Dispositif pour le forage immergé de fondations |
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| 申请号 | EP87400902.0 | 申请日 | 1987-04-17 | 公开(公告)号 | EP0242307B1 | 公开(公告)日 | 1989-07-26 |
| 申请人 | SOLETANCHE Société Anonyme dite:; | 发明人 | Barthelemy, Hervé; Bollinger, Karl; Brochier, Michel; Gau, Maurice; Legendre, Yves; | ||||
| 摘要 | |||||||
| 权利要求 | |||||||
| 说明书全文 | La présente invention concerne un dispositif pour le forage immergé de fondations, et plus particulièrement un tel dispositif du type comprenant au moins une fraise et une pompe de refoulement des déblais, et des moteurs hydrauliques pour entraîner ladite fraise et ladite pompe. L'exploitation de gisements d'hydrocarbures à grande profondeur fait de plus en plus appel à des plate-formes de production qui nécessitent l'utilisation de points d'ancrage de très forte capacité. C'est le cas par exemple des plateformes dites «à câbles tendus». De tels points d'ancrage, capables par exemple de reprendre des efforts verticaux ou horizontaux de l'ordre de 1000 ou 2000 tonnes, nécessitent la réalisation dans le sol, sous plusieurs centaines de mètres d'eau, de piles de plusieurs mètres carrés de section et de plusieurs dizaines de mètres de hauteur, et nécessitent par conséquent la réalisation de forages correspondants. Le forage rotatif étant exclu pour réaliser de tels points d'ancrage, d'autres solutions ont déjà été proposées. C'est ainsi que la demande de brevet français n° 8 514 939 (FR-A-2 588 297) décrit un dispositif comprenant:
Ce dispositif est toutefois limité, à très grande profondeur, par le poids et le coût de l'ensemble tubulaire, et par la puissance requise pour assurer la circulation du fluide hydraulique. La présente invention vise à fournir un dispositif de forage mieux adapté aux très grandes profondeurs. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif pour le forage immergé de fondations, comprenant au moins une fraise et une pompe de refoulement des déblais, et des moteurs hydrauliques pour entraîner ladite fraise et ladite pompe, caractérisé par le fait qu'il comprend une turbine hydraulique susceptible de fonctionner à l'aide d'un fluide tel que l'eau de mer, et une centrale hydraulique entraînée par ladite turbine et agencée pour alimenter lesdits moteurs hydrauliques. Contrairement à ce qui était le cas auparavant, le dispositif selon l'invention comprend par conséquent sa propre installation de puissance constituée par la centrale hydraulique. L'énergie primaire est fournie très simplement à partir du navire de service sous la forme, par exemple, d'eau de mer sous pression, qui peut être obtenue notamment à l'aide des pompes à boue de forage dont sont équipés tous les navires de forage. Par ailleurs, la puissance nécessaire est considérablement diminuée puisqu'il n'y a plus de circulation de fluide hydraulique entre le dispositif et la surface, mais uniquement l'injection à l'entrée de la turbine de fluide tel que l'eau de mer sous pression, qui est ensuite évacué au fond du forage. On remarquera de plus que le dispositif selon l'invention ne nécessite aucun transfert électrique de puissance entre la surface et le fond et évite par conséquent l'utilisation d'un câble de forte capacité qui pose des problèmes difficiles à résoudre en raison de la profondeur d'exploitation envisagée. Dans un mode de réalisation préféré, le dispositif selon l'invention comprend deux fraises d'axes horizontaux tournant en sens inverse. Afin de réaliser le plus simplement possible la régulation de vitesse de la turbine, on peut prévoir un clapet de décharge s'ouvrant sous l'effet d'une augmentation de pression à l'entrée de la turbine causée par une survitesse. De préférence, l'échappement de la turbine est dirigée sur les outils de la fraise afin d'en assurer le nettoyage. La centrale hydraulique peut comprendre une pluralité de pompes hydrauliques, par exemple une par moteur, entraînées par ladite turbine par l'intermédiaire d'une boîte de répartition mécanique. Dans un mode de réalisation particulier, le dispositif selon l'invention peut comprendre une tête formant une première boîte de distribution pour l'alimentation de ladite turbine et le refoulement des déblais. Cette tête peut être reliée au corps du dispositif par au moins un vérin d'avance alimenté par ladite centrale hydraulique. La tête peut par ailleurs être reliée par une conduite à deux voies à une deuxième boîte de distribution connectée, d'une part à des moyens pour fournir le fluide d'alimentation de la turbine, et d'autre part à un flexible d'évacuation des déblais. 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 représente d'une façon générale l'appareil de forage 1, relié par un train de tiges 2, du type tiges de forage, à un navire de service 3 qui peut être par exemple un navire à positionnement dynamique. Le train de tiges 2 est suspendu au navire par sa partie supérieure à l'aide d'un treuil de manoeuvre 4. Le navire 3 porte par ailleurs une pompe 5 du type pompe à boue, reliée par l'intermédiaire d'un flexible 6 à une tête d'injection 7 du fluide sous pression, par exemple de l'eau de mer, dans le train de tiges 2. Un treuil 8 permet le déroulement d'un câble électrique 9 de faible puissance, permettant d'alimenter les organes électriques, tels que les instruments de mesure, de l'appareil 1, et un autre treuil 10 permet le déroulement d'un autre câble électrique 11, également de faible puissance, permettant l'alimentation des vérins électriques du dispositif de guidage et de blocage 12 qui sera décrit ci-après. Le train de tige 2 se termine à sa partie inférieure par une boîte de distribution 13 reliée par une conduite à deux voies 14 à une autre boîte de distribution 15. La conduite à deux voies 14 est constituée par exemple par deux tubes concentriques. La voie de la conduite 14 provenant, par l'intermédiaire de la boîte de distribution 13, du train de tiges 2, est dirigée vers une turbine hydraulique 16, par l'intermédiaire de la boîte de distribution 15 et d'un conduit flexible 17. L'autre voie de la conduite 14 est reliée à sa partie supérieure, par l'intermédiaire de la boîte de distribution 13, à un flexible 18 d'évacuation des déblais et à sa partie inférieure, par l'intermédiaire de la boîte de distribution 15, à un conduit télescopique 19 de refoulement des déblais. La conduite 14 possède une longueur telle que la boîte de distribution 13 se trouve au-dessus des moyens de guidage et de blocage 12 lorsque le dispositif 1 est au fond du forage. La turbine 16 est munie d'un clapet 20 commandé par la pression d'admission de la turbine, c'est-à-dire la pression dans le conduit 17, pour réguler la vitesse de la turbine suivant la puissance demandée. L'échappement 21 de la turbine est dirigé par un conduit, non représenté, vers les fraises qui seront décrites ci-après afin d'en nettoyer les pics de forage. Le rotor de la turbine 16 est relié, par l'intermédiaire d'un accouplement 22, à une boîte de répartition mécanique 23 faisant également office de réducteur, et munie de plusieurs sorties susceptibles d'entraîner un ensemble de pompes hydrauliques 24. L'arbre primaire de la boîte de répartition 23 porte par ailleurs un dispositif 25 de contrôle de vitesse. La boîte de répartition 23, les pompes 24 et le dispositif de contrôle de vitesse 25 sont placés dans un carter d'huile 26. Le dispositif de forage 1 comprend par ailleurs deux fraises 27 à axe horizontal et tournant en sens inverse, de manière à ramener les déblais vers une buse d'aspiration 28 connectée à une pompe 29 de refoulement des déblais. La sortie de la pompe 29 est connectée au conduit de refoulement 19. Les fraises 27 et la pompe 29 sont chacune entraînée par un des moteurs hydrauliques alimentés par des pompes hydrauliques 24. Par ailleurs, la boîte de distribution 15 est reliée au corps du dispositif 1 par un vérin hydraulique d'avance 30, également alimenté par une des pompes 24. On peut donc résumer de la façon suivante l'alimentation en énergie du dispositif selon l'invention:
L'ensemble de guidage et de blocage 12 est composé d'une structure inférieure 31 et d'une structure supérieure 32, des mors de blocage 33 pour la conduite 14 étant montés sur la structure supérieure 32, à partir de laquelle ils sont actionnables au moyen de vérins électriques 34 alimentés par le câble 11. La structure inférieure 31 forme deux ensembles de surfaces de guidage 35 et 36 respectivement. Les surfaces de guidage 35 forment un cône de rentrée permettant de guider le dispositif de forage 1 dans un forage déjà partiellement réalisé lorsque, pour une raison quelconque, il a dû en être retiré. Les surfaces de guidage 36 coopèrent avec d'autres surfaces de guidage 37 prévues sur la structure supérieure 32 pour assurer, lors d'une telle rentrée, un reposition- nement correct entre les structures inférieure 31 et supérieure 32. Le forage s'effectue par un fonctionnement alternatif du vérin 30 et des mors 33, comme cela est décrit dans la demande de brevet français 8 514 939. |
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