Application de la technologie des trépans PDC à refroidissement par air et à évacuation des déblais
Actuellement, lors du forage de puits de drainage de gaz pour les mines de charbon, le refroidissement du trépan est généralement assuré par injection d'eau ou d'air, selon les conditions géologiques et les exigences du procédé. L'objectif est de prévenir l'échauffement excessif dû au frottement de rotation à grande vitesse, évitant ainsi l'usure, l'écaillage ou la perte des outils de coupe PDC.
Lors du forage par injection d'eau, les fluctuations du volume injecté et les différences de dureté de la formation entraînent souvent un bouchage du forage, la roche sensible à l'eau se dilatant. De plus, le forage à l'eau présente généralement un faible rendement de déblais dans les forages verticaux et à angle négatif, ce qui peut facilement provoquer des coincements. En cas d'interruption du forage, les déblais mélangés à l'eau peuvent se consolider et bloquer la garniture de forage. Pour ces raisons, le forage par injection d'eau n'est pas adapté aux opérations avec trépan PDC dans de nombreuses situations.
Dans le forage pneumatique conventionnel, l'air comprimé est acheminé par le tube de la tige de forage jusqu'au trépan PDC. Cependant, en raison des limitations d'étanchéité et de la longue distance de transmission, des pertes d'air sont fréquentes, réduisant ainsi les performances de refroidissement. Par ailleurs, les larges conduits de ventilation peuvent engendrer une distribution inégale du flux d'air, ce qui complique l'évacuation efficace des déblais.
S'appuyant sur une collaboration de longue date avec les exploitants miniers, notre société a développé un trépan PDC pour l'évacuation des déblais par air comprimé. Sa principale caractéristique est une sortie d'air positionnée sous le trépan, d'un diamètre maximal de 2 mm et présentant un angle précis avec celui-ci. En fonctionnement, l'air comprimé forme un jet à grande vitesse à travers la buse de 2 mm et est dirigé vers l'arête de coupe du trépan, permettant un refroidissement rapide.
Ce trépan PDC à refroidissement par air et évacuation des déblais se compose principalement d'un corps à structure conique, d'un ensemble de buses à jet d'air et de lames PDC. La partie supérieure de la couronne est constituée d'ailes segmentées à lames multiples, les lames étant positionnées de manière optimale. L'air comprimé s'échappe sous les lames pour assurer un refroidissement direct, prévenant ainsi efficacement la surchauffe et l'usure excessive du trépan dues à un débit ou une vitesse d'air insuffisants. De plus, le refroidissement par air comprimé réduit considérablement les problèmes de grippage lors du forage en zone de faille, et son efficacité est généralement 4 à 5 fois supérieure à celle des méthodes de refroidissement par eau.
En résumé, ce trépan PDC à refroidissement par air et évacuation des déblais permet de lutter efficacement contre l'endommagement thermique de l'outil de forage. En combinant une forte pression d'air et une meilleure évacuation des déblais, il accroît également l'efficacité du forage tout en contribuant aux objectifs d'économie d'énergie et de réduction de la consommation.
