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NON MINIER

14 août 2017

Comment percer des trous de grand diamètre à travers des formations à circulation perdue en un seul passage

Cet article a paru à l'origine dans Coal International.

Le forage à double tube à circulation inversée noyée (DTFR) est de plus en plus utilisé sur les marchés mondiaux au fur et à mesure que les entreprises comprennent de mieux en mieux les nombreux avantages qu’elle offre comme une alternative au forage rotatif conventionnel.

Sur chaque marché local, ils voient les résultats de tout ce que DTFR a à offrir, notamment des puits à plus haute efficacité, des échantillons de haute qualité et une finition plus rapide des puits. DTFR, qui combine essentiellement les méthodes conventionnelle et à circulation inverse, s'est fermement établi sur le marché américain depuis plus de 30 ans de forage à des profondeurs pouvant atteindre 10 000 pieds. 

En Australie, où Boart Longyear a commencé à utiliser cette technique en 2012, quatre plates-formes utilisant cette méthode sont déjà en place, ce qui réduit généralement le temps nécessaire pour forer un trou de 150 mètres de moins de deux semaines à cinq jours. Des résultats similaires peuvent être attendus au Chili et en Afrique, où l'utilisation de DTFR en est encore à ses débuts.

DTFR peut également protéger des zones sensibles du point de vue de l'environnement ainsi que forer des trous atteignant 60 pouces de diamètre en un seul passage. Une récente demande d'une équipe de forage dans le sud-ouest du Wyoming offre un bon exemple sur les deux fronts.

Afin de créer un puits de ventilation pour une mine de charbon souterraine souterraine, l'équipe disposait d'un peu plus de quatre semaines pour guider un foret de 60 pouces jusqu'à une profondeur de 550 pieds à travers une formation géologique complexe comprenant deux aquifères. Malgré les retards de démarrage du projet, l’équipe s’est acquittée de son retard plusieurs jours avant la date limite.

La technique DTFR a permis au trépan extraordinaire de pénétrer dans les zones de circulation à perte qui empêchaient l’utilisation d’un appareil de forage surélevé plus traditionnel.

La technique pompe l'air à travers le tube extérieur et force la boue et les déblais de forage à travers le tube central, les empêchant de boucher les formations rocheuses poreuses avec des déblais, un problème courant sous les pressions élevées des forages conventionnels.

Les équipes composées de trois membres en rotation ont travaillé sans relâche, en utilisant une plate-forme d’entraînement supérieure équipée de stabilisateurs et d’un foret massif. Afin de minimiser le risque d'effondrement de l'entrée de la mine, le trou de forage a été foré sur le côté du tunnel de la mine et un tubage de 54 pouces avec une épaisseur de paroi de 1/2 pouce a été installé et cimenté en place. Les équipes de mines souterraines ont ensuite miné et percé le béton pour ouvrir le puits.

Percer un tel trou de diamètre important à travers des formations à perte de circulation en un seul passage - et en moins d’un mois et demi - n’aurait tout simplement pas été possible par une autre méthode et peu d’entreprises disposent des ressources, de l’expertise et de l’expérience nécessaires. mentionner une table de forage assez grande.

Le plus souvent utilisé pour les puits d’eau de grand diamètre, le DTFR convient également aux applications pétrolières et gazières précollectives et géothermiques ainsi qu’aux puits de ventilation comme celui du Wyoming. Il est également utilisé pour le forage de deux puits d’injection dans le centre de l’Utah, sur le site de la première installation de stockage souterraine de liquides de gaz naturel (NGL) dans la caverne de sel, dans la région des Rocheuses. D'autres utilisations incluent les trous de pâte et les trous utilitaires.

Bien entendu, toutes les applications ne nécessitent pas le bit géant utilisé dans la mine de charbon du Wyoming. Les bits sont disponibles dans plus d'une douzaine de tailles, allant de 7 à 7/8 pouces, en fonction des besoins.

DTFR peut être utilisé à la fois dans les formations non consolidées et les formations de roche dure. Un outillage spécifique dépend de la formation et de la taille du trou nécessaire, mais il nécessite toujours un tuyau à deux tubes, des alésoirs à rouleaux, des stabilisateurs et un foret à jupe. Cette configuration unique permet un trou rectiligne et un diamètre constant en un seul passage.

Même en cas d'inversion inondée, un forage conventionnel est nécessaire pour démarrer le forage. Le forage de surface a généralement une profondeur de 20 à 40 pieds, où le tubage de surface est cimenté sur place.

Le forage de complétion est également foré de manière conventionnelle jusqu'à la submersion, généralement à environ 100 pieds sous le sol.

À partir de là, la technique de l'inondation noyée prend le relais, permettant l'ajustement de la chambre à air, de la pression de forage la plus basse et de la possibilité de forer à travers les zones de circulation à perte. Un avantage clé est que le même équipement et les mêmes tiges peuvent être utilisés pour les deux méthodes, la commutation impliquant simplement un changement de tuyaux et de pompes, ainsi que les compresseurs et le servomoteur.

De plus, le forage DTFR ne pousse jamais directement sur le trépan mais maintient toujours le poids, ce qui entraîne un effet de pendule. Cela minimise la déviation du puits, résultant en un trou rectiligne et en réduisant l'usure du trépan, augmentant ainsi la longévité.

Le processus DTFR lui-même est relativement simple. Cela commence par l'utilisation d'un fluide de forage propre, de faible viscosité, à base de boue, qui est acheminé par gravité dans le trou de forage extérieur, ou anneau.

La boue recueille les débris de la face du trépan, se mélange à l'air et s'écoule à la surface à travers le tube central, à la manière d'une paille ordinaire. Cela entraîne moins de pression sur le forage et sa formation que le forage conventionnel, qui pompe le fluide de viscosité supérieure dans le tube central et ramène les matériaux dans l'anneau.

En surface, les déblais et la boue passent à travers le cyclone dans le bac à boue. Une série d'écrans vibrants sépare ensuite les déblais de la boue et les cônes de désableur séparent le sable du fluide de forage, qui peut ensuite être recyclé dans le trou.

Parce que l'échantillon monte dans le tuyau central plutôt que sur le bord extérieur où il pourrait ramasser des contaminants, il en résulte des échantillons de formation non contaminés en temps réel qui représentent avec précision la formation à la face du trépan. Ceci fournit des relations de profondeur exactes pour une analyse fiable de la formation.

"Eurêka!"

Vous ne savez jamais ce que vous pourriez trouver avec DTFR. Il y a plusieurs années, je faisais partie d'une équipe amenée à forer un trou d'exploration de 31 pouces dans une mine d'or du Nevada parsemée de trous d'exploration et de carottes. Mais à cause de la taille du trou que nous avons percé et de la qualité des échantillons que nous avons obtenus, le résultat obtenu était un instant «Eureka!». Nous avons découvert une veine aurifère que le client ignorait.

Cette découverte n’a pas déclenché la ruée vers l’or en Californie il ya plus d’un siècle et demi, mais elle a attiré l’attention d’une équipe de géologues soudainement attentive et élargie et a entraîné le re-forage de nombreuses zones jusque-là ignorées.

Bien sûr, toutes les sociétés ne découvriront pas d’or. Mais pour cause, de plus en plus de personnes découvrent le forage à double tube à circulation inversée et attendent leurs propres instants «Eureka!».

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Michael Van Aacken

RENCONTRER L'AUTEUR Michael Van Aacken Mike Van Aacken est le directeur commercial des services de l'eau des États-Unis pour Boart Longyear Drilling Services. Fort de plus de 22 ans d'expérience dans le forage, Mike a commencé comme assistant de forage et a travaillé comme foreur, superviseur de terrain, responsable des contrats et responsable des opérations. Mike possède une vaste expérience des méthodes de forage à grande circulation à circulation inversée et à double tube.

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