Extension et orientation du développement des moteurs de boue

1. Aperçu

Le moteur de forage est un outil de forage dynamique de fond de puits à déplacement positif, alimenté par le fluide de forage et convertissant l'énergie de pression du liquide en énergie mécanique. Lorsque la boue pompée par la pompe à boue traverse la vanne de dérivation et pénètre dans le moteur, une différence de pression se crée à l'entrée et à la sortie de ce dernier. Le rotor se met alors à tourner autour de l'axe du stator, et la vitesse et le couple sont transmis à la tige de forage par l'intermédiaire de l'arbre de transmission et de l'arbre universel, permettant ainsi les opérations de forage.

En tant que moteur dans les opérations de forage pétrolier, le moteur de fond joue un rôle crucial. Son utilisation permet d'accroître la vitesse de forage, de réduire le nombre de manœuvres, d'atteindre précisément la couche cible et de diminuer le temps de réglage. Grâce à la maturité et au développement des technologies de forage, des systèmes de mesure au plus près du trépan, des systèmes de surveillance en temps réel de l'état du moteur de fond, des moteurs de fond auto-électriques et des systèmes de direction rotative à double moteur de fond ont été progressivement mis au point, permettant ainsi d'étendre et de développer les fonctionnalités du moteur de fond, tout en renforçant sa puissance.

2. Système de mesure de proximité de type moteur à boue

Le système de mesure au plus près du trépan mesure l'inclinaison, la température, le gamma et la vitesse de rotation à proximité immédiate du trépan. Il peut être adapté pour prendre en compte le poids du trépan, le couple et d'autres paramètres. Le système traditionnel est installé entre le trépan et le moteur de forage. La technologie de transmission sans fil à courte portée est utilisée pour transmettre les données de mesure au récepteur connecté au MWD (module de mesure en cours de forage) situé à l'extrémité supérieure du moteur. Les données sont ensuite transmises au sol par le MWD pour analyse.

Le système de mesure au plus près du trépan du moteur de forage intègre des unités de mesure gamma et de déviation dans le stator du moteur et utilise une communication FSK à bus unique pour transmettre les données au MWD, ce qui améliore considérablement la fiabilité de la communication. De plus, l'absence de collier de forage entre le moteur et le trépan permet de s'affranchir de la pente de la formation et de réduire le risque de rupture de l'outil, améliorant ainsi la sécurité du forage. Ce système, sans modifier la longueur du moteur, combine les fonctions de forage dynamique et de mesure au plus près du trépan, conférant au moteur de forage une double fonction : celle de « yeux » pour alimenter le forage et indiquer sa direction.

3. Technologie des moteurs de boue auto-électriques

Le moteur de forage auto-électrique, utilisant la rotation du rotor du moteur de forage, via un arbre flexible ou une structure à fourche pour éliminer la révolution du rotor puis connecté au générateur pour générer de l'électricité, peut fournir de l'énergie au système de mesure de forage sans fil MWD et au système de mesure du moteur de forage près du trépan, résolvant ainsi le problème du gaspillage et de la pollution environnementale causés par l'utilisation de batteries.

4. Système de surveillance en temps réel de l'état du moteur Mud

Un système de surveillance en temps réel de l'état du moteur de forage est mis en place. Des capteurs sont installés aux endroits les plus exposés aux pannes, notamment des jauges de contrainte sur le filetage de l'extrémité supérieure du dispositif anti-chute afin de détecter tout desserrage. De plus, un chronomètre intégré au rotor du moteur permet de comptabiliser sa durée de fonctionnement en fond de mer et de procéder à son remplacement en temps voulu. Parallèlement, un capteur de vitesse est installé sur le rotor, tandis que des capteurs de couple et de pression sont installés sur la transmission afin de suivre en temps réel l'état de fonctionnement du moteur. Ces données permettent d'optimiser la conception du moteur et le processus de forage.