Outils de forage directionnel conventionnels

Trois points à aborder dans le contrôle de la trajectoire des puits :

① Concevoir de manière raisonnable l’ensemble de fond de trou (BHA) pour contrôler le taux de variation de l’angle de déviation du trou.

② Concevoir ou sélectionner de manière raisonnable des outils de fond de puits dotés de structures spéciales pour contrôler le taux de variation de l'angle d'azimut du trou.

③ Sélectionner et contrôler de manière raisonnable le poids sur le trépan (WOB) pour réguler la vitesse de pénétration verticale du trépan et l'amplitude des forces de formation, permettant ainsi de contrôler la courbure du puits.

Les outils de forage directionnel conventionnels comprennent principalement des sous-ensembles directionnels, des colliers de forage non magnétiques (NMDC), des tiges de forage lourdes (HWDP), des stabilisateurs, des racleurs de siège de clavette, etc.

I. Sous-module directionnel

1. Types

Sous-ensemble droit directionnel : Utilisé pour le forage directionnel avec des forets à cavité progressive à boîtier coudé (PCD).

Sous-ensemble directionnel coudé : Utilisé pour le forage directionnel avec des forets à cavité progressive à boîtier droit (PCD).

2. Structure de base

1) Sous-section droite directionnelle

Composants : Boîtier 4, douille de centrage 1, clavette directionnelle 3, vis de blocage 2

2) Sous-couche directionnelle courbée

Composants : Boîtier 4, douille de centrage 1, clavette directionnelle 3, vis de blocage 2. Par rapport au sous-ensemble droit directionnel, il présente un angle de courbure structurel λ, dont la formule de calcul est : λ = 57,3 × (a – b) / d

II. Collier de forage non magnétique (NMDC)

1. Fonction

Protéger les instruments de mesure magnétiques pour éviter les erreurs de mesure.

Assurer les fonctions des colliers de forage ordinaires.

2. Matériaux des tiges de forage non magnétiques

Il s'agit principalement d'alliages Monel (contenant du cuivre, du nickel, du chrome, etc.), d'alliages chrome-nickel, d'alliages austénitiques à base de chrome-manganèse, d'alliages béryllium-cuivre, d'aciers non magnétiques SMFI et d'aciers domestiques au manganèse-chrome-nickel.

3. Sélection de la longueur du collier de forage non magnétique

Consultez la « Carte de l’intensité du champ magnétique terrestre horizontal ». Le choix judicieux de la longueur du collier de forage non magnétique permet une mesure précise de l’azimut magnétique dans la section de forage à ciel ouvert. Plus l’intensité magnétique de la zone est élevée, plus le collier de forage non magnétique requis doit être long.

4. Inspection et utilisation des tiges de forage non magnétiques

1) La rectitude de la surface cylindrique extérieure du collier de forage non magnétique doit être ≤ 2 mm/m et la rectitude de la longueur totale doit être ≤ 5 mm/m.

2)Les rayures sur la surface du corps du tube du collier de forage non magnétique ne doivent pas dépasser la limite de rayures admissible spécifiée.

3)La surface du fil doit être lisse, sans marques irrégulières, fissures, craquelures ou autres dommages admissibles.

4)Le couple de serrage des filetages des colliers de perçage non magnétiques doit être ≥ le couple de rotation minimal spécifié.

5)La perméabilité magnétique relative et l'uniformité magnétique du collier de forage non magnétique doivent être inspectées une fois par an, et les résultats de l'inspection doivent être conformes aux spécifications de la norme relative aux colliers de forage non magnétiques (SY5145-86).

III. Tubes de forage lourds (HWDP)

Il est utilisé à la base du train de tiges de forage pour remplacer les tiges de forage et appliquer la pression. Lors des opérations de forage dirigé avec outils de direction, il réduit la surface de contact avec la paroi du puits, minimise la résistance au frottement, facilite les opérations de glissement, améliore la sécurité de fond de puits et contribue au contrôle des paramètres du puits. Il sert également de section de transition entre les tiges de forage et les trains de tiges afin d'atténuer les variations de rigidité.

IV. Stabilisateur

1.Applications des stabilisateurs dans le forage directionnel

Dans les garnitures de fond de puits (BHA) montantes et descendantes, les stabilisateurs servent de points d'appui. En ajustant leur position dans la garniture de fond de puits, on peut modifier l'état de contrainte de cette dernière et ainsi contrôler la trajectoire du puits.

2.Augmenter la rigidité du train de tiges inférieur pour stabiliser la déviation et l'azimut du forage. Dans les trains de tiges à angle de maintien, la rigidité du train de tiges inférieur est renforcée en réduisant la distance entre le trépan et le stabilisateur, ainsi qu'entre les stabilisateurs eux-mêmes, afin de limiter la déformation par compression du train de tiges inférieur et d'obtenir le maintien de la déviation.

3.Habillez le puits de forage de manière à ce que la variation de courbure soit douce et régulière, ce qui contribue à réduire l'apparition de complications en fond de puits.

Attention ! Lors de la descente et de la remontée du stabilisateur dans le puits, mesurez soigneusement son diamètre extérieur, vérifiez son état d’usure et sa position dans le train de tiges. L’usure du diamètre extérieur du stabilisateur ne doit pas dépasser 2 mm.

Types de stabilisateurs :

Stabilisateur symétrique à nervures droites Stabilisateur sphérique à cinq lobes (trois lobes)

Stabilisateur spiralé à cinq lobes (trois lobes)r Manchon stabilisateur remplaçable

Stabilisateur excentrique à trois lobesStabilisateur remplaçable

V. Essuie-glace de siège à clé

La forme géométrique du racleur de gorge de clavette est similaire à celle d'un stabilisateur spiral. Ses dimensions globales sont inférieures à celles d'un stabilisateur, mais supérieures à celles d'un collier de perçage. Contrairement au stabilisateur spiral, les épaulements inclinés supérieur et inférieur du racleur de gorge sont soudés en surface avec des électrodes en alliage dur, formant ainsi une structure conique. Ce racleur assure les fonctions de coupe, d'alésage et de raclage des gorges de clavette.

La position du racleur de siège de clavette dans la garniture de forage est la suivante :

1. BHA Spécialement conçu pour le nettoyage des sièges de touches

Configuration BHA pour le nettoyage des sièges de clavette généraux : trépan + petit collier de forage (50～60 m) + essuie-siège de clé + pot de forage + tige de forage lourde (HWDP).

Pour essuyer les sièges de clavette plus longs, le BHA suivant peut être adopté : Trépan + 1 ensemble de colliers de forage de petite taille + essuyeur de siège de clavette + 1 ensemble de colliers de forage de petite taille + joint flexible + pot de forage + tige de forage lourde (HWDP).

Le diamètre extérieur du petit collier de forage dans la garniture de forage doit être identique à celui du joint de tige de forage utilisé lors du forage. Lors de la descente de la garniture de forage jusqu'à environ 100 m au-dessus du siège de clavette, contrôler la vitesse de descente ; en cas de résistance, commencer l'alésage et contrôler strictement le poids sur l'outil (généralement inférieur à 49 kN).

2. Essuyage du siège de la clé pendant le perçage

En forage dirigé, à partir de la section de montée en puissance, des outils de nettoyage des sièges de clavette sont souvent utilisés dans la garniture de fond de puits. En fonction de la courbure du puits foré et de la lithologie de la formation, ces outils servent à effectuer des alésages répétés dans les sections en « coude » où des sièges de clavette sont susceptibles de se former, afin de prévenir leur formation.

VI. Vanne à flotteur

Ses principales fonctions sont d'empêcher le reflux du fluide de forage (qui peut endommager les outils de mesure de fond de puits) et d'empêcher le blocage des buses du trépan.

VII. Sous-marin de hangar

L'instrument de mesure en cours de forage (MWD) y est installé, offrant un environnement de mesure sûr et stable pour le MWD.

Une ligne graduée côté haut est présente sur la paroi extérieure du sous-ensemble de suspension. Elle sert à calibrer le côté haut du forage à cavité progressive (PCD) et à mesurer le décalage entre l'indicateur de forage en cours (MWD) et le PCD. La paroi intérieure du sous-ensemble est munie d'une clavette saillante, utilisée lors de la mise en place du MWD. ​​Lorsque le MWD n'est pas utilisé, il est impératif de retirer le sous-ensemble de suspension au préalable afin d'éviter que la clavette ne soit emportée par un débit excessif (ce qui pourrait provoquer des accidents de fond de puits).

VIII. Jar

Sa fonction principale est de maintenir l'équilibre de travail du trépan et de la garniture de forage, et de contribuer à libérer les tubes coincés en cas de blocage.

IX. Articulation flexible

Sa fonction principale est de protéger le marteau perforateur et d'accroître l'élasticité de la garniture de forage lors du percussionnage.