Résumé technique du forage rotatif
Paramètres fonctionnels de forage de roche
Le forage implique une variété de facteurs et de variables qui affectent la facilité de pénétration de différentes formations rocheuses, communément appelés « forabilité ». Bien que la dureté de la roche, mesurée par la résistance à la compression non confinée (UCS), soit un élément clé, ce n'est qu'un des nombreux facteurs utilisés pour déterminer les meilleurs paramètres opérationnels et la sélection des embouts pour des performances optimales.
Certains autres facteurs sont : la résistance au cisaillement, l’angle de frottement interne, l’élasticité et la ténacité.
Toutes ces variables doivent être prises en compte lors de la détermination du meilleur choix de foret pour une pénétration et une durée de vie optimales.
Meilleures pratiques de forage rotatif
La clé pour obtenir des performances de perçage optimales réside dans le poids sur la mèche (WOB) et la vitesse de rotation. Un WOB adéquat est crucial pour enfoncer efficacement les dents du trépan dans la roche, permettant une rupture efficace et constitue le principal facteur pour déterminer le taux de pénétration.
WOB - Poids sur Bit
La quantité de WOB appliquée dépend de la résistance à la compression non confinée (UCS) de la roche ; les roches à UCS plus élevé peuvent nécessiter plus de temps pour une fracture correcte, ce qui nécessite souvent des vitesses de rotation (RPM) plus faibles pour garantir une rupture efficace de la roche.
Vitesse de rotation
La rotation déplace les dents de coupe vers la position suivante dans la roche, et plus les dents sont repositionnées rapidement, plus le forage progresse rapidement. Cependant, si la roche résiste à l’indentation des dents, la casse est minime et le taux de pénétration n’augmentera pas proportionnellement aux vitesses de rotation plus élevées. Dans les roches plus tendres, un régime élevé est efficace car il répond bien à la fréquence, tandis que les roches plus dures nécessitent un régime plus faible, car ils répondent mieux au temps pour une casse efficace.
Autres facteurs clés
Several key factors beyond rock characteristics influence drilling performance, many of which are related to the equipment used and the operator's proficiency. Critical considerations include:
- Presence of subsurface fractures from blasting
- Condition and size of the drill sub and stabilizers
- Mechanical condition of the drill rig
- Size and straightness of drill pipes
- Drilling angle
- Efficiency of hole cleaning
- Driller's experience and training
These factors, when optimized, work together to significantly enhance drilling efficiency and performance.
Exigences en matière d'air pour le forage rotatif
Fournir de l’air au volume et à la pression corrects est essentiel pour des performances optimales du foret. Pour garantir un nettoyage efficace des trous, une vitesse minimale de écopage de 5 000 à 7 000 pieds par minute est recommandée pour les déblais secs et de 7 000 à 10 000 pieds par minute pour les déblais plus denses ou humides. Un volume d'air adéquat aide à éliminer efficacement les déblais du fond du trou vers la surface, tout en minimisant l'usure de la structure de coupe et des roulements grâce à un nettoyage approprié du trou.
Ce calcul du volume d'air est généralement basé sur des tailles d'embouts et de tuyaux standard, mais doit être augmenté pour les matériaux plus denses afin de maintenir l'efficacité du nettoyage. La formule Q = A × V est utilisée pour calculer le débit d'air nécessaire (Q), où (V) est la vitesse souhaitée et (A) est la zone à travers laquelle passent l'air et les déblais, qui est la surface du trou moins la superficie occupée par la tige de forage.
Sélection de buse à embout tricône
La pression de l'air interne dans une perceuse rotative est régulée par la taille de la buse. En augmentant la taille de la buse, la pression à l’intérieur du foret est réduite. Lorsque la taille de la buse diminue, la pression augmente. La sélection des buses est déterminée en fonction de la configuration globale de l'appareil de forage et des caractéristiques de coupe.
Procédure de rodage du foret rotatif
Les nouvelles mèches doivent être progressivement rodées en utilisant un poids réduit et une rotation plus lente pour garantir que toutes les surfaces de travail sont correctement rodées et durcies avant d'appliquer des charges de fonctionnement complètes.
Cette méthode permet de prolonger la durée de vie du foret. Généralement, pendant les 10 premières minutes, appliquez 50 % du poids et de la rotation normaux, suivis de 75 % pendant les 10 minutes suivantes, avant de reprendre les opérations de forage normales.
Ce processus étape par étape garantit que le foret est conditionné pour une durabilité maximale.
Problèmes et solutions de forage rotatif
Surchauffe du tricône - Une surchauffe des embouts peut indiquer qu'un passage d'air est bloqué et que les roulements ne sont pas suffisamment refroidis. Les passages des embouts doivent être nettoyés avec de l'eau pour éliminer toute obstruction.
Pression atmosphérique incohérente - Les irrégularités dans le système d'air peuvent être causées par deux choses : un blocage peut provoquer une augmentation de la pression, une diminution de la pression de l'air peut être le résultat d'une fuite.
Filetage croisé - lors de l'accouplement du foret rotatif à la corde, veillez à utiliser une vitesse de rotation lente afin qu'il s'accouple épaule à épaule.
Usure décentrée - Une usure décentrée peut être une indication que la tige de forage est pliée ou que le trépan tricône est à filetage croisé.
Usure prématurée des dents - les inserts s'usent trop rapidement, un poids excessif sur le bit WOB ou un régime excessif peut entraîner une usure extrêmement rapide des dents. Réduisez le WOB et le RPM pour trouver le bon équilibre.
Problèmes de roulements - Les problèmes de roulements peuvent être causés par des blocages dans les passages d'air, une procédure de stockage incorrecte et une technique de rodage incorrecte.