Causes et solutions des pertes de transfert de poids sur l'outil lors du forage

1. Concept, phénomènes et risques liés à la perte de transfert de poids sur la charge

Concept:Lors du forage, un frottement excessif entre lestige de forageLa paroi du puits empêche la transmission du poids sur le trépan (WOB) à ce dernier ; la totalité du WOB est absorbée par la garniture de forage. Il en résulte une vitesse de pénétration nulle malgré une WOB accrue, une absence de contre-pression et un faible couple. La solution consiste à réduire la vitesse de rotation et à augmenter progressivement le WOB (tout en respectant la résistance à la compression de la garniture de forage) jusqu'à ce que le couple augmente brusquement et qu'une contre-pression apparaisse. Après le forage de chaque segment, des alésages et contre-alésages répétés sont nécessaires avant de raccorder le segment ou la colonne de forage suivante.

Phénomènes et dangers :Ce problème survient principalement lors du forage dirigé à circulation inverse dans les puits verticaux, des opérations de fraisage et de déviation, ainsi que du forage dirigé dans les puits horizontaux. Il perturbe le déroulement normal du forage dirigé et peut entraîner le coincement des tiges si les opérations sont mal exécutées.

2.Analyse des causes

Trajectoire de forage médiocre :Les écarts de trajectoire dans le puits (dus aux conditions de formation ou à des erreurs de construction) nécessitent souvent des ajustements de la circulation inverse. Les vitesses de forage élevées (plus fréquentes dans les puits horizontaux à rayon moyen/court que dans ceux à grand rayon) et les trajectoires irrégulières, combinées à la rigidité de la garniture de forage, entraînent un appui de cette dernière contre la paroi du puits lors de la mise en pression, provoquant ainsi une perte de transfert de poids sur l'outil de forage (WOB). La force de traction supplémentaire lors de la manœuvre de tiges après la mise en pression est similaire aux niveaux normaux et ne dépasse généralement pas la pression descendante.

Puits contaminé (formation de déblais) :L'évacuation des déblais est complexe dans les puits directionnels et les puits horizontaux présentant une déviation de 45 à 90 degrés. Dans les formations dures (par exemple, les formations de Shahejie et de Kongdian), les déblais s'accumulent facilement en couches. Ces couches augmentent le frottement de glissement entre la garniture de forage et la paroi du puits, entraînant une perte de transfert de poids sur l'outil de forage.

Gâteau de boue épais et meuble, coefficient de friction de la boue élevé :Une forte teneur en matières solides dans la boue entraîne la formation de gâteaux de boue épais et meubles, ce qui augmente la surface de contact avec la garniture de forage et accroît le risque de grippage. Un coefficient de frottement élevé dans la boue augmente la résistance au glissement de la garniture de forage. Dans ce cas, il peut arriver que la pompe se bloque brutalement lorsque le poids sur l'outil (WOB) augmente (par exemple, à 30 tonnes), la force de traction supplémentaire dépassant alors le poids sur l'outil descendant.

3. Mesures d'atténuation

Contrôle de la trajectoire du puits et optimisation de la garniture de forage :Mettre en œuvre un forage guidé sur toute la longueur du puits afin d'éviter les déviations de trajectoire nécessitant des ajustements de circulation inverse. Simplifier la configuration de la garniture de forage (réduirecolliers de forage, augmenter le poids des tiges de forage lourdes) pour réduire la rigidité et minimiser le contact avec le gâteau de boue, empêchant ainsi la perte de transfert de WOB et le collage.

Amélioré Purification des puits et des boues :Utiliser un équipement de contrôle des solides pour purifier la boue de surface. Assurer un débit de déplacement suffisant (au moins 3,4 m³/min pour les sections de puits de φ311 et 1,1 m³/min pour les sections de φ216) et ajuster les paramètres rhéologiques de la boue (rapport YP/PV : 0,42–0,50 ; viscosité : ≥ 48 s) afin d’améliorer sa capacité de transport des déblais. Pour les puits horizontaux, effectuer un alésage avec une déviation de 20 à 30 degrés pour désagréger les lits de déblais.

Améliorer la lubrification de la boue et la qualité du gâteau de boue :Ajouter 3 à 5 tonnes de pétrole brut (sans dépasser 10 %) mélangées à des lubrifiants à base d'eau pour équilibrer la lubrification et la qualité du gâteau de boue. Incorporer de l'asphalte sulfoné ou de la résine phénolique pour optimiser les propriétés du gâteau de boue. En cas de pertes par transfert de poids sur les formations dures, ajouter 200 à 300 kg de graphite expansé ou de lubrifiants extrême pression pour réduire le frottement.

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