I. Structure de forage
1. Définition
Le structure de forage désigne les variations du diamètre et de la longueur d'un trou de forage depuis l'ouverture initiale jusqu'à sa profondeur finale. Ceci est également connu sous le nom de profil technique du trou de forage.
2. Composants
Les éléments clés de la structure de forage comprennent:
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Diamètre du trou
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Nombre de changements de diamètre
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Nombre de couches de boîtier
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Diamètres et longueurs de tuyaux
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Profondeurs auxquelles se produisent des changements de diamètre
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Méthodes d'étanchéité du fond du boîtier
3. Exigences
Pour assurer la qualité et la sécurité du forage :
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Utilisez des boues, des boues de ciment ou des boues chimiques de haute qualité pour protéger les murs et étancher les fuites.
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Visez à minimiser les changements de diamètre et à réduire ou éliminer le besoin de boîtiers, en simplifiant autant que possible la structure de forage.
4. Objet du boîtier
Les boîtiers sont utilisés pour isoler des formations géologiques complexes, assurant la stabilité pendant le forage.
5. Situations nécessitant des changements de diamètre et de boîtier
Les ajustements de diamètre et les installations de boîtier sont nécessaires dans les scénarios suivants:
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Perforage à travers des couches de gravier ou de sable meuble lâches où la protection de la boue échoue en raison de l'influence des eaux souterraines.
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Passer par des zones épaisses et fracturées avec des joints développés, un effondrement sévère ou une chute de blocs, où la boue ou d'autres méthodes de protection sont inefficaces.
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Rencontrer des structures portant de l'eau reliées à de grandes fissures, provoquant de graves fuites que d'autres méthodes d'arrêt d'eau ne peuvent pas traiter.
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Atteindre une profondeur où la capacité de charge de l'équipement nécessite un changement de diamètre.
6. Facteurs influant sur la sélection de la structure de forage
Le choix de la structure de forage dépend de:
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Propriétés rocheuses
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Conditions hydrogéologiques
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Diamètre du trou final
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Profondeur de forage
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Méthode et but de forage
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Mesures de protection des trous
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Matériel de construction
7. Configuration de la chaîne de forage
Le configuration de la chaîne de forage définit la relation entre le diamètre du tuyau de forage et le diamètre du trou de forage (diamètre de broche de forage). Cette configuration détermine la taille de l'espace annulaire, ce qui affecte :
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Performance des tuyaux de forage
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Flux de fluide de rinçage
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Résistance à la rotation de la chaîne de forage
II. Connaissances de base sur le forage
1. Méthode de forage
Un méthode de forage est le terme collectif pour les techniques et mesures utilisées pour briser la roche au fond d'un trou de forage pendant le forage souterrain.
2. Technologie de forage
Technologie de forage implique l'utilisation d'équipements et d'outils spécialisés pour briser la roche ou le sol, créant un trou de forage lisse et régulier d'un diamètre et d'une profondeur spécifiques. Il comprend des mesures techniques pour assurer des opérations de forage sans faille.
3. Classification des méthodes de forage
Les méthodes de forage sont classées en fonction de:
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Force et méthode de rupture de rocher: Perçage rotatif, perçage à percussion, perçage à percussion rotative.
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Matériel d'outil de coupe: Perçage en carbure, perçage en acier, perçage en diamant.
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Méthode de circulation de rinçage: Circulation directe, circulation inverse, circulation inverse locale au fond du trou de forage.
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Récupération du noyau: Perçage au noyau, perçage à face entière.
4. Comment choisir une méthode de forage
Le choix d’une méthode de forage dépend des propriétés physiques et mécaniques de la roche :
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Couches de roche douce et moyennement dure: Utilisez le forage en carbure.
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Couches rock moyennement dures à dures: Optez pour le forage en carbure d'aiguille, en composite de diamant ou en acier.
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Couches rocheuses moyennement dures à très dures: Employez le diamant, le tir en acier ou le forage au marteau.
5. Préparations avant le forage
Avant de commencer :
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Préparez des quantités suffisantes de tuyaux de forage, de boîtiers, de tuyaux directionnels, de broches de forage, de coups d'acier, d'huile, de fluide de rinçage, d'outils de montage/démontage, d'outils de récupération de noyau, de barils à noyau court, de boîtes à noyau et de rapports.
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Inspecter soigneusement l'équipement de forage et la qualité de l'installation; réparer, ajuster ou réinstaller le cas échéant – ne jamais faire de compromis.
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Pour les trous profonds, creusez une fosse à l'ouverture pour intégrer un tuyau directionnel pour éviter l'écart, en insérant le boîtier après avoir atteint le fond rocheux. Pour les trous peu profonds, utilisez la boue pour la protection; si l'effondrement est grave, construire des murs artificiels avant l'insertion du boîtier.
6. Précautions pendant le forage initial
Pendant le forage initial :
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Étendez progressivement le baril du noyau en utilisant une pression légère, une rotation lente et un volume de pompe approprié. Utilisez un perçage de guide complet lors des changements de diamètre pour éviter la courbure du trou de forage.
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Surveillez la perte de fluide de rinçage dans les couches de surcharge, ce qui peut déstabiliser la paroi du trou de forage et conduire à des accidents tels que des forages coincés, enterrés, remplis de boue ou brûlés.
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Mettez les boîtiers sur une roche intacte. Fermez le fond du boîtier avec des boules d'argile tamponnées, fixez le dessus avec des coins en bois et scellez avec de l'argile (ou du ciment si nécessaire). Vérifiez l'alignement en reliant le tuyau de forage actif au boîtier.
III. Paramètres techniques de forage (procédures de forage)
1. Définition
Paramètres techniques de forage sont des facteurs contrôlables qui affectent l'efficacité du forage et la durée de vie de la broche, ainsi que leurs interrelations.
2. Composants
Pour les méthodes de forage générales, les paramètres comprennent:
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Pression de forage (P)
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Vitesse de rotation (n)
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Volume de pompe (Q)
Facteurs supplémentaires pour des méthodes spécifiques : -
Perçage en acierQuantité et méthode d'ajout de tir.
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Perforage à percussion rotativeInterval d'impact, fréquence et énergie.
3. Compréhension
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Ces paramètres influent directement sur l'efficacité du forage et la durabilité de la broche.
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Ils peuvent être ajustés en fonction des conditions de formation et des méthodes de forage.
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Les paramètres sont interconnectés et doivent fonctionner en harmonie.
4. Classifications
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Procédure de forage optimaleValeurs de paramètres qui obtiennent les meilleurs résultats techniques et économiques dans des conditions spécifiques.
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Procédure de forage agressiveValeurs de paramètre supérieures à la normale pour une vitesse de forage accrue (également appelée forage rapide).
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Procédure spéciale de forageValeurs de paramètres restreintes et mesures spéciales à des fins spécifiques.
5. Comment contrôler et ajuster les paramètres
Les ajustements dépendent de :
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Conditions du trou (propriétés rocheuses, stabilité de la paroi du trou, profondeur, diamètre, angle, type/usure de broche de forage, état de la chaîne de forage, propriétés du fluide de rinçage).
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Les opérateurs doivent observer avec diligence, analyser habilement et tirer parti de l'expérience, car l'observation directe en aval est impossible.
IV. Manières de casser la roche dans le forage
1. Trois mécanismes de rupture des rochers
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Broyage de surfaceSe produit avec une pression de forage insuffisante, empêchant l'outil de coupe de pénétrer la roche - inefficace.
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Fatigue BreakUne pression légèrement plus élevée crée des fissures de surface, nécessitant une action répétée pour briser la roche - faible efficacité.
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rupture de volumeUne pression adéquate assure la pénétration et la force de rotation provoque une rupture par cisaillement - la plus efficace.
2. Processus de rupture de volume
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pénétration: L'outil de coupe presse dans la roche.
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cisaillement: La force de rotation brise la roche par l'action de cisaillement.
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