Tout sur les appareils de forage

Pour tout savoir sur les appareils de forage, sur leurs classes et types, il faut beaucoup plus de monde qu'il n'y paraît à première vue. Avant de choisir des plates-formes de forage pour les puits ou des systèmes mobiles pour les plates-formes elles-mêmes, vous devez encore vous familiariser avec les pièces de rechange et les schémas. Nous devrons comprendre ce qui est inclus dans une telle technique, comment l'installer et quelles mesures doivent être prises lors de la maintenance.

Il faut dire tout de suite pourquoi on dit exactement « appareil de forage », et pas seulement une perceuse ou une perceuse. Le fait est que la méthodologie pour effectuer un tel travail est devenue beaucoup plus compliquée. Et pour un fonctionnement normal, il a longtemps été nécessaire non seulement d'une "lame ou d'une broche perçant le sol", mais de tout un complexe d'unités. La liste des appareils faisant partie de l'installation dépend :

• plate-forme de forage à usage spécial;
• la méthode de pénétration choisie;
• conditions réelles des opérations de forage.

Par exemple, les systèmes de production de pétrole onshore consistent dans la plupart des cas en :

• tours et treuils;
• bobines de type spire;
• capacité spéciale;
• dispositifs pour la formation de boue de forage;
• pompes;
• systèmes de protection contre les émissions;
• générateur électrique autonome;
• complexe de cimentation et un certain nombre d'autres parties.

Le principe de fonctionnement de base de la plate-forme de forage reste le même que dans les temps anciens. Un appareil mécanique (pointe, perceuse) mis en mouvement écrase le sol et les roches qu'il rencontre sur son chemin. Périodiquement, le puits de forage est remplacé par l'extraction de l'outil de forage, son soufflage (rinçage) du colmatage des masses concassées. La forme du canal praticable et sa pente peuvent varier considérablement. Et pourtant, dans la plupart des cas, le système de forage fonctionne strictement verticalement, car c'est plus pratique et efficace. Peut être appliqué:

• corde de choc;
• vis;
• technologies de rotation;
• perçage à face annulaire ;
• pénétration continue du visage;
• pénétration avec un outil en alliage dur.

Les plates-formes de forage sont très souvent nécessaires pour le forage de l'eau. L'eau de traitement peut également être extraite à des profondeurs relativement faibles. Mais l'approvisionnement en eau potable est le plus sûr et le plus stable à partir de sources artésiennes. Ils peuvent même être atteints par de nombreuses unités mobiles relativement compactes. Le forage de puits est encore plus facile. Les artisans expérimentés n'ont besoin que d'un minimum de temps pour utiliser un bon outil.

Mais cela ne s'applique que lorsque l'équipement de forage pour le sol est utilisé. L'extraction des hydrocarbures - pétrole, gaz naturel et gaz de schiste nécessite le forage obligatoire de roches dures sur des kilomètres de profondeur. On maîtrise depuis longtemps la création de puissantes plates-formes de forage pétrolier utilisées sur terre ou sur plateau. Cependant, même avec toute la puissance de la technologie moderne, le forage de tels puits prend de nombreux mois (surtout si l'on prend également en compte les travaux préparatoires).

Mais les appareils de forage sont utilisés, aussi étrange que cela puisse paraître, dans l'aménagement paysager. Cela est particulièrement vrai pour le travail dans les zones rocheuses. Le forage seul permet souvent d'obtenir des trous et de faire sauter des roches ou des collines, des falaises avec des charges calculées avec précision.Le forage doit être effectué à la fois lors de la fixation des ponts sur les berges des rivières et lors de la formation des principaux supports. Dans les cas difficiles, le terrain est foré pour les pieux lors de la construction de maisons et d'autres structures d'équipement.

Finalement, les plates-formes de forage sont largement utilisées dans l'exploitation minière. Eux seuls vous permettent de construire un tunnel de terrassement sous la surface. Les puits d'injection permettent de fournir de l'eau et des solutions spéciales à une zone à problème. Des forages de contrôle et d'observation sont effectués pour surveiller l'efficacité du développement du réservoir.

L'équipement rotatif peut être utilisé pour le forage de divers types de puits, y compris le forage dans l'eau. La différence entre les rotors réside non seulement dans leur puissance, mais aussi dans la section d'alésage autorisée. La profondeur peut atteindre 1,5 km. Le rinçage est effectué avec une solution d'argile ou de l'eau. Les principales propriétés de la méthode de forage rotatif:

• vitesse plus élevée qu'avec le passage percutant de la roche;
• polyvalence (la capacité de gérer à la fois les roches tendres et dures);
• aptitude à conduire des ouvrages de prise d'eau avec une section jusqu'à 1500 mm;
• dimensions minimales et consommation de métal des équipements ;
• la possibilité de transporter l'ensemble de la machine sur des plates-formes mobiles ;
• réduction du taux de production des puits lors de l'utilisation de solutions d'argile ;
• la nécessité d'apporter de l'eau propre ;
• coût accru par rapport aux autres options.

Les chariots de forage sont très utiles lorsque l'équipement mobile ne peut pas faire face. Ils sont souvent installés même sur des excavatrices. SBL-01 est un bon exemple. En utilisant cette technique, des pieux d'ancrage peuvent être placés. Vous pouvez également:

• renforcer les pentes;
• perçage avec rinçage;
• effectuer le forage à la tarière ;
• passer le sol par la méthode d'impact pneumatique.

Un tel système s'avère être la partie principale du complexe de levage de la plate-forme de forage. À l'aide de treuils, vous pouvez soulever et abaisser le forage et le tubage des tuyaux. Si nécessaire, les colonnes sont supportées en poids lorsqu'il est nécessaire d'effectuer certains travaux avec elles. Treuils également :

• visser et dévisser les tuyaux;
• tirer divers outils et petits équipements auxiliaires vers la plate-forme de forage ;
• placez les tours entièrement assemblées à la verticale de travail.

Un point très important est la classification des appareils de forage. Les principales classes de structures sont spécifiées dans GOST 16293-89. Standardisé :

• le niveau de charge appliqué au crochet ;
• profondeur atteignable conditionnellement;
• taux de levage du crochet - en train de marcher sur la ficelle et sans charge utile (mesurée en mètres par seconde);
• estimation estimée de la puissance développée sur l'arbre ;
• la section minimale du trou dans la table rotative;
• la valeur calculée de la puissance d'entraînement ;
• hauteur de la base de la machine.

Le système tal est très important. Avec son aide, divers outils de forage sont soulevés et suspendus. Si nécessaire, cette unité a un effet mécanique ponctuel. Par exemple, si vous devez libérer le train de tiges du puits. Une disposition typique d'un système d'attirail comprend :

• bloc de déplacement proprement dit ;
• bloc de couronne;
• corde en acier robuste.

Le bloc couronne est toujours immobile. Il est placé sur le cadre du mât. Parfois, des éléments spéciaux sous la couronne (poutres) de la tour de forage sont utilisés. À l'aide d'une corde, une connexion mécanique stable mais en même temps flexible entre le treuil et les pièces fixes est maintenue. Il existe trois principaux types de complexes de tacles :

• avec fixation de la partie libre de la corde à la base;
• en le connectant au bloc couronne ;
• avec montage sur talblock.

Quelles que soient les méthodes de forage utilisées, un système de circulation doit être utilisé. Il effectue diverses manipulations avec le fluide de forage, de la préparation au stockage et à l'utilisation.Si nécessaire, la solution est en outre nettoyée des boutures qui y sont mélangées. Typiquement, la performance des systèmes de circulation est assurée par plusieurs conteneurs rectangulaires. Dans tous les cas, il existe une norme distincte pour la circulation - GOST 16350-80.

À la maison, des plates-formes de forage à main sont souvent utilisées. Leur niveau d'exigences est naturellement inférieur à celui des systèmes mécanisés. Mais même un tel équipement permet de forer des puits d'eau pour des besoins privés. Il sera également possible de forer un canal sous les pieux, ou d'équiper le terrain d'évacuation de la chaleur d'une pompe à chaleur spéciale.

Les grues modernes et les plates-formes de forage montées se distinguent par des caractéristiques plus avancées. Habituellement, ils sont assemblés sur la base de véhicules embarqués. ZIL, Ural et GAZ domestiques de diverses modifications se sont avérés être une très bonne base. Avec cette technique, vous pouvez monter des poteaux et des poteaux. La sélection individuelle de la disposition du système pour des besoins spécifiques est autorisée.

La gradation des systèmes de forage est également en termes de niveau de perte de puissance dans la transmission. Cet indicateur est déterminé :

• puissance totale générée;
• la conception de la machine ;
• la vitesse.

Les appareils de forage sont également subdivisés selon le type de centrale électrique. Les systèmes diesel sont utilisés là où une alimentation électrique stable est impossible. De tels entraînements ne sont pas très puissants, mais ils se caractérisent par une mobilité accrue. Dans les équipements diesel-électriques, tous les éléments structurels sont complètement autonomes, ce qui est très pratique. Les principaux composants seront :

• moteur;
• un générateur alimenté par ce moteur ;
• un système d'entraînement qui alimente un actionneur.

La foreuse électrique peut être alimentée par le réseau électrique ou par un générateur externe. Il est très facile de mettre en service un tel équipement et il est donc très populaire. Mais l'équipement de forage électrique est inapplicable ou applicable de manière limitée dans les endroits difficiles d'accès. Les systèmes diesel avec un composant hydraulique sont faciles à utiliser et fonctionnent sur la base d'un convertisseur turbo.

Les plates-formes de forage auto-élévatrices sont largement utilisées dans des conditions offshore. L'élévation au-dessus de la surface des fonds marins et de la mer est réalisée au moyen de colonnes reposant sur le sol. La possibilité de mouvement vertical des colonnes par rapport au corps est prévue. Le nombre de ces supports, ainsi que la conception du segment inférieur et la forme géométrique, est une caractéristique de classification importante. Les systèmes terrestres non automoteurs peuvent être divisés en types portables et traînés. Pour la plupart, les appareils portables sont plus légers.

La foreuse à tarière permet d'extraire le sol du trou de forage sans interruption de travail. Le schéma est approximativement le même que celui d'un hachoir à viande conventionnel. Mais la perceuse peut surchauffer lors de travaux très intensifs. Quant aux schémas cinématiques, ils diffèrent par :

• le nombre de pièces et de systèmes de contrôle ;
• part de nœuds techniquement complexes ;
• caractéristiques du placement de l'arbre;
• l'utilisation de circuits redondants.

Pour la production de pétrole, les systèmes matériels semi-submersibles stationnaires sont souvent échangés. Leurs profondeurs de travail vont de 0,06 à 3,85 km. Les ingénieurs ont déjà connu 7 générations d'équipements semi-submersibles. La différence entre eux concerne non seulement l'année de construction, mais également des caractéristiques techniques spécifiques. Pour construire un puits sous-marin, vous avez besoin non seulement d'une telle plate-forme, mais également d'un navire de forage spécial.

Quelles que soient les caractéristiques technologiques, la durée de vie de l'appareil de forage (normative et calculée) est de 10 ans. La durée effective d'exploitation est également distinguée (après la période normative et calculée avant la décision de retrait de la circulation selon les données de contrôle, détection de défaut).Quant à la durée d'amortissement, elle est strictement prescrite pour les équipements de forage par arrêté du Ministère des Finances - 7 ans.

Lors du choix des appareils de forage, les principaux paramètres sont la capacité de levage et la profondeur de pénétration requise des couches de terre. Ces paramètres doivent respecter les conditions naturelles de la zone, le degré maximum de charge sur la route et le degré d'aménagement du territoire. Assurez-vous de faire attention à:

• paramètres climatiques de travail;
• qualifications du personnel;
• la possibilité de forer des puits d'exploration et des puits de production profonds ou destinés au forage de puits de structure et de prospection peu profonds ;
• type d'entraînement supérieur (système d'alimentation);
• la force maximale probable du vent ;
• méthode de forage;
• caractéristiques des roches praticables;
• température profonde;
• le degré d'agressivité chimique des eaux souterraines.

L'écrasante majorité des professionnels utilisent des types de montage à petits blocs, modulaires ou à petits blocs lors de la mise en service d'une plate-forme de forage. Ils suivent les mêmes techniques d'installation de tour. Tout d'abord, le site doit être nivelé et les plantes en excès doivent en être retirées. Il vaut également la peine de se débarrasser des objets qui peuvent prendre feu. La disposition bloc par bloc implique l'assemblage initial de pièces, qui sont ensuite connectées déjà en place.

Ils commencent par l'installation de la fondation et des supports assemblés. L'étape suivante consiste à attacher le rotor et le faisceau de treuil. En dernier lieu, ils mettent des équipements auxiliaires. Sa composition est très diverse et mériterait même d'être analysée plus avant.

Les complexes stationnaires sont plus difficiles à monter. Un problème sérieux est le câblage, en tenant compte des règles d'alimentation et de câblage requises. La technique d'agrégation est périodiquement utilisée lorsque vous travaillez avec des installations de classes 9-11. Il est impératif de respecter la « limite de poids du crochet ». L'installation des agrégats prend beaucoup de temps, nécessite la mise en place d'une fondation massive, un alignement soigneux des pièces dans l'espace. De plus, beaucoup de matériaux sont consommés.

L'approche des petits blocs consiste à utiliser non pas des fondations en bois ou en béton de moellons, mais un traîneau en blocs de métal. Ils peuvent servir à la fois de base et de véhicule. L'installation, par essence, se limite uniquement au déplacement de l'installation jusqu'au point requis et à sa préparation minimale. Le nombre d'unités, leur capacité et d'autres paramètres sont déterminés à l'avance, en tenant compte des besoins et des limitations existants. La plate-forme à petits blocs est largement utilisée dans le forage d'exploration et dans le forage de production - uniquement lorsque le transport de gros blocs est difficile. Les problèmes sont liés à :

• les difficultés de coordination cinématique de la masse des petits blocs ;
• grands besoins de tracteurs et autres véhicules;
• l'incapacité de fournir de grands abris de forage et des sections importantes de communications.

Cette procédure est divisée en quarts de travail et soins techniques. Chaque quart de travail doit être conforme aux instructions d'utilisation. Elles sont nécessairement réalisées non seulement au début et à la fin des quarts de travail, mais également lors d'une interruption de travail non planifiée. L'entretien s'effectue lorsqu'un certain temps est écoulé. La condition physique et la santé visuelle ne sont pas pertinentes pour cette procédure.

L'entretien et la réparation de la boîte de vitesses jouent un rôle important. Ce composant doit être présent sur tout type de perceuse. Le fonctionnement fiable du moteur principal dépend de sa facilité d'entretien, même en mode extrêmement chargé, lors de la conduite de roches "lourdes". Parfois, il est nécessaire de réparer non seulement la boîte de vitesses elle-même, mais également le convertisseur électronique.La maintenance du pivot de forage est nécessaire, tout d'abord, dans les cas où le vrillage des pièces nécessaires et/ou la circulation du fluide à travers le système est perturbé.

Il faut également prêter attention aux rotateurs de pieux. Même les produits de grandes entreprises éprouvées peuvent commencer à échouer avec le temps. Mais si vous avez des pièces de rechange, vous pouvez réparer tous les rotateurs, y compris le type hydraulique. Quant aux entraînements électriques, ils doivent être contrôlés selon les normes de sécurité de fonctionnement :

• état des systèmes de transmission d'entraînement ;
• centrage de ses unités ;
• stabilité au ralenti pendant au moins 60 minutes;
• la qualité de la fixation du produit au support ;
• tension de toutes les courroies, chaînes;
• état du lubrifiant.

Que la butée de forage soit équipée d'une tarière ou d'un autre type d'embout, il est nécessaire à chaque fois avant de commencer les travaux d'évaluer le niveau d'huile et l'étanchéité de tous les principaux accessoires. Deux fois par an au moins, et avec des changements brusques de météo et plus souvent, le lubrifiant et autres fluides techniques sont changés selon la saison. Lors des grandes révisions, le contrôle le plus poussé est effectué.