CHAPITRE PREMIER

Des systèmes de sondage appliqués à la recherohe du pétrole.

Pour la recherche du pétrole, on emploie tous les systèmes de sondage connus, qui sont : #

1° Le système à la corde; 2° le système à sonde articulée; 3* le système à percussion directe ; 4° le système à rotation ; 5° le système à percussion automatique.

Ces différents systèmes peuvent être combinés, c'est-à-dire réunis dans un seul dispositif, de manière à pouvoir employer indifféremment l'un ou l'autre suivant la nature des terrains à traverser.

Le système à la corde s'emploie dans les formations pétrolifères les plus régulières, les moins ébouleuscs, et dans lesquelles les couches sont horizontales ou, du moins, se rapprochent très fort de l'horizontalité, ou encore dans les petits diamètres.

Le système à sonde articulée répond parfaitement à la nature dos terrains pétrolifères, qui sont ordinairement très ébouleux et dans lesquels des appareils compliqués ne fonctionneraient qu'avec de grandes difficultés.

Le système à percussion directe s'emploie concurremment avec le système à sonde articulée pour la traversée de tous les terrains. Il rend surtout de grands services pour le forage de couches sableuses ou peu consistantes, et là il est supérieur au système à sonde articulée.

Le système à rotation ne s'emploie, dans les terrains pétrolifères, que pour le sauvetage de sondages en accident.

Le système à percussion automatique est d'une application récente et eut employé concurremment avec tous les autres systèmes.

Chaque système de sondage a ses avantages et ses inconvénients; aussi un dispositif combiné réunissant plusieurs systèmes donne-t-il de meilleurs résultats, car on peut, de cette façon, éviter leurs inconvénients et n'en conserver que les avantages.

En général, un système de sondage se compose d'une sonde proprement dite, d'une tour appelée également chèvre, d'un treuil de manœuvre et d'un moteur. En

dehors de ces objets principaux vient toute une série d'outils plus ou moins compliques dont nous trouverons le détail et l'emploi dans le courant de ce livre.

Examinons chaque système individuellement, ainsi que tout son outillage, et voyons quels sont les mérites de chacun d'eux.

Systèmes à sonde articulée. — Système à la corde.

Le système à la corde a reçu une application sur une grande échelle pour l'exploitation du pétrolo, surtout en Pensylvanie où le terrain, très tendre, consistant, permet de forer 600 à 700 mètres en quelques semaines.

Il consiste essentiellement en une corde qui peut être en chanvre, en fils d'acier, de fer, etc., au bout de laquelle est suspendue la sonde proprement dite, qui comprend :

1" Le poids-mort ou maîtresse-tige consistant en une barre de fer ronde, munie à l'un des bouts d'un tenon fileté, à l'autre bout d'une douille également filetée;

2° D'une barre d'acier appelée trépan terminée en tranchant à l'un des bouts, à l'autre munie d'un tenon fileté qui se visse dans la douille de la maîtresse-tige;

3° D'un assemblage de deux pièces glissant l'une dans l'autre appelée glissière, dont l'une est munie d'un tenon fileté, l'autre d'une douille se vissant sur le tenon de la maitresse-tige ;

4° D'un anneau-tournant muni d'une douille qui, vissé sur le tenon de la glissière, réunit la corde à la sonde.

Le mouvement de percussion est transmis à la sonde en attachant la corde à un balancier qui reçoit un mouvement d'oscillation d'une manivelle calée sur l'arbre d'un treuil quelconque.

(Le treuil canadien, que nous décrirons plus loin, convient parfaitement pour le sondage à la corde.)

Le poids de la maîtresse-tige doit être aussi grand que possible : 800 à 1200 kgs.; l'amplitude du balancier à la manivelle : m 50 à m 70.

Le diamètre de la corde, si elle est en fils d'acier, doit être de 25 millimètres; si elle est en chanvre, de 50 à 60 millimètres et doit, en tous cas, provenir de matériaux de tout premier choix. Les fils de la corde en acier ne doivent pas excéder 1 millimètre en diamètre.

Le sondeur au système à la corde doit apporter toute son attention sur le choix de celle-ci, car elle est le fondement de ce système.

Afin de pallier à l'usure toujours rapide des cordes en acier dans le trou de sonde, on fabrique en Pensylvanie des cordes mixtes, où l'âme de chaque toron de la corde en chanvre est une corde en fils d'acier, d'un diamètre convenable. Le chanvre ayant moins do prise sur la tôle des tubes, s'use moins rapidement, tout en protégeant la corde en acier de toute usure, par conséquent de tout affaiblissement. Ces cordes mixtes répondent à tous les desiderata et permettent d'éviter les accidents par leur rupture pendant la perforation.

Quand . on s'aperçoit que le chanvre est tout à fait usé et que l'âme en acier menace do se détériorer, la corde est renvoyée à la fabrique pour la recouvrir à nouveau d'un toron de chanvre.

Il se comprend qu'une telle corde peut être mise dans les mains de l'ouvrier

le plus brutal sans crainte de danger, car l'àme en acier étant calculée pour résiste à une traction supérieure à celle que l'appareil de manœuvre permet de faire, et étant protégée par le chanvre contre tout affaiblissement, si l'outil perforateur vient, pour une cause quelconque, à être cerné dans le trou de sonde, l'ouvrier pourra appliquer sur la corde toute la force de traction qui est mise à sa disposition sans arriver à une rupture de celle-ci.

Quand on n'emploie qu'une corde en acier, nue, son usure est rapide, surtout dans les petits diamètres et les terrains composés de grès, dont les détritus légers, qui montent dans l'eau du trou de sonde, sont un grand facteur d'usure. La corde s'affaiblit rapidement et, si le trépan vient à se coincer dans le trou de sonde, l'ouvrier sondeur, confiant en la résistance de sa corde, opère une traction pour dégager l'outil engagé qui amène souvent la rupture de la corde.

La rupture d'une corde dans un trou de sonde n'est, en elle-même, pas un accident bien grave; mais, comme on ne peut toujours être présent à l'avancement d'un sondage, on est bien forcé de s'en 1 émettre aux soins du personnel souvent inexpérimenté et toujours aventureux, et qui greffe facilement un second accident plus grave sur le premier.

11 ne faut donc laisser entre les mains du personnel qu'une corde offrant toutes les garanties de sécurité voulues et, aussitôt que l'on s'aperçoit que l'usure de la corde est trop avancée, on doit remplacer celle-ci par une nouvelle.

Quant à la forme et aux dimensions à donner à l'outillage, nous nous en occuperons au chapitre s'y rapportant. Ces formes et dimensions diffèrent peu de celles employées pour la construction de l'outillage des autres systèmes de forage.

Avantages et Inconvénients du système à la corde.

Le seul avantage consiste en la rapidité avec laquelle la sonde est remontée au sol, soit pour remplacer le trépan usé par un autre fraîchement aiguisé, soit pour enlever avec une cuillère les détritus arrachés par le trépan à la roche. La manœuvre de remonte et de descente de la sonde se fait en très peu de temps; car il n'y a pas de dévissage et renvissage des tiges de forage comme dans les autres systèmes.

D'un autre côté, si on a l'avantage de faire les manœuvres plus rapidement, on rencontre des inconvénients qui empêchent d'employer ce système en toutes circonstances.

Ces inconvénients sont :

1° Dans les terrains fortement inclinés, consistant en alternances de couches dures et tendres, le trépan glisse facilement do la verticale et fait un trou oblique. La sonde est bientôt empêchée dans son mouvement de rotation et tout avancement est rendu impossible. Le sondeur ne peut, en ce cas, avoir recours qu'à la sonde rigide pour redresser son trou de sonde.

Pour empêcher le glissement du trépan de la verticale, on emploie bien un guidonnage ayant très peu de jeu dans le trou de sonde et qu'on intercale entre la maîtresse-tige et le trépan; mais ce guidonnage présente lui-même l'inconvénient très sérieux de se caler facilement dans le trou de sonde, par la chute d'éboulements, et de compliquer énormément le travail de retraite de la sonde en cas d'accident.

2° Si le terrain n'est pas parfaitement homogène et présente des parties plus dures que d'autres, le trépan, n'étant pas maîtrisé par le sondeur à la surface, comme

dans les autres systèmes de forage, glisse sur ces parties dures sans les entamer et laisse des aspérités sur les parois du trou. Ces aspérités empêchent bientôt la sonde de tourner et de frapper bien régulièrement sur le fond; de nouveau, tout avancement est impossible. Le sondeur doit encore une fois avoir recours à la sonde rigide pour remettre son trou de sonde bien cylindrique.

Pour obvier à cet inconvénient, on laisse une largeur aussi grande que possible aux cornières du trépan, de manière à bien égaliser les parois du trou; mais, en bien des cas, cela ne suffit pas encore pour empêcher la formation de ces aspérités. D'un autre côté, un trépan, possédant des cornières très larges, se coince facilement par la chute des moindres éboulements et présente une résistance considérable à l'avancement rapide de l'enfoncement.

3° Si la sonde se trouve coincée dans le trou de sonde, il est très difficile de la dégager avec la corde; on ne peut, comme dans le système à tiges massives, donner des coups secs et vigoureux à la glissière de bas en haut, car la corde, par sa grande élasticité, absorbe le choc qui se produit à la glissière et réduit tout l'effet à une action de traction sans grande efficacité.

Afin de donner à la corde une plus grande rigidité et obtenir un choc plus efficace, quand on doit frapper a la glissière de bas en haut pour dégager la sonde engagée dans le terrain, on intercale à demeure fixe une seconde maîtresse-tige de 300 à 400 kilogs de poids, entre la glissière et i'anneau-tournant qui relie la corde à la sonde; cette seconde maîtresse-tige fait d'autant meilleur office de mouton qu'elle est plus pesante. La présence de cette seconde maîtresse-tige crée de nouveau un sérieux inconvénient qui provient du plus grand allongement, d'une plus grande fatigue et d'une détérioration plus rapide de la corde.

4° Dans les terrains fortement usants et très durs, le trépan perd rapidement de son diamètre en creusant un trou conique ; si l'on descend un trépan remis à diamètre avec une trop grande vitesse sur le fond, il se coince énergiquement dans la partie conique du trou et l'on est souvent impuissant à l'en arracher avec la corde.

Pour remettre le fond du trou à diamètre avec la corde, on éprouve les plus grandes difficultés, et souvent on n'y parvient qu'en remplissant le trou de sonde sur une certaine hauteur avec des pierres très dures,

5<> Dans les grands diamètres, le système à la corde est tout à fait inférieur aux autres systèmes, car le nombre de coups de sonde donnés en un temps voulu avec la corde, est notablement inférieur au nombre de coups donnés avec des tiges; l'avancement est moins rapide.

6<> Pour la réparation des accidents, il faut avoir constamment un jeu de tiges, ce qui entraîne à une certaine dépense. Il est vrai que dans les exploitations pétrolifères où il y a souvent un grand nombre de puits en production, on est obligé d'avoir un jeu de tiges en fer dites de sauvetage, qu'on emploie soit à la retraite des tubes, soit à la réparation d'accidents souvent inévitables; ce jeu de tiges sert également pour remplacer la corde en cas d'accident dans le sondage à la corde.

Mais, quand une exploitation est à son début, qu'on n'en est encore qu'au premier puits, et qu'on ne sait pas encore si les recherches seront couronnées de succès, on est quand même obligé d'acquérir des tiges de sauvetage qui peuvent être nécessaires à chaque instant. C'est donc une double dépense que l'on doit faire de tout prime abord.

Nous voyons que, par ses multiples inconvénients, le système de forage à la

corde ne peut être employé indifféremment dans toutes les formations de terrains. Il ne peut rendre de réels services que dans les couches horizontales, tendres, homogènes, les diamètres réduits et les grandes profondeurs; le sondeur avisé ne l'emploiera donc que dans ces conditions.

En Amérique où, ainsi que nous l'avons déjà dit, le système à la corde est beaucoup employé, on a imaginé un grand nombre de dispositifs de battage plus ou moins pratiques; nous ne pouvons songer à les décrire tous, il faudrait pour cela tout un volume, et cela serait bien inutile; car tous reposent sur un même principe, et s'il y a une certaine différence de construction entre eux, ce n'est que pour des raisons de facilité de transport ou par suite de la différence de profondeur à atteindre. Nous ne décrirons que le dispositif le plus employé avec lequel on atteint des profondeurs de 1000 et 1500 mètres. Cela suffira amplement à faire connaître le principe du système à la corde.

Dispositif pensylvanien. — Il se compose d'une chèvre, d'un treuil de manœuvre, d'une machine à vapeur et d'une chaudière quelconques.

Le treuil (fig. 2, pi. I) se compose des semelles abcdefgh qui portent deux autres semelles i j. Sur la semelle j est dressé un poteau k que maintiennent deux poussants l m. Sur ce poteau k oscille un balancier n qui est relié à une manivelle o, calée sur le bout d'un arbre p par l'intermédiaire d'une bielle q. L'arbre p tourne dans des paliers fixés sur les poteaux r 5 dressés sur les semelles i j et porte une poulie de commande t. Sur cette dernière est fixée latéralement une seconde poulie à gorge u qui transmet le mouvement de la poulie t au tambour v d'enroulement de la corde de battage w par la corde x entre-croisée. Un tambour y pour l'enroulement de la cordelette de curage z reçoit son mouvement de la roue de commande t, par simple appui sur celle-ci ; à l'aide des leviers a! V et de la tringle c', on approche ou on recule le tambour y de la poulie t à volonté. Une roue d' fixée sur le rouleau e 1 d'enroulement de la corde w porte une bande de frein, à l'aide de laquelle on modère le déroulement de la corde pendant la descente de la sonde. Le balancier n porte une vis de rappel f 9 terminée par un jeu de griffes h' avec lequel on saisit la corde m? à n'importe quelle hauteur (fig. 1, pi. I).

Mode d'emploi du système à la corde.

t Suivant la profondeur du sondage, le sondeur doit attacher la corde au balancier, de telle manière que le trépan reste suspendu à une certaine hauteur du fond; cette hauteur doit être réglée de façon que le balancier, donnant le nombre d'amplitudes voulu par minute, la sonde ne touche le fond que quand la corde, sous l'effet du lançage, s'est détendue à son maximum d'allongement.

Le nombre de coups à donner par minute est forcément limité par le jeu de la corde même. Si le sondeur dépasse une certaine vitesse de battage, la sonde attirée trop brusquement par le balancier, au moment de l'arrêt de celui-ci dans son mouvement ascendant, saute en l'air à une hauteur qui atteint souvent plusieurs mètres, la corde, près de l'attache à l'anneau-tournant qui la réunit à la sonde, s'enroule sur elle-même, et il se produit des, nœuds qui en provoquent la détérioration ou même la rupture nette.

La rotation de la sonde se produit sous l'effet du tendage et détendage de la

corde. On intercale un anneau-tournant entre la corde et la eondo pour que la rotation de la sonde soit en partie indépendante de celle de la corde, et pour éviter le détordement de celle-ci, par conséquent sa mise rapide hors d'usage.

Système à la glissière.

Avant d'examiner le fonctionnement du système de forage à la glissière, passons en revue les différents outils employés, afin de bien comprendre la manière dont cette sonde est composée, ainsi que les différents dispositifs de forage.

Des tiges de forage. — Pour pallier aux inconvénients de la corde, surtout dans les grands diamètres, on lui substitue des tiges massives que Ton réunit Tune à l'autre par des emmanchements à vis. Le tenon ou mâle de ces emmanchements est ordinairement conique, car on en obtient une plus grande rapidité de raccordement que par des emmanchements cylindriques.

Pour la fabrication des tiges, on emploie le fer et le bois. Le fer doit être de première qualité, très fibreux, plutôt mou que dur, et doit se souder facilement. Le fer de Suède se recommande spécialement pour les tiges de sondage; le fer au nickel, quoique plus coûteux, est encore meilleur. Jusque 150 et 200 mètres de profondeur, le diamètre des tiges en fer doit être de 30 millimètres, do 200 à 300 ou 350 mètres, de 25 millimètres et de 350 à 1000 mètres, de 22 millimètres. La figure 3, planche I, indiquo la forme des emmanchements de tiges.

La section du fer des tiges doit être de préférence ronde plutôt que carrée, car les tiges de section ronde cassent moins vite que les tiges de section carrée : ce qui est attribuable à la plus grande flexibilité des unes que des autres. Les tiges devront être, de préférence, d'une seule pièce; on y soude seulement les emmanchements. La soudure doit être faite soigneusement ; après chaque soudure, il sera bon quo le forgeron plie le fer à chaud à l'endroit de la soudure dans un sens, puis dans l'autre, afin de s'assurer si celle-ci est bien homogène. La longueur totale des tiges est ordinairement de ll m 50.

Les emmanchements présentent un carré qui permet de les saisir, soit avec la fourche de retenue, soit avec le tourne-à-gauche, et un épaulement par lequel la tige repose sur la fourche de retenue.

Il est indispensable de maintenir les tiges bien droites si l'on veut éviter des ruptures constantes. Une tige présentant des coudes plus ou moins prononcés, se redresse à ces endroits à la relève et fléchit à la chute de la sonde. Par ce redressement et fléchissement répétés des milliers de fois, le fer se cristallin et finit par se casser. Une tige bien droite, au contraire, garde ses qualités, et ce n'est qu'après un très long usage que le fer, sous les chocs répétés, se cristallise et perd de sa force.

Une tige pliôe présente encore l'inconvénient très grave, si elle vient à casser à un coude plus ou moins fort, de se fourrer dans les parois par son effet de ressort, ot d'où il est souvent difficile de l'en retirer. Si l'on no parvient pas à la saisir par l'extrémité de la partie cassée, à la moindre traction que l'on opère en la saisissant avec un instrument quelconque, à quelque distance de l'extrémité, la tige bute sous une aspérité quelconque du trou de sonde, se replie sur elle-même d'autant plus que la traction est forte. On comprend qu'il devient alors difficile de retirer la sonde, on ne peut même souvent pas décrocher et remonter l'instrument descendu.

Les tiges en fer présentent l'inconvénient d'être très pesantes et, par leur faible diamètre, d'occasionner un très petit déplacement du liquide que contient le trou de sonde et, par conséquent, d'en être très peu allégées.

Pour obvier à cet inconvénient, on leur a substitué des tiges en bois do frêne, de sapin, d'acacias, d'hyckory, etc. Ces tiges se composent de deux perches do 5 à 6 mètres de longueur et O^ôO de diamètre, de bois de fil continu sur toute sa longueur, réunies par deux lames rivées (Rg. 4, pi. I). Les bouts sont coiffés, l'un de l'emmanchement mâle, l'autre de l'emmanchement femelle, garnis de deux lames venues de l'emmanchement même et également rivées sur la tige.

La rivure des emmanchements sur le bois doit être soignée et faite par un homme consciencieux. Les trous pour les rivets doivent êtro forés à l'aide d'une vrille cylindrique en spirale, de manière à les avoir bien droits et bien lisses ; leur diamètre doit être égal ou même un peu inférieur au diamètre des rivets, afin d'obtenir un serrage de ceux-ci dans le bois. Les rivets doivent être soigneusement recuits.

La rivure doit se faire à petits coups de marteau pour éviter un ploiement du rivet dans le bois et, par conséquent, un affaiblissement de l'assemblage.

L'assemblage se fait à raison de quatre rivets; ceux-ci ont un diamètre de 8 millimètres et doivent provenir de fer fibreux, plutôt mou que dur.

Pour la fabrication des tiges, le bois ne doit pas être scié, mais bien fendu, de manière à garder le fil ininterrompu, par conséquent toute la résistance possible à la traction. Ce bois fendu est ordinairement très gauche et présente des coudes très prononcés, qui sont un inconvénient sérieux pour le travail dans de petits diamètres : par suite du frottement dans le trou de sonde, le bois s'use très rapidement aux coudes et ne tarde pas à céder, soit au choc, soit à la traction.

On remédie à cet inconvénient en chauffant les perches tout préparées dans une cjive hermétiquement close avec de la vapeur à une pression de une à deux atmosphères. Sous l'effet de la chaleur et de l'humidité, le bois acquiert la faculté de se plier très facilement et de garder la forme qu'on veut lui donner. Il suffit donc, après les avoir bien chauffées à la vapeur, de placer les perches dans des formes spéciales, sous une pression voulue, et de les laisser sécher lentement pour les obtenir bien droites. Etant sèches, elles gardent la rectitude qu'on leur a imprimée, surtout si l'on évite de les poser en porte-à-faux.

Si l'on a soin, après ce travail de redressement des perches, de soumettre celles-ci à un essai de traction déterminée, on peut éliminer celles qui ne présentent pas une résistance assez grande pour le travail qu'on attend d'elles.

Par les procédés de fendage, de redressement et d'essai à la traction des perches, on obtient des tiges qui cassent rarement en plein bois, si l'on ne dépasse pas le maximum de traction qui est do 12,000 kilogs environ.

Les ruptures des tiges en bois se produisent ordinairement aux ferrures. Sous les chocs répétés, le fer de ces ferrures se cristallise et, quoique les dimensions qu'on leur donne soient calculées pour une résistance supérieure à celle inhérente à un travail régulier, après quelques mois de travail il s'y produit des ruptures.

Si l'on n'a pas soin d'ajouter des dents (fig. 5, pi. I), que l'on intercale entre le bois et la ferrure et qu'on fait traverser par les rivets, ceux-ci se brisent par le milieu et sautent de l'assemblage, moitié d'un côté, moitié de l'autre. Quand un ou deux rivets seulement restent, ils ne présentent plus assez de résistance aux chocs et à la traction, ils arrachent le bois suivant une rainure do la largeur de leur diamètre,

et la perche sort do l'assemblage. Les deux dents de 5 millimètres d'épaisseur, que Ton ajoute, renforcent fortement la rivure et rarement celle-ci cède aux efforts les plus vigoureux.

Les assemblages du bois avec le fer demandent un contrôle continu et soigneux, car, par suite du frottement des tiges dans le trou de sonde, les ferrures s'usent rapidement, les têtes des rivets sont enlevées complètement et, si Ton n'a pas soin de remplacer ceux-ci à temps, ils cèdent du côté le plus faible à la traction, le bois est arraché de la ferrure en provoquant un élargissement démesuré de celle-ci.

Si le trou de sonde est de faible diamètre il devient, en ce cas, difficile d'opérer le retrait de la sonde, car la ferrure endommagée ne veut pas pénétrer dans aucun des instruments qu'on lui présente.

Pour réunir les emmanchements aux perches en bois, on emploie encore des fourreaux venant des emmanchements mêmes, garnis intérieurement d'un filet à fort pas; le bout do la perche, bien sèche, est vissé fortement dans ce fourreau. La tige étant descendue dans le liquide, qui l 'emplit le trou de sonde, se gonfle par absorption de co liquide et se serre énergiquement dans le fourreau. Cet assemblage est très résistant et supprime les nombreux inconvénients des assemblages à rivures; il est très coûteux, et c'est la grande raison pour laquelle certains sondeurs préfèrent continuer l'emploi des ferrures rivées.

Les tiges en bois ont l'avantage sérieux sur les tiges en fer d'être plus légères, de provoquer un déplacement d'un volume du liquide dans lequel elles sont plongées, dont le poids égale presquo leur propre poids, et d'offrir avec cela une aussi grande résistance à la traction.

Elles ont le désavantage d'être plus coûteuses : une tige en fer de 22 millimètres de diamètre et de ll m 50 de longueur coûte 18 francs, tandis qu'une tige en bois toute montée coûte 40 francs, soit plus du double, d'exiger un contrôle trop assidu et de se rompre très facilement par suite d'une chute un peu forte sur le fond du trou. Avec des tiges en fer, s'il se produit une chute de la sonde, même de plusieurs centaines de mètres de hauteur, tout se réduit à un fort ploiement des tiges, tandis que les tiges en bois se brisent en un grand nombre d'endroits, se glissent à côté l'une de l'autre, et se calent, au point de ne plus pouvoir les arracher du trou de sonde autrement que morceau par morceau, souvent lambeau par lambeau. Il faut souvent de longs mois de travail patient pour dégager le sondage de tous ces débris de tiges. Il y a non seulement perte de temps et d'argent pour le dégagement du trou de sonde, mais tout le jeu de tiges est complètement perdu.

Avec des tiges en fer, après la chute, il suffit de les saisir par l'extrémité supérieure à l'aide d'un instrument convenable; sous la traction, elles se redressent insensiblement et permettent le retrait de la sonde, bien souvent à la première manœuvre. Après les avoir redressées à chaud, les tiges peuvent servir à continuer la perforation.

C'est un avantage énorme des tiges en fer sur les tiges en bois, et c'est la raison pour laquelle tant de sondeurs, malgré divers autres avantages que leurs présentent les tiges en bois, préfèrent rester à l'emploi des tiges en fer.

Dans les très petits diamètres de trou de sonde, l'usage des tiges en bois est absolument irrationnel, car leur diamètre est trop grand et, si une rupture se produit, soit en plein bois, soit aux ferrures, les difficultés de retrait de la sonde prennent trop d'importance.

Dans les grands diamètres, le trou de sonde étant ordinairement entièrement

rempli d'eau, par suite de leur déplacement considérable du liquide, les tiges en bois flottent. Ce flottage empêche un battage aussi vif qu'avec les tiges en fer qui ont plus de poids et, par conséquent, un avancement aussi rapide.

Après avoir comparé les avantages et inconvénients des deux systèmes de tiges, le sondeur avisé préfère rester à l'emploi de celles en fer qui lui présentent plus de sécurité. Trépans. — Les trépans sont ordinairement formés de deux pièces, Tune en fer d'où, vient le tenon fileté, l'autre en acier d'où provient la lame munie du tranchant soudées soigneusement ensemble. On les fabrique aussi tout en acier, afin d'éviter la soudure dans le corps des trépans, soudure qui, mal faite, est une cause d'affaiblissement. Comme on ne peut toujours s'en remettre au plus ou moins de conscience d'un forgeron pour l'entière sécurité d'une soudure aussi importante que celle d'un trépan, on préfère, en beaucoup de cas, faire venir les trépans d'un seul bloc d'acier. Les tenons en acier ont peut-être une tendance à la rupture plus marquée que les tenons en fer; mais, comme une rupture au tenon est beaucoup moins dangereuse que celle en plein corps du trépan, il est recommandé de fabriquer les trépans plutôt tout en acier que partie fer et partie acier.

On donne différentes formes aux trépans, mais la plus usitée est celle que montre la ûg. 6, pi. I.

Afin de présenter moins de prise aux boues dans lesquelles le trépan travaille, la lame doit être mince ; CWS pour les trépans de petit diamètre et m 05 pour ceux de grand diamètre. Seules, les cornières doivent présenter une plus forte épaisseur (0 m 08 pour les grands diamètres et m 05 pour les petits), afin de mieux égaliser les parois du trou de sonde.

Cette forme de trépan permet un aiguisage rapide et peu coûteux, car la lame étant mince, la chauffe en est plus facile.

Dans les grands diamètres et les terrains durs, difficiles à perforer, on doit laisser aux cornières un tranchant se trouvant sur le même plan que le tranchant de la lame et perpendiculaire à celui-ci. Les cornières, étant larges, abattent toutes les aspérités qui pourraient rester sur les parois du trou et égalisent celui-ci. Afin d'obtenir un avancement plus rapide, on peut laisser le tranchant de la lame dépasser légèrement le tranchant des cornières, de telle façon qu'il entame seul le terrain. (Fig. 7, pi. I). Dans les petits diamètres, au contraire, on doit abattre le tranchant des cornières, de manière à n'avoir qu'un simple biseau, ûg. 8, pi. I, ce qui permet un avancement plus rapide, surtout dans les terrains tendres.

Si, dans un grand diamètre, on emploie un trépan à simple biseau, sans cornières, il est difficile, dans certaines couches de terrains, d'éviter les aspérités sur les parois du trou, surtout si l'ouvrier sondeur imprime un mouvement irregulier de rotation au trépan et lui fait parcourir, tantôt un grand arc, tantôt un plus petit. La sonde ne tarde pas à descendre plus d'un côté que de l'autre; il se forme une corne qui va en s'élargissant au fur et à mesure de l'enfoncement et empêche bientôt la sonde de tourner. Il faut repasser le trou avec un trépan à cornières très larges pour le remettre bien cylindrique, ce qui exige toujours une perte de temps considérable.

Pour l'émettre au diamètre voulu les trépans usés par la perforation du terrain, le forgeron ne doit pas employer un compas sujet à dérangement, mais bien un calibre en tôle, fig. 9, pi. I, dont l'ouverture a la forme exacte du tranchant du trépan; il doit veiller à ce que le tranchant soit bien perpendiculaire à une ligne passant par l'axe du trépan, surtout pour les trépans de grand diamètre : si une pointe du tran-

chant dépasse l'autre, elle seule trouve appui sur le fond; il y a donc porte-à-faux qui entraîne la rupture du tenon.

Pour bien dresser un trépan, on emploie le petit dispositif que montre la figure 10, pi. I. Il se compose d'un triangle en tôle à l'un des angles duquel est rivée une tringle également en tôle, bien rectiligne, et pouvant osciller sur le rivet d'attache. En posant le triangle par le côté convenable sur l'embase du trépan, qui est ordinairement bien tournée, on abaisse ou on relève la tringle jusqu'à ce qu'elle s'appuie sur la pointe du tranchant; on reporte ensuite le jauge de l'autre côté du trépan et le jeu, qui reste entre la tringle et la seconde pointe du tranchant, donne l'excentricité de la lame.

On applique le même procédé pour redresser la lame sur son plat.

Pour éviter la rupture du trépan, il est bon de donner une certaine courbure au tranchant de la lame. Cette courbure doit être calculée de façon que la maîtressetige, s'appuyant par son extrémité supérieure sur la paroi du trou de sonde tout Le tranchant du trépan pose sur le fond.

On comprend qu'avec un tranchant tout à fait droit, à la moindre inclinaison de la maîtresse-tige, le trépan ne porte sur le fond que par uno de ses pointes : il y a donc porte-à-faux qui peut occasionner une rupture, soit de l'affût, soit du tenon ou môme de la maîtresse-tige.

Dans les grands diamètres, pour éviter le balancement de la maîtresse- tige, on intercale, autant que la nature des terrains le permet, un guidonnage entre la maîtressetige et la glissière.

Le tranchant du trépan doit être, longitudinalcment, d'une rectitude absolue; le contraire occasionne, surtout dans les terrains durs, un dévissage du trépan.

Le forgeron, pour mesurer le diamètre des trépans qu'il aiguise, doit porter ceux-ci à une chauffe uniforme pour tous, de manière qu'après la trempe, chaque trépan, individuellement, ait un diamètre constant. Il doit posséder deux calibres, un pour le mesurage à chaud, l'autre pour le message à froid. Il doit connaître le retrait que la lame éprouve en la mettant dans l'eau pour la trempe, do telle façon qu'étant mise à diamètre à chaud, après la trompe, ce diamètre soit celui désiré.

Si, par manque d'observation, l'ouvrier sondeur descend un trépan un peu plus fort qu'il ne l'est habituellement, en pénétrant dans le terrain, il s'y coince energiquement sous tout le poids de la sonde, et il faut faire des efforts très vigouroux, qui amènent souvent la rupture des tiges, pour en opérer, le retrait.

Si, au contraire, il descend un trépan de plus faible diamètre, celui-ci fera un trou plus petit et, si le trépan qui lui succède est au diamètre habituel, il se coincera d'autant plus énergiqueraent dans la partie rétrécie que la différence do diamètre est petite.

L'angle du biseau de la lame est différent pour chaque espèce de terrains. Pour les terrains très durs, cet angle doit être faible pour renforcer le tranchant et éviter qu'il ne saute entièrement en éclats. Pour les terrains tendres, au contraire, il est bon de donner un angle de tranchant assez grand. Pour les terrains durs, on donne 4.>; pour les terrains tendres, 05° d'inclinaison.

La trempe doit être plutôt dure que tendre. Il est préférable, si le trépan passe d'une couche tendre à une couche dure, que son tranchant saute t*n éclats plutôt qu'il ne se refoule. Si le trépan est trempé trop mou, en frappant sur la roche dure, le tranchant se refoule à un diamètre plus grand que le diamètre du trou et il devient impossible de le retirer par les moyens ordinaires. Le refoulement du trépan

à un diamètre trop grand est rendu d'autant plus facile qu'il agit en face d'une cou *ta tendre qui n'use que très peu les bavures qui se produisent.

Pour éviter le coinçage d'un trépan, remis au diamètre ordinaire, dans le fond du trou de sonde, on donne à la lame une certaine excentricité qui l'oblige à faire un trou plus grand que son diamètre propre de sorte que, après avoir perforé dans le terrain d'une hauteur voulue, malgré son usure, le trépan fasse encore un trou d'un diamètre, si pas plus grand, au moins égal, au diamètre qu'il avait quand on le mit en œuvre. Le trépan que Ton descendra ensuite ira directement à fond sans s'y coincer, et l'on ne s'exposera pas aux dangers que présente toujours un coinçage.

Pour faire suivre la sonde par les colonnes de tubes de garantie, on emploie des trépans excentriques, c'est-à-dire des trépans dont la lame est entièrement rejetée sur le côté. Ces trépans creusent un trou aussi grand qu'il le faut pour que les tubes y pénètrent à l'aise.

Le principe des trépans excentriques avait été appliqué, il y a de nombreuses années. Dans leur Guide du Sondeur, paru en 1861, Dégousée et Laurent font mention do l'emploi de tels trépans. Ils disent, pages 127-128 :

- Un moyen bien simple d'éviter les enserrements des trépans, et qui réussit d.ms bien des cas, consiste à donner aux lames une forme telle qu'elles fassent naturellement un trou plus grand que leur diamètre. Il suffit pour cela de donner au saillant de la lame une légère irrégularité, c'est-à-dire que, si le trépan est à téton, le centre de ce dernier et une partie de la lame sont rejetés de l'axe réel; que si le trépnn se termine par une lame plate, on lui donne une courbure telle que le point le plus bas soit environ au tiers de la largeur totale. Le fond du trou, dans ce cas, est légèrement convexe vers son centre, ce qui force la lame à se rejeter sur les parois, et, peu à peu, à agrandir le trou. »

Cependant, on n'avait jamais employé les trépans excentriques à faire un trou assez grand pour que la colonne de tubes, dans Laquelle ils travaillaient, pût les suivre librement, et ce n'est qu'en 1900 que M. W--H. Mac Garvey eut l'idée heureuse de donner à son trépan la forme indiquée par la figure 11, pi. I, et de forer un trou assez grand pour que les tubes puissent suivre le trépan, sans employer des excavateurs, comme on le faisait auparavant.

M. Mac Garvey, ayant fait breveter son invention immédiatement, d'autres personnes imaginèrent, afin d'éviter l'application du brevet Mac Garvey et obtenir elles-mêmes un brevet, différentes formes à donner aux trépans excentriques. Moi-même me suis occupé de cette question et ai employé le trépan excentrique (fig. 12, pi. I), qui m'a donné également des résultats satisfaisants.

Je dois avouer que, par les résultats obtenus avec le trépan Mac Garvey et qui, dans les terrains durs sont supérieui-s à ceux donnés par des trépans excentriques à lame de courbure différente, j'ai préféré rester à son emploi exclusif, et j'ai remarqué que beaucoup de personnes étaient de mon avis, car l'emploi de ce trépan prend do plus en plus d'extension.

L'avantage du trépan Mac Garvey est de frapper par tous les points du tranchant de sa lame sur le fond du trou avec un minimum de portc-à-faux, et d'être guidé par son téton dans un avant-trou qui, venant d'une masse compacte, offre la plus absolue résistance au recul du trépan des parois. Il permet également par le diamètre donné au téton d'augmenter ou de diminuer l'excentricité du trépan jusqu'au maximum utile.

' " On donne au téton le diamètre du raccord du trépan à la maîtresse-tige.

La largeur de la lame entière doit être égale au demi-diamètre du téton augmenté du rayon du trou que Ton veut creuser.

Dans les petits diamètres de tubes, l'excentricité est limitée par ces diamètres mêmes, car on ne peut faire le trépan plus grand que la colonne; tandis que, dans les diamètres dépassant m 30, le trépan peut être de diamètre beaucoup plus faible que le diamètre de la colonne, tout en donnant l'excentricité voulue.

Seulement, même avec les plus grandes dimensions de tubes, on fait toujours le trépan excentrique de même diamètre que le diamètre intérieur de la colonne pour diminuer, autant que possible, le porte-à-faux du trépan. On comprend que, plus le diamètre augmente, plus le porte-à-faux diminue, car le téton gagne en largeur.

Pour donner aux trépans de petit diamètre la plus grande excentricité utile, on restreint le diamètre de la maîtresse-tige et des emmanchements au minimum possible. Le côté du trépan diamétralement opposé à la redent est en ligne droite avec la périphérie de la maîtresse-tige (voir ûg. 11, pi. I).

Avec les trépans de faible dimension, si l'on veut augmenter l'excentricité, il suffit de diminuer le diamètre du téton de la moitié de l'augmentation d'excentricité que l'on veut obtenir. Le téton fait un trou de son diamètre même ; il rejette donc tout le trépan et la m aï tresse- tige sur le côté de toute cette augmentation d'excentricité.

Quelques sondeurs donnent une inclinaison d'environ 45° au tranchant du téton et de la redent pour faciliter la prise du trépan dans les parois du trou de sonde. Il est à remarquer que cette disposition n'augmente, en fait, pas considérablement l'efficacité d'excentricité du trépan; elle a pour désavantage sérieux d'augmenter le porte-à-faux du trépan de la moitié de la largeur du téton. Nous ne croyons donc pas que cette modification du trépan Mac Garvey soit une heureuse application. En tous cas, le trépan Mac Garvey, tel que le montre la figure 11, pi. 1, fonctionne admirablement bien, fait un trou bien vertical et bien égal dans lequel les tubes de garantie glissent bien librement. Il est donc inutile de. chercher une autre forme de trépan qui ne pourra, certainement, pas donner de meilleurs résultats.

Pour remettre le trépan Mac Garvey à diamètre, on emploie une tringle bien droite se terminant suivant la forme indiquée par la figure 13, pi. I. Tout commentaire sur la manière de s'en servir est bien inutile; la figure l'indique bien.

L'enfoncement avec les trépans excentriques est moins rapide, en général, qu'avec les trépans ordinaires, parce que, faisant un trou plus grand, ils ont plus de surface à découper. Mais l'avantage que leur emploi donne d'avoir la sonde constamment protégée des éboulements par la colonne de tubes de garantie, a amené à leur emploi général.

DIMENSIONS DBS EMMANCHEMENTS POUR TRÉPANS ET MAITRESSE-TIGES EN MILLIMÈTRES

Nd'ordre

Diamètre de trou

de sonde dans lequel ces

trépans et mal tresse -

t iires sont employés

Diamètre du tenon à la base

Diamètre du tenon au bout

Hauteur du tenon

Hauteur

du pan de vis

Nombre de filets par pourc

Diamètre

de l'embase

Coté de latige

0BSKRVAT10HS

De 12" au-dessus

Tout en fer

0", 10", il", 12"

ion

MO

(1) Un pouce égale 26,5 millimètres.

Des guides, — Dans le but d'empêcher le trépan de glisser de la verticale sur les couches dures qu'il rencontre, on le surmonte d'un guide à lames. Ce guide, figure 1, pi. II, se compose d'une tige cylindrique d'un diamètre en rapport avec celui de la maitresse-tige, et dans laquelle sont encastrées quatre lames en acier très dur qui lui sont assujetties par quatre forts rivets. Les lames, étant montées sur la tige, doivent faire un diamètre un peu plus faible que celui du trou de sonde : un centimètre de jeu suffit dans les terrains homogènes. Dans les terrains fortement ébouleux, il est dangereux d'employer un tel guide, car il se coince facilement par des fragments d'éboulements. Il est préférable, dans ce cas, d'employer un trépan à haute lame presque cylindrique sur toute sa hauteur et dont les cornières sont munies d'un tranchant incliné à leur partie supérieure.