Forage rotatif : technologie, principe de fonctionnement et caractéristiques

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-17 10:27

L'une des méthodes les plus utilisées pour créer des puits de production et d'exploration d'eau est le forage rotatif. Il est assuré par le transfert des mouvements de rotation du rotor de surface au train de tiges.

Le perçage rotatif est différent en ce qu'il n'a pas de force axiale générée par l'entraînement. Au cours du processus, le travail (abattage) est lavé des déchets rocheux à l'aide d'eau et de solutions spéciales. Considérez la méthode plus en détail.

Contexte historique

Le forage rotatif est utilisé depuis plus de cent quarante ans. La technologie de cette méthode de forage de puits a été utilisée pour la première fois aux États-Unis d'Amérique au début des années quatre-vingt du XIXe siècle. Depuis lors, il est resté pratiquement inchangé, à l'exception d'innovations mineures qui ont conduit à une plus grande efficacité. Les changements ont affecté les outils de coupe de roche - ils ont été améliorés, de nouveaux milieux liquides ont été créés pour le rinçage des puits et la résistance des pièces du mécanisme a été augmentée.

Le forage rotatif est l'un des types de forage rotatif. Le principe estque l'outil de brise roche, situé à l'intérieur du puits, fonctionne à partir de la force qui lui est transmise par un moteur électrique ou un équipement à turbine à gaz. Cette méthode est assez simple et efficace. Avec son aide, des puits de production de pétrole et d'exploration sont forés. La taille compacte de l'unité lui permet d'être utilisée sur un terrain privé pour créer des puits d'eau.

Méthodes de forage

À l'heure actuelle, le forage de puits d'eau est effectué par des méthodes de coupe de roche utilisant des mécanismes spéciaux. Le sol peut être rassasié de deux manières:

• Avec l'aide de mécanismes - méthode sèche.
• Jet d'eau sous haute pression ou gravité - hydraulique.

En général, le forage mécanique s'effectue de trois manières:

• Forage rotatif rotatif - le sol est foré avec des mouvements rotatifs.
• Impact - le sol est détruit par l'impact de la foreuse.
• Vibrant - le sol est brisé par des vibrations à haute fréquence.

La première méthode est la plus utilisée en raison de sa simplicité, de son faible coût et de ses performances à la fois.

Lorsque la méthode est appliquée

Le forage rotatif est utilisé lorsque des sols semi-rocheux et rocheux sont développés pour forer des puits jusqu'à cent cinquante mètres de profondeur. Pour réussir le forage des roches, il est nécessaire de choisir le bon outil de forage - un burin et des tuyaux lestés. Selon les experts, pour un fonctionnement efficace, le forage rotatif doit être utilisé siles conditions suivantes sont remplies:

• L'étude de la partie hydrogéologique du site a été suffisamment détaillée.
• On sait que le sol est constitué de roches.
• Il existe des données sur le niveau de l'aquifère.
• Il y a une bonne pression de l'eau souterraine.
• Il y a la possibilité d'une livraison constante de liquide de rinçage.

En outre, il convient de tenir compte du fait que les conditions des régions du sud permettent des opérations de forage toute l'année, et dans les régions du nord, les travaux sont limités par la température de l'environnement extérieur, à laquelle le liquide de rinçage gèle.

Équipement pour le forage de puits

La technologie de forage rotatif implique l'utilisation d'installations spéciales - montées sur la base de véhicules automoteurs ou fixes. Les deux doivent avoir les composants suivants:

• Moteur.
• Tour.
• Drive.
• Swivel - un système qui fournit du fluide au fond du trou.
• Drill string.
• Rotor.
• Pompe à piston.
• Mécanisme de levage comprenant bloc et bloc couronne.
• Ligne de pression
• Un système de retour et de purification des liquides contenant des hydrocyclones, une goulotte et un crible vibrant.

Avantages et inconvénients de la méthode

La méthode de forage rotatif présente un certain nombre d'avantages par rapport aux autres méthodes. Parmi eux, il convient de noter ce qui suit:

• Dépasse les autres en termes de performances: cinq fois la méthode d'impact et dix fois la méthode de vibration.
• A un highrapidité de travail.
• Grâce à l'utilisation d'une variété de burins amovibles, il peut être utilisé sur des sols de complexité variable.
• L'unité a une taille compacte, elle peut donc fonctionner dans un espace limité.
• En raison de la possibilité d'emplacement sur la plate-forme, l'unité est assez mobile.
• Permet le forage de puits profonds et l'extraction d'eau du calcaire fracturé.
• La méthode a de bonnes propriétés aquifères.
• Permet de forer des puits jusqu'à deux cents centimètres de diamètre.

En plus de ces avantages, le forage orientable rotatif présente les inconvénients suivants:

• Assurez-vous de tenir compte du type de sol pour trouver le bon ciseau.
• La présence de particules de roche super-dure sur le chemin peut être un obstacle nécessitant l'utilisation de mécanismes plus destructeurs.
• Un sol argileux peut interférer.
• Un sérieux obstacle au forage est le sol gelé.
• La puissance dépend du rotor actuellement installé.
• La nécessité d'avoir toujours une grande quantité de liquide de rinçage.

Malgré certains inconvénients, cette méthode présente bien plus d'avantages.

Le principe de fonctionnement des unités rotatives

Le forage rotatif des puits est effectué par une installation spéciale - une tour à ossature ou en treillis, fixée sur la plate-forme. Tous les autres systèmes y sont attachés, ce qui vous permet de monter et descendre le train de tiges profilé. Tella colonne est assemblée à partir de plusieurs tuyaux reliés par des raccords pliables.

La force motrice est le moteur électrique de la voiture ou un générateur séparé, qui transmet la rotation de la colonne au rotor via l'arbre de transmission et le train d'engrenages. En tournant, le rotor entraîne le burin, qui détruit la couche de sol dans le puits avec ses bords de travail. La plage de rotation peut être ajustée. Les bords des trépans peuvent être en diamant, en composite ou en carbure. Leur forme peut varier.

La couche de sol développée est déplacée de la mine par lavage direct ou inverse par gravité ou sous pression à l'aide d'unités de pompage. Après avoir rincé le puits, des tuyaux de tubage y sont installés. À travers les tuyaux pivotants et creux du train de tiges, un fluide de rinçage est fourni au trépan, ce qui érode le sol sous le trépan. À travers l'espace entre les tuyaux et le baril, le liquide emporte le sol. En surface, le liquide est collecté et nettoyé à travers des filtres spéciaux afin qu'il puisse être remis en service à l'aide de pompes à piston.

Caractéristiques de la technologie de forage rotatif

Le processus de forage est organisé de telle sorte que, en raison du lessivage de la couche de sol de la mine, le train de forage s'enfonce à chaque mouvement. Périodiquement, il doit être augmenté en ajoutant d'autres tuyaux.

Le processus de forage s'effectue par étapes:

• Après avoir passé les premières couches de sol meuble, la colonne est soulevée et le tubage est abaissé dans le puits.
• L'espace est rempli en cercle avec du mortier de ciment.
• Aprèslorsque le ciment durcit, un foret de plus petit diamètre est introduit dans le puits et le travail continue.

Plusieurs de ces étapes similaires peuvent être effectuées, puis un tuyau de production perforé à l'extrémité est abaissé dans le puits. En fonction de la qualité de la couche de sol et de la profondeur, le nombre et le poids des tuyaux, le type de foret, sa vitesse de rotation et son matériau de bord, ainsi que la pression du liquide de rinçage sont sélectionnés. Les détails sont les suivants:

• Les formations rocheuses légères fonctionnent à vitesse maximale et le plus souvent.
• Les sols rocheux nécessitent une fréquence et une pression de fluide réduites.

Inclusions dures du sol - des rochers - sur le chemin du rotor, qui peuvent se coincer, ou des sols qui absorbent activement le lavage peuvent gêner le travail. Le processus est également ralenti par le manque d'eau sur le chantier et la présence d'une importante couche d'argile. L'argile, mélangée à l'eau, obstrue le canal d'eau et nécessite un lavage approfondi supplémentaire.

Tuyaux de tubage

Après avoir foré un puits, il est important de renforcer ses parois. Le sol n'est pas fiable et peut se déplacer, ce qui affectera négativement le fond du trou.

Pour éviter que la terre ne s'effondre, une colonne de tubage est installée. Il aide à prévenir les déversements de sol et empêche les infiltrations d'eau. La première colonne s'appelle le "conducteur". Il est monté pour couvrir les roches instables. L'installation a lieu à une distance pas plus tôt que la marque de 30 mètres et pas plus tard que 600 mètres. Pour un puits de pétrole, la colonne est placée à une distance maximaleprès de la surface.

Parce que le forage rotatif est utilisé dans presque tous les types de sol, lors de l'installation des colonnes, les ouvriers sont guidés par les conditions géologiques. Parfois, vous devez utiliser plusieurs cordes de tubage pour renforcer le trou de fond.

Le plus petit diamètre d'entre eux s'enfonce plus profondément que les autres et est appelé opérationnel. La perforation se fait par le bas, c'est par ces trous que la masse de gaz, d'eau ou d'huile va s'y écouler.

L'importance du fluide de forage dans les opérations de forage

La bonne méthode de rinçage pour le forage rotatif peut augmenter considérablement l'efficacité du processus. Dans les travaux de ce type s'appliquent:

• Solutions polymères.
• Émulsions d'huile.
• Solutions aérées.
• Eau.

La méthode de purge d'air est également largement utilisée. Si le travail est effectué dans des zones à faible pression de réservoir, les travailleurs utilisent un gaz spécial. Le rinçage aide à éliminer les impuretés et les objets en excès, les roches en ruine, ce qui est inévitable dans le processus de forage. Le liquide qui pénètre sur le mors le refroidit. Ce qui prolonge la durée de vie de l'outil.

Le forage rotatif se déroule en trois étapes:

1. Destruction de roches de terre à l'aide d'un ciseau.
2. Lancer de l'eau pour mener à bien la roche détruite. Le processus peut être effectué à la fois par rinçage inversé et direct, tout dépend de la profondeur du puits, du volume d'eau utilisé et du type de sol. Utilisé dans les ménages privésméthode de rinçage direct populaire.
3. Renforcement des parois d'un nouveau puits avec des tubages.

Le forage rotatif est un processus à forte intensité de main-d'œuvre, au cours duquel de nombreux facteurs doivent être pris en compte. Malgré cela, il est considéré comme assez efficace et est utilisé dans diverses conditions.