Qu’est-ce qui explique la faible efficacité du forage de puits ? Trois facteurs clés influençant la vitesse de forage

Qu’est-ce qui explique la faible efficacité du forage de puits ? Trois facteurs clés influençant la vitesse de forage

Facteur 1 : Conditions géologiques inconnues – La « résistance inhérente » des conditions géologiques

Il s’agit du facteur le plus fondamental et aussi le plus difficile à maîtriser. La complexité et l’évolution constante des conditions géologiques constituent le premier obstacle à l’efficacité.

Dureté de la roche et forabilité : Forer dans du sable tendre est naturellement des dizaines de fois plus rapide que forer dans du granit dur. C’est un fait objectif et incontestable.

Complexité de la structure de la formation :

Couches intermédiaires « tendre en surface, dure en profondeur » : Lorsque le trépan passe d’une roche tendre à une roche dure, il est sujet à des « sauts » et à des déviations, ce qui nécessite une réduction des paramètres et entraîne une chute brutale de l’efficacité.

Zones de fractures et zones de perte : Les fractures développées dans la formation peuvent entraîner des pertes importantes de fluide de forage (boue ou eau). Le fluide de forage assure non seulement le refroidissement du trépan et l'évacuation des déblais, mais surtout la stabilisation du puits. Toute perte de fluide augmente considérablement le risque d'instabilité du puits, nécessitant l'arrêt du forage pour y remédier et ralentissant fortement la progression.

Formations argileuses : Dans les couches argileuses, les trépans sont sujets au colmatage par la boue. L'argile adhère aux outils de coupe du trépan, formant une couche de boue qui empêche le trépan de pénétrer efficacement dans les nouvelles formations, entraînant un blocage et l'arrêt du forage.

Solution : Réaliser des levés géologiques détaillés avant le forage afin de bien comprendre la formation. Préparer à l'avance les outils de forage et les plans relatifs au fluide de forage en fonction de la formation prévue.

Deuxième facteur : Outils inadaptés – « Inadéquation acquise » de l'appareil de forage et des outils

« Un bon artisan doit d'abord affûter ses outils.» Choisir un équipement incompatible ou défectueux est une erreur fatale pour l'efficacité.

Capacité de forage inadaptée :

« Un petit cheval tirant une grosse charrette » : Utiliser une foreuse à faible couple et faible pression d’avance pour forer de la roche dure entraînera inévitablement une progression lente et des dommages importants au matériel.

Choix de méthode inapproprié : Utiliser une foreuse rotative adaptée aux sols meubles dans des formations rocheuses dures est beaucoup moins efficace qu’utiliser un marteau fond de trou ou un trépan à cônes.

Choix de trépan inapproprié : Les trépans sont conçus pour des formations spécifiques. Utiliser un trépan racleur conçu pour les sols meubles pour forer de la roche dure le rendra inutilisable en quelques minutes ; en revanche, utiliser un trépan à cônes ou un trépan à cônes conçu pour la roche dure permet un forage continu et efficace.

Assemblage de la garniture de forage inapproprié : L’ensemble des tiges de forage, des masselottes, etc., en fond de puits, transmet la puissance et influe sur la qualité du forage. Un assemblage inapproprié peut facilement entraîner une déviation du puits, engendrant une perte de temps considérable pour la corriger.

Dégradation des performances de l'équipement : Les foreuses anciennes, une pression insuffisante du système hydraulique et une puissance moteur réduite entraînent une faible puissance, ce qui ralentit naturellement le forage.

Solutions : Sélectionner scientifiquement la méthode de forage et le modèle de foreuse en fonction des conditions de la formation et équiper chaque formation de trépans spécifiques. Renforcer la maintenance de l'équipement pour garantir son bon état de fonctionnement.

Troisième facteur : Erreurs de manipulation – Le facteur humain, principal goulot d'étranglement des paramètres de processus.

Même avec le meilleur équipement et un rapport géologique précis, la manipulation finale et la prise de décision constituent l'étape finale pour transformer le potentiel en efficacité.

Paramètres de forage inappropriés : Inadéquation entre le poids sur l'outil (WOB) et la vitesse de rotation (RPM) : Il s'agit d'un problème opérationnel fondamental. Dans les roches tendres, une approche « vitesse de forage élevée, pression de forage faible » est recommandée, tandis que dans les roches dures, une approche « pression de forage élevée, vitesse de forage faible » est nécessaire. Des paramètres incorrects peuvent entraîner une faible efficacité, voire endommager la garniture de forage.

Débit et pression de la pompe inadéquats : Le débit de la pompe de forage détermine la capacité d’évacuation des déblais et la propreté du puits. Un débit insuffisant entraîne des ruptures répétées des déblais dans le puits, un phénomène appelé « fracturation répétée », qui réduit considérablement la vitesse de forage.

Performances médiocres du fluide de forage : Le fluide de forage est essentiel au forage. Une viscosité trop élevée ou trop faible, ou une teneur excessive en solides, affectent la capacité d’évacuation des déblais et la protection des parois, ralentissant indirectement la vitesse de forage.

Compétences et coordination de l’opérateur : Un foreur expérimenté peut évaluer avec précision les conditions de fond de puits grâce aux paramètres des instruments et aux bruits des équipements, et effectuer des ajustements en temps opportun. La maîtrise des opérations auxiliaires, telles que le raccordement et le débranchement des tiges de forage, influe directement sur le pourcentage de temps de forage effectif.

Incidents de puits fréquents : Les incidents tels que le coincement des tiges et la rupture de la garniture de forage peuvent nécessiter des heures, voire des jours, d’intervention, ce qui nuit gravement à l’efficacité globale. La plupart de ces accidents sont liés à des erreurs de manipulation et d’appréciation.

Contre-mesures : Optimiser les paramètres à l’aide de systèmes de forage automatisés ou renforcer la formation des foreurs afin d’améliorer leur capacité à adapter les paramètres en fonction des conditions en temps réel. Respecter scrupuleusement les procédures d’exploitation pour éviter les accidents dus à des erreurs humaines.

Résumé : Une faible efficacité de forage résulte de lacunes dans un ou plusieurs domaines :

Forte résistance du sous-sol (géologie) → Déficits inhérents nécessitant une compensation par l’anticipation et la préparation.

Matériel obsolète (équipement) → Incompatibilité acquise nécessitant une sélection et une maintenance appropriées.

Commandement désorganisé sur le chantier (exploitation) → Goulot d’étranglement humain nécessitant une optimisation par l’expérience, la technologie et une gestion rigoureuse.

Par conséquent, l’amélioration de la vitesse de forage est un projet systémique exigeant une collaboration efficace entre la géologie, l’équipement et les processus ; aucun aspect ne doit être négligé.