Un foret PDC peut-il être utilisé pour le forage de puits d’eau ?

En tant que fournisseur de forets PDC, on me demande souvent si un foret PDC (Polycristallin Diamond Compact) peut être utilisé pour le forage de puits d'eau. Il s’agit d’une question cruciale pour de nombreux acteurs du secteur du forage de puits d’eau, car le choix du foret peut avoir un impact significatif sur l’efficacité, le coût et la réussite d’un projet. Dans ce blog, j'explorerai la faisabilité, les avantages et les considérations liées à l'utilisation de forets PDC dans le forage de puits d'eau.

Comprendre les forets PDC

Les forets PDC sont conçus avec des fraises compactes en diamant polycristallin, extrêmement dures et résistantes à l'usure. Ces fraises sont liées à un substrat en carbure de tungstène, créant une surface de coupe robuste. La conception des forets PDC permet un forage à grande vitesse et un enlèvement efficace des roches. Contrairement aux trépans à rouleaux-cônes traditionnels, les trépans PDC ont un profil de coupe plat ou légèrement convexe qui cisaille la roche plutôt que de l'écraser.

Faisabilité de l'utilisation de forets PDC dans le forage de puits d'eau

Le forage de puits d'eau implique la pénétration de divers types de formations, notamment des roches tendres à moyennement dures telles que le grès, le calcaire et le schiste. Les forets PDC sont bien adaptés à ces types de formations. Dans les formations molles, les bits PDC peuvent atteindre des taux de pénétration (ROP) élevés. Les arêtes vives des fraises PDC peuvent rapidement cisailler la roche tendre, réduisant ainsi le temps nécessaire au forage d'un puits.

Dans les formations moyennement dures, les forets PDC fonctionnent également admirablement. Leur nature résistante à l'usure leur permet de conserver leur efficacité de coupe sur une période plus longue par rapport aux autres types de forets. Cependant, il est important de noter que dans les formations extrêmement dures comme le granit, les performances des forets PDC peuvent être limitées. La dureté élevée du granit peut provoquer une usure excessive des fraises PDC, entraînant une réduction du ROP et une défaillance potentiellement prématurée du foret.

Avantages de l'utilisation des forets PDC dans le forage de puits d'eau

1. Taux de pénétration élevé (ROP): Comme mentionné précédemment, les forets PDC peuvent atteindre un ROP élevé dans les formations molles à moyennement dures. Cela signifie que les puits peuvent être forés plus rapidement, réduisant ainsi la durée globale du forage et les coûts associés. Par exemple, dans une formation de grès, un trépan PDC peut être capable de forer à une vitesse nettement plus rapide qu'un trépan à rouleau-cône.
2. Durée de vie plus longue: Les propriétés de résistance à l'usure des fraises PDC contribuent à une durée de vie plus longue. Cela réduit la fréquence des changements de forets pendant le processus de perçage, ce qui permet non seulement de gagner du temps, mais également de réduire les coûts d'achat et de manipulation de plusieurs forets. Un foret plus durable signifie également moins de temps d'arrêt pour le remplacement du foret, augmentant ainsi l'efficacité globale de l'opération de forage.
3. Forage lisse: Les forets PDC produisent un trou relativement lisse par rapport aux autres types de forets. Ceci est bénéfique pour l'installation de tubages et de crépines de puits, car un forage lisse réduit le risque de dommages au tubage et améliore l'intégrité globale du puits.
4. Exigences de couple réduites: L'action de cisaillement des forets PDC nécessite moins de couple que l'action d'écrasement des forets à rouleaux-cônes. Cela peut entraîner une consommation d'énergie inférieure et moins de contraintes sur l'équipement de forage, prolongeant potentiellement la durée de vie de l'appareil de forage.

Considérations lors de l'utilisation de forets PDC pour le forage de puits d'eau

1. Compatibilité des formations: Comme indiqué, les forets PDC sont plus efficaces dans les formations molles à moyennement dures. Avant d'utiliser un trépan PDC, il est essentiel de procéder à une analyse approfondie des formations souterraines. Si le puits devrait rencontrer des formations dures ou abrasives, des forets alternatifs tels queForets diamantés imprégnésouForets diamantés réglés en surfacepeut-être plus approprié.
2. Conception des embouts: La conception du foret PDC est cruciale pour des performances optimales. Des facteurs tels que le nombre et la disposition des fraises, la forme de la face du trépan et la conception hydraulique affectent tous la capacité du trépan à couper la roche et à éliminer les déblais. Différentes formations peuvent nécessiter différentes conceptions de trépans, il est donc important de sélectionner un trépan spécifiquement conçu pour les conditions de forage prévues.
3. Paramètres de forage: Les paramètres de forage appropriés, tels que le poids sur le foret (WOB), la vitesse de rotation et le débit de boue, doivent être soigneusement contrôlés lors de l'utilisation de forets PDC. Des paramètres de forage incorrects peuvent entraîner une usure prématurée du trépan, une réduction du ROP ou même une défaillance du trépan. Par exemple, appliquer trop de WOB peut provoquer la fracture des couteaux PDC, tandis qu'un débit de boue insuffisant peut entraîner une mauvaise élimination des déblais.

Études de cas

Examinons quelques études de cas pour illustrer l'efficacité des forets PDC dans le forage de puits d'eau.

Dans un projet dans une région composée principalement de formations de grès et de schiste, une entreprise de forage de puits d'eau est passée de l'utilisation de trépans à rouleaux-cônes aux trépans PDC. Les résultats ont été remarquables. Le ROP moyen a augmenté de 30 % et le nombre de changements de bits a été réduit de moitié. Cela a conduit à une réduction significative du coût global de forage et à un achèvement plus rapide du puits.

Dans un autre cas, un puits était foré dans une formation calcaire. La première tentative avec un mors traditionnel a été lente et inefficace. Après le passage à un foret PDC, le ROP s'est considérablement amélioré et la qualité du forage était bien meilleure. Le forage lisse a facilité l'installation du tubage du puits, réduisant ainsi le risque de complications pendant le processus de construction du puits.

Comparaison avec d'autres forets

Lorsque l'on compare les forets PDC avec d'autres types de forets couramment utilisés dans le forage de puits d'eau, tels que les forets à rouleaux-cônes et les trépans diamantés, chacun a ses propres avantages et inconvénients.

Les trépans à rouleaux-cônes conviennent mieux aux formations extrêmement dures et peuvent supporter des charges à fort impact. Cependant, ils ont généralement un ROP inférieur dans les formations molles à moyennement dures par rapport aux bits PDC. Ils ont également tendance à produire un trou de forage plus rugueux, ce qui peut constituer un inconvénient pour l'installation du tubage de puits.

Trépans diamantés, tels queTrépan diamant PQ, sont excellents pour obtenir des carottes dans des formations dures. Ils sont conçus pour percer la roche tout en extrayant une carotte cylindrique. Cependant, ils ne sont pas aussi efficaces pour le forage complet que les trépans PDC dans les formations molles à moyennement dures.

Conclusion

En conclusion, les forets PDC peuvent constituer une option viable pour le forage de puits d’eau dans des formations tendres à moyennement dures. Leur ROP élevé, leur longue durée de vie, leur production de trous de forage fluide et leurs exigences de couple réduites en font un choix attrayant pour de nombreux projets de forage de puits d'eau. Cependant, il est crucial de prendre en compte la compatibilité des formations, la conception des trépans et les paramètres de forage pour garantir des performances optimales.

Si vous êtes impliqué dans le forage de puits d'eau et envisagez d'utiliser des forets PDC, je vous encourage à nous contacter pour plus d'informations. Notre équipe d'experts peut vous aider à sélectionner le foret PDC adapté à votre projet spécifique et vous fournir des conseils sur les techniques de forage appropriées. Que vous soyez un entrepreneur de forage de puits d'eau à petite échelle ou une entreprise de développement de ressources en eau à grande échelle, nous sommes là pour vous aider à réaliser des opérations de forage efficaces et rentables. Contactez-nous pour entamer une discussion sur vos besoins de forage et découvrir comment nos forets PDC peuvent bénéficier à vos projets.

Références

1. API RP 13B - 1, « Pratique recommandée pour les tests sur le terrain des fluides de forage à base d'eau », American Petroleum Institute.
2. Bourgoyne, AT, et al., « Applied Drilling Engineering », Society of Petroleum Engineers.
3. Mitchell, RF, et Miska, SZ, « Fundamentals of Drilling Engineering », Society of Petroleum Engineers.