CA1306242C

CA1306242C - Jetted drilling bit

Info

Publication number: CA1306242C
Application number: CA000556315A
Authority: CA
Inventors: Christian Bardin; Henri Cholet
Original assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Current assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 1988-01-12
Filing date: 1988-01-12
Publication date: 1992-08-11
Anticipated expiration: 2009-08-11

Abstract

: L'invention concerne un outil pour le forage ayant un diamètre D, des dents de hauteur H portées par des molettes, des moyens d'irrigation adaptés à délivrer au moins un jet fluide d'irrigation par un orifice calibré, le centre dudit jet à sa sortie dudit orifice étant situé à une distance d du plan perpendiculaire à l'axe de l'outil passant par le sommet des dents considérées du côté du front de taille. Selon la présente invention les grandeurs D, H et d sont telles que d ? 1,8 H et 0,125 D < d < 0,185 D. Application au forage des sols.: The invention relates to a drilling tool having a diameter D, teeth of height H carried by rollers, irrigation means adapted to deliver at least one fluid irrigation jet through a calibrated orifice, the center of said jet. at its exit from said orifice being located at a distance d from the plane perpendicular to the axis of the tool passing through the top of the teeth considered on the side of the cutting face. According to the present invention, the magnitudes D, H and d are such that d? 1.8 H and 0.125 D <d <0.185 D. Application to soil drilling.

Description

1306Z~2 La presente invention concerne un outil de forage. Plus particulièrement, mais sans que cela soit limitatif, la présente invention se rapporte à un outil ou trépan de forage pouvant etre fixé
à l'extrémité inferieure d'une colonne de forage. L'outil selon l'invention est d'un type comportant plusieurs organes tournants munis d'éléments taillants, ces organes pouvant etre des molettes coniques tournant autour de roulements dont les axes sont inclines par rapport à l'axe central de l'outil.

Par le passé, Les performances de tels outils, utilises pour le forage des terrains, ont été ameliorées par l'action simultanée de jets de fluide de forage qui frappent le fond du trou, ou front de taille, dans chacun des espaces libres entre les organes d'attaques des terrains. Au niveau de l'outil, ce fluide de forage doit avoir comme fonctions essentielles de refroidir l'outil, de nettoyer cet outil ainsi que le front de taille, et d'évacuer rapidement les déblais (cuttings) vers l'espace annulaire compris entre la colonne de forage et la paroi du trou foré.

Dans un premier type d'outils selon l'art antérieur, les jets de fluide débouchent à un endroit situé notablement au-dessus du niveau des molettes. Il en résulte qu'avant d'atteindre le front de taille, les jets traversent le fluide de forage charge en déblais qui remplit le fond du trou foré. De ce fait, la vitesse d'écoulement des jets au 1~0624~

niveau de front de taille est considérablement ralentie, ce qui reduit leur efficacite. De plus, les jets entraînent une partie du fluide de forage chargé en deblais vers le front de taille où les déblais sont rebroyés par l'outil dont le rendement est ainsi diminué. Par ailleurs, les jets de fluide créent sur le front de taille une surpression qui comprime les terrains et l'on constate que la zone de contact entre l'outil et le front de taille où sont produits les déblais n'est pas suffisamment irriguée par le fluide de forage.

Diverses modifications ont ete proposées, en particulier les outils du types indiqué ci-dessus ont été modifiés pour que les jets de fluide de forage debouchent aussi près que possible du front de taille et, parfois même, un jet axial a eté ajouté. Néanmoins, ces perfectionnements n'ont pas donné entièrement satisfaction : le rebroyage des déblais n'a pas pu etre supprimé, pas plus que la surpression au niveau du front de taille.

Dans un second type d'outil selon l'art anterieur, on a propose d'utiliser, en combinaison avec les moyens d'irrigation constitues par des jets de fluide, des moyens d'aspiration du fluide chargé en déblais, ces moyens comportant un jet dirigé en sens oppose à celui de la progression de l'outil.
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De tels outils sont notamment décrits dans les brevets français 1306Z ~ 2 The present invention relates to a drilling tool. More particularly, but without limitation, the present invention relates to a tool or drill bit which can be fixed at the lower end of a drill string. The tool according to the invention is of a type comprising several rotating members provided cutting elements, these members possibly being conical knobs rotating around bearings whose axes are inclined relative to to the central axis of the tool.

In the past, the performance of such tools, used for drilling land, have been improved by the simultaneous action of drilling fluid that hits the bottom of the hole, or cutting face, in each of the free spaces between the attack organs of the land. At the level of the tool, this drilling fluid must have as essential functions of cooling the tool, cleaning this tool as well as the working face, and to quickly evacuate the spoil (cuttings) to the annular space between the drill stand and the wall of the drilled hole.

In a first type of tool according to the prior art, the jets of fluid come out at a place significantly above the level wheels. As a result, before reaching the cutting face, the jets pass through the drilling fluid loaded with cuttings which fills the bottom of the drilled hole. As a result, the flow velocity of the jets at 1 ~ 0624 ~

waistline level is significantly slowed down, which reduces their effectiveness. In addition, the jets entrain part of the drilling loaded with cuttings towards the cutting face where the cuttings are regrind by the tool, the yield of which is thus reduced. By elsewhere, the jets of fluid create a overpressure which compresses the land and we see that the area of contact between the tool and the working face where the cuttings are not sufficiently irrigated by the drilling fluid.

Various modifications have been proposed, in particular the tools of the above types have been changed so that the fluid jets drilling lead as close as possible to the working face and, sometimes even an axial jet has been added. However, these improvements were not entirely satisfactory: the regrind of the cuttings could not be removed, any more than the overpressure at the waist.

In a second type of tool according to the prior art, we have proposed to use, in combination with the irrigation means constituted by jets of fluid, means of suction of the fluid loaded with cuttings, these means comprising a jet directed in the opposite direction to that of tool progression.
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Such tools are notably described in French patents

2.378.938, 2.421.270 et 2.421.271.
La présente invention propose un outil du premier type ci-dessus défini, qui, par sa conception, est de realisation simple et robuste, tout en ayant des performances d'utilisation considérablement accrues par rapport aux outils du meme type et qui se rapprochent de celles du deuxieme type, alors qu'ils ne comportent pas de jets d'aspiration.

L'outil pour le forage de terrains comporte, selon la présente 1306~

invention :

. un corps d'outil destine à être entraîne en rotation par un porte-outil, une cavite étant ménagée dans ce corps pour recevoir à travers le porte-outil un fluide sous pression, s . une pluralite d'organes tournants portes par le corps de l'outil et munis de dents d'attaque des terrains sur un front de taille, ces dents ayant une hauteur H, le diametre dudit outil etant D, . des moyens d'irrigation adaptes à delivrer au moins un jet fluide d'irrigation dirige vers le front de taille, ces moyens comportant au moins un premier orifice calibré implanté sur le corps de l'outil, communiquant avec la cavité du corps d'outils et débouchant dans un espace compris entre deux organes tournants adjacents, ledit orifice calibré étant adapté à
produire un jet fluide dirige vers l'un des deux organes tournants entre lesquels est defini ledit premier espace, le centre dudit jet à sa sortie dudit orifice étant situé à une distance d du plan P perpendiculaire à l'axe de l'outil passant par le sommet des dents considérées du côté du front de taille.
Selon la présente invention les grandeurs D, H et d sont telles que d ~ 1,8 H et 0,125 D ~ d ~;0,185 D

Lorque l'outil selon l'invention comprend des moyens d'irrigation qui comportent un prolongateur portant l'orifice calibré, le prolongateur etant a une distance minimum t du plan P, alors les grandeurs D, H et t peuvent être telles que :

t ~1,5 H et 0,1 D < t ~ 0,15 D

13~6X4~

Les moyens d'irrigation pourront comporter au moins deux orifices calibrés adaptes à produire des jets fluides respectivement dirigés vers les deux organes tournants entre lesquels est défini le premier espace.

Les moyens d'irrigations pourront comporter au moins une buse ou duse d'irrigation comportant le ou les orifices calibres.

Le jet de fluide produit par l'orifice pourra avoir une orientation sensiblement tangentielle à la surface extérieure des organes tournants.

Les organes tournants pourront avoir sensiblement une forme conique, et l'orifice pourra etre constitue par des fentes dont la direction d'allongement pourra etre sensiblement parallèle à une genératrice d'un organe tournant.

L'outil selon l'invention pourra comporter trois organes tournants definissant trois espaces compris entre deux organes tournants adjacents, et pour lequel uniquement deux des espaces pourront etre equipes d'orifices calibres, un seul de ces espaces etant exempt de tout orifice d'injection de fluide.

L'axe du jet produit par l'orifice, lorsque celui-ci est supporté par une duse, pourra faire un angle compris entre 15 et 45 avec le plan P et prétérentiellement un angle égal à 30.

Lorsque l'orifice d'injection a une forme de fente, deux des parois definissant la forme interne de cette fente pourront appartenir à deux plans faisant entre eux un angle de 15.
Selon une variante l'outil peut comporter deux orifices calibres situes de part et d'autre d'un plan sensiblement parallele à l'axe de l'outil, contenant sensiblement l'axe de rotation d'un organe ~3062~

tournant. Ces or;f;ces pourront être adaptes a produire chacun un jet orientes vers l'organe tournant et dirigés vers le front de taille. De plus ces orifices pourront etre adaptés a produire des jets decales l'un par rapport à l'autre.

L'outil pourra comporter deux autres orifices calibres chacun desdits orifices étant adapté à produire un jet dirigé vers le front de taille et vers l'un desdits autres organes tournant respectivement.

Chacun des jets produit par les autres or;fices pourra être orienté
sensiblement à 60 par rapport a l'axe median défini par les deux organes tournant les plus proches dudit orifice.

L'un des jets decales pourra faire un angle voisin de 30 par rapport a l'axe median défini par les deux organes tournant les plus proches de cet orifice.

L'autre jet decalé pourra faire un angle voisin de thêta, thêta etant defini par :

~
tg(theta) = 3 4e - _ où D correspond au diamètre de l'outil comme cela à dejà et e correspond à la distance separant ledit orifice de la circonference du trou.

L'outil selon la présente invention est particulierement bien adapte pour le forage des terrains tendres et collants.

L'invention pourra etre bien comprise et tous ses avantages appara;tront clairement a la lecture de la description qui suit, 1~062~2 illustree par Les figures annexees dans lesquelles :

- la figure 1 represente, vu de dessous, l'outil selon l'invention;

- la figure 2 illustre schématiquement les grandeurs ayant une importance pour l'obtention de bonnes performances de l'outil;

- les figures 3 et 4 montrent l'outil vu en coupe, respectivement selon les lignes X'X et Y'Y de la figure 1, - la figure 5 illustre schematiquement la configuration d'un orifice calibré avec son conduit amont, - la figure 6 représente un mode de réalisation particulièrement efficace pour l'enlèvement des déblais, et - les figures 7 à 11 montrent les différentes variantes de réalisation et de fixation des duses;

L'outil represente sur les figures est composé d'un corps 1 muni de trois bras 2, dont deux seulement sont représentés aux figures 2 et 3.
Ces bras portent des organes d'attaque des terrains constitués, par exemple, par des rouleaux ou molettes coniques 3, 4 et 5 tournant sur des roulements non représentes et dont les axes sont inclinés par rapport a l'axe 6 de l'outil qui correspond a la direction d'avancement de lloutil. Chacun de ces organes tournants, qui peut être de tout type connu, comporte des dents, comme representé aux figures 1 et 2, capables d'attaquer les terrains au niveau du front de taille. La hauteur H, figure 2, désigne la hauteur des dents.

ba partie supérieure 7 du corps 1 (fig. 3 et 4~ est filetée pour assurer le raccordement de l'outil à un élément porte-outil qui l'entraîne en rotation.

13Q6~4X

Ce porte-outil, designé par la reference 8 (cf. figure 4), peut être constitué par la colonne de forage dans le cas du forage rotary.
Lorsque l'outil est directement entra;né en rotation par un moteur de fond, le porte-outil sera constitué par le rotor de ce moteur.

Dans le corps 1 de l'outil est menagee une cavité 9 qui communique directement avec la canalisation interieure de la colonne de forage.

Le corps de l'outil est pourvu de buses 10a et 11a ayant des orifices calibrés (10b, 10c, 11b et 11c) qui communiquent avec la cavité 9 par les passages 15 et 16. Les buses 10a et 11a sont placées dans deux espaces libres 10 et 11 entre les molettes, en étant de préférence situées sensiblement dans les plans bissecteurs de ces espaces. Les couples d'orifices (10b, 10c ; 11b, 11c) sont placés de telle sorte que, pendant le fonctionnement de l'outil, le fluide qui alimente la cavité 9 s'échappe par ces orifices (10b, 10c ; 11b, 11c) en formant deux paires de jets d'irrigation qui s'écoulent dans deux espaces libres 10 et 11 compris respectivement entre les organes tournants 4 et 5, 3 et 5 et dans un sens ayant une composante dirigée dans le sens de progression de l'outil en fonctionnement.
La référence 12 désigne le troisième espace libre compris entre les organes tournants 3 et 4 qui est exempt de tout orifice d'injection (cf. figures 1 et 4).

On dispose ainsi d'une zone de degagement de la boue chargee de déblais qui est évacuée rapidement du front de taille.

Les déblais sont ainsi evacués du front de taille aussitot qu'ils sont formés et, dans ces conditions, l'outil de forage reste propre en permanence, ce qui permet des vitesses de forage accrues et augmente la longevité des organes de l'outil (dentures, paliers, etc...). Ceci 130~ 42 est symbolisé par les fleches 17.

Ainsi que le montre la figure 3, Il peut être avantageux, que l'alimentation en fluide des orifices calibres (10b, 10c ; 11b, 11c), à partir de la cavite 9 se fasse par des conduits conçus de manière à
reduire le plus possible les pertes de charges du fluide notamment par un raccordement tangentiel à la paro; de la cavité 9.

Dans l'exemple de realisation illustre dans les figures, les orifices calibrés (10b, 10c ; 11b, 11c~ sont constitués par les orifices des buses 1Oa et 11a respectivement.

Les differents orifices peuvent etre orientés de telle sorte que les jets de fluide qui sortent de ces orifices atteignent les organes tournants dans le voisinage immediat du front de taille. Autrement dit, les axes des jets sortant des orifices calibrés peuvent etre sensiblement tangents aux organes tournants.

Ces orifices calibrés peuvent etre des orifices circulaires, mais de préférence ils auront une forme de fente, comme on peut le voir sur la figure 2.

Dans ces conditions, pour obtenir une efficacite maximale des jets d'irrigation, chacune de ces fentes est sensiblement parallele à la géneratrice de l'organe tournant atteinte par le jet de fluide, et agencee de facon que le jet agisse sur la plus grande longueur possible de cette géneratrice.

D'excellents résultats peuvent être obtenus en respectant les conditions suivantes :

A ¦ d ~ 1,8 H et ¦0,125 D ~d < 0,185 D

~306;~42 _ 9 _ ou/et t ~ 1,5 H et ¦ 0~1 D ~ t ~ 0,15 D

Les differentes lettres figurant dans les équat;ons ci-dessus correspondent aux définitions ci-dessous qui sont illustrées par la figure 2.

d : distance qui sépare le centre 18 d'un orifice de sortie 10b du plan P perpendiculaire à l'axe de l'outil 6 et qui passe par le sommet 19 des dents les plus proches du front de taille;

H : représente la hauteur des dents 20;
D : représente le diametre de l'outil. Sur la figure 2, on a representé D/2 qui correspond au rayon de l'outil, et t : la distance minimum entre la base de la buse ou du prolongateur et le plan P.

La figure 5 représente la section d'un orifice calibré 10b. Cet orifice est connecté à un conduit 21 ayant un axe central 22 debouchant en 18 au niveau de l'orifice 10b.
Les orifices 10b, 10cr 11b et 11c peuvent avoir une forme de fente, comme représente à la figure 2.

Les plans 23 et 24 définissant les parois du conduit 21 pourront faire entre eux un angle alpha (en lettre grecque sur la figure 5) faible, par exemple sensiblement voisin de 15.

L'angle bêta (en lettre grecque sur la figure 5) que fait l'axe 22 du conduit 10b, cet axe correspondant sensiblement à l'axe du jet, avec le plan P pourra etre avantageusement compris entre 15 et 45 et ~306242 préférentiellement égal a 30.

Lorsqu'une buse comporte deux orifices calibrés, les axes centraux de ces orifices pourront faire, avantageusement, entre eux un angle de 120 .
s ~;en entendu, les buses sont fixées de facon interchangeable et elles seront choisies par l'utilisateur en fonction du débit et de la pression du fluide d'irrigation.

Des modifications pourront être apportees sans pour autant sortir du cadre de La présente invention. Par exemple, comme le montre la figure 2,378,938, 2,421,270 and 2,421,271.
The present invention provides a tool of the first type above defined, which, by its design, is simple and robust, while having considerably increased operating performance compared to tools of the same type and which are similar to those of the second type, while they do not include suction jets.

The tool for drilling land comprises, according to the present 1306 ~

invention:

. a tool body intended to be driven in rotation by a tool holder, a cavity being formed in this body for receive a pressurized fluid through the tool holder, s . a plurality of rotating members carried by the body of the tool and provided with ground attack teeth on a front in size, these teeth having a height H, the diameter of said tool being D, . irrigation means suitable for delivering at least one jet irrigation fluid directs towards the working face, these means comprising at least a first calibrated orifice located on the tool body, communicating with the tool body cavity and opening into a space between two organs adjacent turns, said calibrated orifice being adapted to produce a fluid jet directed towards one of the two organs turning points between which said first space is defined, the center of said jet at its exit from said orifice being located at a distance d from plane P perpendicular to the axis of the passing tool by the top of the teeth considered on the side of the face.
According to the present invention the magnitudes D, H and d are such than d ~ 1.8 H and 0.125 D ~ d ~; 0.185 D

When the tool according to the invention comprises irrigation means which have an extension carrying the calibrated orifice, the extension being at a minimum distance t from the plane P, then the magnitudes D, H and t can be such that:

t ~ 1.5 H and 0.1 D <t ~ 0.15 D

13 ~ 6X4 ~

The irrigation means may include at least two orifices calibrated suitable for producing respectively directed fluid jets towards the two rotating members between which the first is defined space.

The means of irrigation may include at least one nozzle or nozzle irrigation system with the calibrated orifice (s).

The jet of fluid produced by the orifice may have an orientation substantially tangential to the external surface of the organs turning.

The rotating members may have a substantially conical shape, and the orifice may be constituted by slots whose direction elongation may be substantially parallel to a generator of a rotating organ.

The tool according to the invention may include three rotating members defining three spaces between two rotating members adjacent, and for which only two of the spaces can be equipped with calibrated orifices, only one of these spaces being free of any fluid injection port.

The axis of the jet produced by the orifice, when the latter is supported by a nozzle, can make an angle between 15 and 45 with the plane P and preferably an angle equal to 30.

When the injection port has a slit shape, two of the walls defining the internal shape of this slot may belong to two shots between them at an angle of 15.
According to a variant, the tool may include two calibrated orifices located on either side of a plane substantially parallel to the axis of the tool, containing substantially the axis of rotation of a member ~ 3062 ~

turning. These gold; f; these may be adapted to each produce a jet oriented towards the rotating member and directed towards the cutting face. Of the more these orifices can be adapted to produce offset jets relative to each other.

The tool may include two other calibrated orifices each of the said orifices being adapted to produce a jet directed towards the cutting face and towards one of said other organs rotating respectively.

Each of the jets produced by the other gold; fices can be oriented substantially at 60 relative to the median axis defined by the two rotating members closest to said orifice.

One of the offset jets can make an angle close to 30 relative to to the median axis defined by the two closest rotating organs from this hole.

The other offset jet will be able to make an angle close to theta, theta being defined by :

~
tg (theta) = 3 4th - _ where D corresponds to the diameter of the tool like that already and e corresponds to the distance separating said orifice from the circumference the hole.

The tool according to the present invention is particularly well suited for drilling soft and sticky soils.

The invention can be well understood and all its advantages will appear; will be clearly seen on reading the description which follows, 1 ~ 062 ~ 2 illustrated by the appended figures in which:

- Figure 1 shows, seen from below, the tool according to the invention;

- Figure 2 schematically illustrates the quantities having a importance for obtaining good tool performance;

- Figures 3 and 4 show the tool seen in section, respectively according to the lines X'X and Y'Y of FIG. 1, - Figure 5 schematically illustrates the configuration of an orifice calibrated with its upstream duct, - Figure 6 shows a particularly embodiment effective in removing cuttings, and - Figures 7 to 11 show the different embodiments and fixing fees;

The tool represented in the figures is composed of a body 1 provided with three arms 2, only two of which are shown in FIGS. 2 and 3.
These arms carry bodies attacking the terrain constituted, for example example, by conical rollers or knobs 3, 4 and 5 rotating on bearings not shown and whose axes are inclined by relation to axis 6 of the tool which corresponds to the direction tool advancement. Each of these rotating members, which can be of any known type, has teeth, as shown in Figures 1 and 2, capable of attacking the terrain at the front of cut. The height H, Figure 2, designates the height of the teeth.

ba upper part 7 of the body 1 (fig. 3 and 4 ~ is threaded for ensure the connection of the tool to a tool-carrying element which drives it in rotation.

13Q6 ~ 4X

This tool holder, designated by reference 8 (see Figure 4), can be constituted by the drilling column in the case of rotary drilling.
When the tool is directly driven in; born in rotation by a motor basically, the tool holder will be formed by the rotor of this motor.

In the body 1 of the tool is formed a cavity 9 which communicates directly with the inner pipe of the drill string.

The body of the tool is provided with nozzles 10a and 11a having orifices calibrated (10b, 10c, 11b and 11c) which communicate with the cavity 9 by passages 15 and 16. The nozzles 10a and 11a are placed in two free spaces 10 and 11 between the rollers, preferably being located substantially in the bisector planes of these spaces. The pairs of holes (10b, 10c; 11b, 11c) are placed so that, during the operation of the tool, the fluid which supplies the cavity 9 escapes through these orifices (10b, 10c; 11b, 11c) forming two pairs of irrigation jets flowing in two spaces free 10 and 11 included respectively between the rotating members 4 and 5, 3 and 5 and in a direction having a direction-oriented component progression of the tool in operation.
Reference 12 designates the third free space between the rotating members 3 and 4 which is free from any injection orifice (cf. figures 1 and 4).

There is thus a clearing zone for the mud loaded with spoil which is quickly removed from the face.

The cuttings are thus evacuated from the cutting face as soon as they are formed and, under these conditions, the drilling tool remains clean in permanence, which allows increased drilling speeds and increases the longevity of the tool's components (teeth, bearings, etc.). This 130 ~ 42 is symbolized by the arrows 17.

As shown in Figure 3, It may be advantageous, that the fluid supply to the calibrated orifices (10b, 10c; 11b, 11c), from cavity 9 is done by conduits designed so as to minimize the pressure losses of the fluid, in particular by a tangential connection to the paro; of the cavity 9.

In the embodiment illustrated in the figures, the orifices calibrated (10b, 10c; 11b, 11c ~ are formed by the orifices of the nozzles 1Oa and 11a respectively.

The different orifices can be oriented so that the jets of fluid coming out of these orifices reach the organs turning in the immediate vicinity of the working face. Other said, the axes of the jets leaving the calibrated orifices can be substantially tangent to the rotating members.

These calibrated orifices may be circular orifices, but of preferably they will have a slit shape, as we can see on the figure 2.

In these conditions, to obtain maximum efficiency of the jets each of these slots is substantially parallel to the generator of the rotating member affected by the fluid jet, and arranged so that the jet acts on the greatest length possible from this generator.

Excellent results can be obtained by respecting the following conditions:

A ¦ d ~ 1,8 H and ¦0.125 D ~ d <0.185 D

~ 306; ~ 42 _ 9 _ or and t ~ 1.5 H and ¦ 0 ~ 1 D ~ t ~ 0.15 D

The different letters appearing in the above equations;
correspond to the definitions below which are illustrated by the figure 2.

d: distance separating the center 18 from an outlet 10b from the plane P perpendicular to the axis of the tool 6 and which passes through the vertex 19 of the teeth closest to the face;

H: represents the height of the teeth 20;
D: represents the diameter of the tool. In Figure 2, we have represented D / 2 which corresponds to the radius of the tool, and t: the minimum distance between the base of the nozzle or the extension and plan P.

FIG. 5 represents the section of a calibrated orifice 10b. This orifice is connected to a conduit 21 having a central axis 22 opening at 18 at the level of orifice 10b.
The orifices 10b, 10cr 11b and 11c can have a slit shape, as shown in Figure 2.

The planes 23 and 24 defining the walls of the conduit 21 may make between them a low alpha angle (in Greek letter in FIG. 5), for example substantially close to 15.

The beta angle (in Greek letter in Figure 5) made by axis 22 of conduit 10b, this axis corresponding substantially to the axis of the jet, with plan P may advantageously be between 15 and 45 and ~ 306242 preferably equal to 30.

When a nozzle has two calibrated orifices, the central axes of these orifices can advantageously form an angle of 120.
s ~; of course, the nozzles are fixed interchangeably and they will be chosen by the user according to the flow and the irrigation fluid pressure.

Changes may be made without departing from the part of the present invention. For example, as shown in the figure

3, les buses d'irrigation telles que 10a pourront être portees par un prolongateur 13 fixé au corps de l'outil par tout moyen connu, tel qu'un clavetage ou un filetage 14. Ce prolongateur pourra faire partie integrante du corps de l'outil.

La figure 6 montre un mode de réalisation de l'outil particulierement favorable a l'évacuat;on des debLais. Cette figure correspond a une vue par dessus du front de taille.

La fleche 25 correspond au sens de rotation de l'outil.

Ce mode de réalisat;on est décrit sur la base d'un outil comportant trois organes tournant qui sont des cones 26, 27 et 28.

La figure 6 montre un mode de réalisation de l'outil particulièrement favorable a l'évacuation des déblais. Cette figure correspond à une vue par dessus du front de taille.

La fleche 25 correspond au sens de rotation de l'outil.

Ce mode de realisation est décrit sur la base d'un outil comportant trois organes tournant qui sont des cones 26, 27 et 28.

Les axes de rotation des cônes sur eux-mêmes sont désignes , ~301624~

respectivement par les réferences 29, 20 et 31.

Les réferences 32 et 33 désignent deux cluses comportant chacune deux orifices de forme oblongue respectivement 32b, 32c et 33b, 32c placées de part et d'autre du cône 26.
Les jets 34, 35, 36 et 37 produits par les orifices calibres 32b, 32c, 33b et 33c pourront être inclines à 60 (valeur moyenne par rapport à
l'axe du tube d'amenee au prolongateur du fluide lequel est parallele a l'axe de l'outil) ceci correspond à l'angle gamma sur la figure 5.
De préférence chaque jet pourra être tangent au cône qu'il asperge, au contact de l'outil et de la roche.

Dans le mode de realisation de la figure 6 l'orientation des jets dans un plan normal a l'axe de l'outil au niveau du front de taille est la suivante, chaque duse 32, 33 possède 2 orphees dont un 32b et 33b respectivement est oriente à environ 60 par rapport à l'axe médian 38 et 39 respectivement des deux cônes 26, 28 et 26, 27 respectivement, vers l'espace intercône 40 ne comportant pas de duses (espace compris entre les cônes 27 et 28 sur la figure 6).

En ce qui concerne les autres orifices 32c et 33c de chaque duse 32 et 33 respectivement, pour celui 32c situe entre les cônes entre les cônes 26 et 28, l'orientation du jet est à environ 30 de manière à
nettoyer les dents du cône 26 situées près du centre de l'outil, l'angle de 30 est a considérer par rapport à l'axe médian 38 des cônes 26 et 28.

Pour l'orifice 33c situé entre les cônes 26 et 27, l'orientation du jet est realiser suivant un angle Thêta defini par :

tg(Thêta) = 1 ~e _ __ 1306~9L~

de maniere a nettoyer efficacement le diamètre exterieur du trou en cours de forage, et les dents ou lames ou picots extrêmes du cône 1, e correspond à la distance qui sépare le centre de l'orifice calibre 33c de la circonference de l'outil.

D est le diametre de l'out;l comme cela a dejà ete ;ndiqué.

L'angle Theta est à considérer par rapport à l'axe médian 39 des cônes 26 et 27.

Si l'espace 40 entre les cônes 27 et 28 (selon fig. 1) comporte une duse celle-ci sera bouchee, ou l'emplacement sera evide et organisé de manière a favoriser un bon retour des déblais vers l'annulaire.

L'outil pourra etre équipé d'une duse centrale pour un bon nettoyage du dome et du centre de l'outil.

Les duses 41 (figure 7) pourront être fabriquées en carbure. Elles pourront etre placees a l'intérieur des tubes prolongateurs 42, afin d'assurer une protection contre les chocs.
La forme intérieure 43 est dans la partie inferieure, de forme conique ou parabolo;de de révolution, de façon a assurer une continuite parfaite de l'écoulement entre le tube et la duse.

La figure 8 represente un mode de realisation de la duse 32 et la figure 9 de la duse 33. Dans ce mode de réalisation l'angle Thêta fait 72 . La réference 44 désigne un repere de fixation.

La fixation des duses dans les tubes prolongateurs peut se faire soit 3D par brasage (duses non récuperables) soit mecaniquement (duses amovibLes).

La figure 10 représente une duse amovible 45. L'etanchéite de cette duse au tube prolongateur est assurée par un joint torique 46.

, ~30~2~2 Deux clavettes 47 et 48 (fig. 11) permettent de fixer la duse en position transervale suivant l'axe médian, une vis de blocage 49 avec teton peut assurer une securite de positionnement et evite tout phenomène vibratoire.

Cette vis avec teton prend appui sur une rondelle 50 en néoprene (ou tout autre elastomère) afin d'assurer les fonctions de frein, de devissage et de fluage de l'élastomère après serrage, engendre un calage du teton dans le logement dans la duse. 3, the irrigation nozzles such as 10a can be carried by a extension 13 fixed to the body of the tool by any known means, such as than a keying or a thread 14. This extension can be part integral with the tool body.

Figure 6 shows an embodiment of the tool in particular favorable to evacuation; there are delays. This figure corresponds to a seen from above the face.

The arrow 25 corresponds to the direction of rotation of the tool.

This embodiment is described on the basis of a tool comprising three rotating members which are cones 26, 27 and 28.

Figure 6 shows an embodiment of the tool particularly favorable for the removal of cuttings. This figure corresponds to a seen from above the face.

The arrow 25 corresponds to the direction of rotation of the tool.

This embodiment is described on the basis of a tool comprising three rotating members which are cones 26, 27 and 28.

The axes of rotation of the cones on themselves are designated , ~ 301624 ~

respectively by the references 29, 20 and 31.

References 32 and 33 designate two locks each comprising two oblong holes 32b, 32c and 33b, 32c respectively placed on either side of the cone 26.
The jets 34, 35, 36 and 37 produced by the calibrated orifices 32b, 32c, 33b and 33c can be inclined to 60 (average value compared to the axis of the supply tube to the extension of the fluid which is parallel tool axis) this corresponds to the gamma angle in Figure 5.
Preferably each jet can be tangent to the cone it sprinkles, tool and rock contact.

In the embodiment of Figure 6 the orientation of the jets in a plane normal to the axis of the tool at the cutting face is the next, each duse 32, 33 has 2 orphees including one 32b and 33b respectively is oriented at about 60 relative to the median axis 38 and 39 respectively of the two cones 26, 28 and 26, 27 respectively, to the inter-cone space 40 having no faults (space between the cones 27 and 28 in Figure 6).

Regarding the other ports 32c and 33c of each nozzle 32 and 33 respectively, for that 32c located between the cones between the cones 26 and 28, the orientation of the jet is about 30 so that clean the teeth of the cone 26 located near the center of the tool, the angle of 30 is to be considered with respect to the median axis 38 of cones 26 and 28.

For the hole 33c located between the cones 26 and 27, the orientation of the jet is realized according to a Theta angle defined by:

tg (Theta) = 1 ~ e _ __ 1306 ~ 9L ~

in order to effectively clean the outside diameter of the hole in during drilling, and the teeth or blades or extreme pins of the cone 1, e corresponds to the distance from the center of the caliber 33c orifice the circumference of the tool.

D is the diameter of the tool; l as already stated;

The angle Theta is to be considered with respect to the median axis 39 of the cones 26 and 27.

If the space 40 between the cones 27 and 28 (according to fig. 1) has a since this will be blocked, or the location will be empty and organized so as to favor a good return of the cuttings towards the ring finger.

The tool can be fitted with a central nozzle for good cleaning of the dome and the center of the tool.

The nozzles 41 (Figure 7) can be made of carbide. They can be placed inside the extension tubes 42, so provide protection against impact.
The inner shape 43 is in the lower part, conical in shape or parabolo; of revolution, so as to ensure continuity perfect flow between the tube and the nozzle.

FIG. 8 represents an embodiment of the nozzle 32 and the figure 9 of duse 33. In this embodiment the angle Theta makes 72. Reference 44 designates a fixing mark.

The fixing of the faults in the extension tubes can be done either 3D by brazing (non recoverable) or mechanically (due removable).

FIG. 10 represents a removable nozzle 45. The sealing of this due to the extension tube is ensured by an O-ring 46.

, ~ 30 ~ 2 ~ 2 Two keys 47 and 48 (fig. 11) allow the nozzle to be fixed in transerval position along the median axis, a locking screw 49 with teton can ensure positioning security and avoid all vibrational phenomenon.

This screw with lug rests on a washer 50 in neoprene (or any other elastomer) to ensure the functions of brake, unscrewing and creeping of the elastomer after tightening, generates a wedging the teton in the housing in the nozzle.

Claims

1. - Tool for drilling holes in land, including so much:
. a tool body intended to be driven in rotation by a tool holder, a cavity being formed in this body for receive a pressurized fluid through the tool holder, . a plurality of rotating members carried by the body of the tool and provided with ground attack teeth on a front in size, these teeth having a height H, the diameter of said tool being D, . irrigation means adapted to deliver at least one jet irrigation fluid directed towards the working face, these means comprising at least one calibrated orifice located on the tool body, communicating with the tool body cavity and opening into a space between two organs adjacent turns, said calibrated orifice being adapted to produce a fluid jet directed towards one of the two organs turning points between which said space is defined, the center of said jet at an outlet from said orifice being located at a distance from a perpendicular plane an axis of the passing tool by a vertex of the teeth considered on the side of the cutting face, characterized in that D, H and d are such that:

d? 1.8 hours and 0.125 D? d? 0.185 D

2. - Tool according to claim 1, for which said means irrigation comprise an extension carrying said calibrated orifice, said extension being at a minimum distance t from said plane perpendicular, characterized in that the magnitudes D, H and t are as:
t? 1.5 H and 0.1 D <t <0.15 D

3. - Tool according to claim 1 or 2, characterized in that that said irrigation means comprise at least two orifices calibers suitable for producing respectively directed fluid jets towards the two rotating members between which said said is defined first space

4. - Tool according to claim 3, for which the means irrigation systems have at least one irrigation nozzle supporting said calibrated orifice (s).

5. - Tool according to claim 1 or 2, characterized in that the fluid jet produced by said orifice has an orientation substantially tangential to an outer surface of said members turning.

6. - Tool according to claim 1 or 2, wherein the rotating members have a substantially conical shape, characterized in that said orifice is constituted by slots substantially parallel to a generator of one of said rotating members.

7. - Tool according to claim 1 or 2, comprising three rotating parts defining three spaces between two parts adjacent turns, characterized in that only two of said spaces are fitted with calibrated orifices.

8. - Tool according to claim claim 1 or 2, for which said orifice is supported by a nozzle, characterized in that the jet produced by said orifice has an axis having an angle with said plane between 15 and 45 °.

9. - Tool according to claim 8, characterized in that said angle is 30 °.

10. - Tool according to claim 8, characterized in that said orifice has a slot shape, two of the walls defining the interior laughing of said slot belong to two planes making them substantially an angle of 15 °.

11. - Tool according to claim 1, characterized in that it has two calibrated orifices located on either side of a plane substantially parallel to the axis of the tool.

12. - Tool according to claim 11, characterized in that said orifices are adapted to each produce a jet directed towards said member turning and directed towards the working face and in that said orifices are adapted to produce jets offset from each other.

13.- Tool according to claim 11 comprising two other members rotating, characterized in that it has two other orifices sizes each of said orifices being adapted to produce a directed jet towards the working face and towards one of said other rotating members respectively.

14.- Tool according to claim 13, characterized in that each of said jets produced by said other orifices is oriented substantially at 60 ° to a plane defined by the two bodies closest to said orifice.

15. - Tool according to claim 11, characterized in that that one of said offset jets makes an angle close to 30 ° relative to to the plane defined by the two closest rotating members of said orifice.

16.- Tool according to claim 15 characterized in that the other offset jet makes an angle close to theta theta being defined by:

tg (Theta) = where D is the diameter of the tool and e is the distance separating said orifice from the circumference of the hole.