intermédiaire d'une tige ou d'un train de tiges (9) qui entoure sensiblement coaxialement le tirant, avec possibilité de libre coulissement, et éventuellement de libre

rotation vis-à-vis du tirant.

5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la tige ou le train de tiges est entraîné en rotation (10, 11) et

entraîne l'outil de forage en rotation.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 5,

caractérisé en ce que la tige ou le train de tiges (9) et le tirant (1) définissent entre eux un espace annulaire suffisant pour

autoriser la remontée des déblais de forage.

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications

précédentes, caractérisé en ce que le tirant est creux et est propre à servir à l'injection (14) d'un fluide sous pression pour

le pompage des déblais de forage.

8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 7,

caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: tout d'abord, a) on réalise un forage pilote (8) de relativement petit diamètre sur au moins la profondeur prévue du puits (5) à réaliser: b) on introduit dans le forage pilote le tirant (1) mécaniquement résistant à la traction, et on ancre son extrémité (3) au fond du forage pilote: puis, c) on raccorde l'extrémité libre (7) du tirant (1) à des moyens (13) de précontrainte axiale en traction propres à raidir l'ensemble du tirant et du train de tiges (9) pendant le forage; d) enfin, on met en action des moyens de poussée associés au train de tiges qui provoquent l'avancement du train de tiges et de l'outil de forage, en même temps éventuellement que le train de

tiges est mis en rotation pour faire tourner l'outil de forage.

9. Installation de forage mécanique comportant un outil de forage (6) propre à être déplacé selon l'axe (2) d'un puits (5) à forer et des moyens de poussée (12) propres à exercer un effort de poussée axiale sur l'outil (6) pour faire avancer celui-ci au cours du forage, caractérisée en ce qu'elle comprend un tirant (1) précontraint en traction s'étendant selon l'axe (2) du puits à forer, sur au moins toute la profondeur prévue pour celui-ci, le tirant (1) étant ancré par son extrémité enterrée (3) au niveau du fond (4) prévu pour le puits, et en ce que l'outil de forage (6) est disposé sensiblement

coaxialement au tirant (1).

10. Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que les moyens de poussée axiale sur l'outil de forage (6) sont agencés pour coopérer avec le tirant de manière que la réaction de l'effort de poussée engendrée par lesdits moyens soit reprise par

traction sur le tirant (1).

11. Installation selon la revendication 9 ou 10, caractérisée

en ce que l'outil de forage (6) est de type rotatif.

12. Installation selon l'une quelconque des revendications

précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte une tige ou un train de tiges (9) associé, d'un côté, à l'outil de forage (6) en entourant sensiblement coaxialement le tirant (1) avec possibilité de libre coulissement et éventuellement de libre rotation vis-à-vis

du tirant et, de l'autre côté, aux moyens (12) de poussée axiale.

13. Installation selon la revendication 12 caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des moyens (10, 11) d'entraînement en rotation de la tige ou du train de tiges (9), de manière que la tige ou le train de tiges entraîne à son tour l'outil de forage (6)

en rotation.

14. Installation selon la revendication 12 ou 13, caractérisée en ce que la tige ou le train de tiges (9) et le tirant (1) disposés coaxialement sont mutuellement conformés de manière à définir entre leurs surfaces respectives mutuellement en regard un espace annulaire (21) suffisant pour autoriser la

remontée des déblais de forage.

15. Installation selon l'une quelconque des revendications 12

à 14, caractérisée en ce que le tirant (1) est creux et est propre à canaliser un fluide sous pression (14) pour le pompage des

déblais de forage.

16. Installation selon l'une quelconque des revendications 12

à 15, caractérisée en ce que les moyens (12) de poussée axiale de l'outil sont du type vérin fluidique, notamment hydraulique, et comprennent un piston fixe (17) solidaire du tirant (1) au voisinage de l'extrémité libre (7) de celui-ci, un cylindre mobile (18) coaxial au tirant (1) et renfermant le susdit piston, et des moyens (19, 20) d'alimentation en fluide sous pression débouchant dans le cylindre de part et d'autre du susdit piston, ledit cylindre (18) étant solidaire de l'outil (6) ou respectivement de

l'extrémité adjacente de la tige ou du train de tiges (9).