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EXPLORATION

7 septembre 2017

À droite: les tiges de forage XQ ™ apportent l'innovation à la célèbre série RQ ™

Cet article a paru à l'origine dans Foreur national.

Les tiges de forage XQ ™ apportent l'innovation à la célèbre série RQ ™

Les vitesses de rotation élevées des forages au diamant ajoutent des charges dynamiques aux joints des tiges de forage à paroi mince, qui supportent déjà des charges de forage fortement sollicitées.

Les joints de tiges de forage doivent conserver leur résistance en résistant à l'usure contre le trou et à l'usure des maquillages et des évacuations dus aux changements de forets.

Avec la sortie imminente de la tige de forage XQ ™ de troisième génération de Boart Longyear, cet article examine comment chaque génération a réalisé des avancées en termes de capacité de charge et de durée de vie, augmentant considérablement la fiabilité et la productivité. Le joint de tige de forage Q ™ d'origine est réputé pour introduire des filetages coniques grossiers avec un «ajustement serré» autobloquant, mais il pouvait encore être amélioré.

Au fur et à mesure que le flanc de charge du fil (face chargée de chaque fil) s'usait, la capacité de charge de l'articulation diminuait, entraînant ainsi une défaillance: les fils sautaient, les extrémités du boîtier étaient développées et gravissaient, ou les extrémités des broches cassées par fatigue. Pour remédier à ces problèmes, Boart Longyear a ajouté un durcissement à la dureté maximale de la tige supérieure de la tige (60 HRC), créant ainsi une différence de dureté importante entre la tige et la boîte. Cette différence de dureté minimisait l'usure par rapport à l'usure adhésive rapide sur des filets de dureté similaire.

Les débris d'usure adhèrent à un joint défectueux après 12 cycles. 

La cémentation est inégalée dans la protection du filetage contre l'usure, tout en conservant la ténacité requise pour supporter des charges de forage. Les tiges de forage concurrentes sont généralement durcies à travers la paroi à 32 HRC. Sans cémentation (pas de «différence de dureté»), la durée de vie en service est limitée et la capacité de charge se dégrade avec chaque marque et chaque rupture.

Lors de tests de comparaison simples à répétition, les tiges concurrentes non trempées ont récemment démontré une défaillance entre 12 et 73 cycles, tandis que les articulations Q et RQ ™ ont résisté à plus de 150 et 300 cycles, respectivement. Le profil du filetage Q pouvait également être amélioré. Le flanc de charge à angle positif (+15 degrés) tente d'ouvrir ou d'élargir l'extrémité de la boîte sous tension, ce qui limite la capacité de profondeur et accélère l'usure contre le trou.

XQ threads. 

 Une variante de conception de courte durée, la MQ ™, dont certaines variantes sont encore proposées par certains concurrents aujourd'hui, a réduit l'angle de flanc de charge (+2 degrés) pour résoudre ce problème. Cependant, le MQ a été rapidement remplacé par la tige de forage RQ de deuxième génération en 1999. Le joint breveté RQ a amélioré la capacité de charge et réduit l'expansion du joint avec un flanc de charge à angle inversé (-10 degrés), qui tente de rétrécir ou de fermer la boîte extrémité, imitant la réponse de la charge naturelle d'un tube continu.

La durée de vie en service a été doublée par la réduction du nombre de tours lors de la fabrication et de la pause. Beaucoup de gens du secteur ont qualifié le RQ de canne la plus fiable pour percer des trous exigeants, profonds ou déviés, en surface ou sous terre. La prochaine avancée consistait à surmonter deux limites inhérentes à tous les joints filetés.

Premièrement, tous les joints filetés subissent de manière inhérente une répartition inégale de la charge, ce qui favorise le premier point de contact, car la partie mâle est sous tension et la partie femelle sous compression. La contrainte et la contrainte à ce premier point de contact produisent une dilatation et une usure inégales du joint, communément présentées sous la forme de fuites ou d'une partie mince de l'épaulement extérieur.

Les articulations XQ brevetées présentent des filetages à double début opposés qui fournissent une réponse de charge équilibrée et doublent la surface de contact, ce qui correspond à la moitié de la pression de contact. Cette progression double les cycles d’essai de départ et d’arrivée sur le QR. De plus, XQ augmente considérablement la capacité de charge en utilisant un angle de flanc de charge de -20 degrés, le double de celui du QR, permettant ainsi des profondeurs de profondeur supérieures à 4 000 mètres, soit 30% de plus que le QR.

Deuxièmement, le début de chaque fil nécessite généralement des transitions de filetage partielles graduelles qui entraînent une usure et un calage rapides, suivies par un coincement et un filetage croisé, ce qui poserait problème pour les filets à double démarrage simples.

Le nouveau XQ ™ tient le coup lors des tests de comparaison «make and break»: 168 cycles, à droite, par rapport à nouveau, à gauche.

XQ présente une géométrie innovante de début de filetage à alignement automatique, garantissant un engagement sans faille des filetages correspondants, sans coincement ni blocage. Un démarrage en douceur, associé à la cémentation, améliore considérablement la productivité et la durée de vie.

Enfin, considérez l'option de tube à paroi en V de Boart Longyear, qui permet d'alléger les chaînes de foreuse de 30%, grâce à une paroi plus fine au centre du corps. Les opérateurs ont bien accueilli cette fonctionnalité, car des tiges plus lourdes peuvent réduire la productivité, en particulier dans les applications de trous profonds ou déviés.

Joint XQ ™. 

Une colonne de forage plus légère réduit la fatigue du foreur due à la manipulation manuelle et augmente la capacité de profondeur de la foreuse. Le corps central élargi réduit considérablement le temps de déclenchement de la chambre à air, ce qui améliore la sécurité et la productivité.

Cependant, la section médiane plus mince est sujette à une répartition inégale de l'usure, concentrée à mi-parcours. Les nouvelles tiges de forage NXQ et HXQ sont exclusivement dotées d'un tube W-Wall à double paroi en attente de brevet, avec une réduction globale du poids et une capacité de déclenchement de tube équivalentes à celles du V-Wall.

Une section intermédiaire d'épaisseur standard améliore la durée de vie et la rigidité du corps, se rapprochant des tubes muraux standard. Semblable au RQ, le tube W-Wall est étiré à froid à partir d'acier allié nord-américain de haute qualité, traité selon les spécifications de Boart Longyear.

À mesure que les essais mondiaux sur le terrain progressent, notre confiance et notre enthousiasme grandissent quant aux avantages que la nouvelle tige XQ apportera. Sa solidité, sa durée de vie et sa facilité de fabrication permettent de réduire les temps d'arrêt, les coûts d'exploitation, d'accroître la productivité et d'accroître les capacités de forage, tout en préservant la réputation de l'opérateur auprès des clients.

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Chris Drenth

RENCONTRER L'AUTEUR Chris Drenth En tant que directeur de l'ingénierie de Boart Longyear pour les outils de performance, Chris Drenth a joué un rôle déterminant dans la conception et l'innovation d'outils de forage et de tiges de forage d'exploration minérale depuis plus de 25 ans. Il est un inventeur nommé dans plus de 25 brevets pour lesquels Boart Longyear a demandé la protection. En tant que contributeur et innovateur respecté et apprécié dans l'industrie, Drenth est également connu pour encadrer de jeunes talents au sein de Boart Longyear. Avec un record de réalisations en matière de développement de produits innovants et de leadership en ingénierie, Chris a développé et dirigé avec succès une équipe d'ingénierie mondiale axée sur l'offre `` Performance Tooling '' de Boart Longyear pour les forages d'exploration et de production. Chris a reçu un `` Baccalauréat ès sciences en génie mécanique avec distinction '' de l'Université Queen's et a récemment reçu le `` 2017 Innovation Award '' du Mining Magazine. Chris a également reçu le «Utah Genius Award» en tant que top dix des candidats aux brevets en 2011. Chris dirige actuellement les équipes d'ingénierie de conception «Performance Tooling» à Mississauga, en Ontario; Wuxi, Chine; et à Salt Lake City, Utah. Chris est un ingénieur en mécanique avec plus de 20 ans d'expérience internationale en ingénierie liée à l'équipement et à l'outillage d'extraction et de forage.

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