Ne paniquez pas en cas de phénomène de stick-slip lors du forage de roches : cinq stratégies de réponse essentielles
Le phénomène de stick-slip est un problème courant en fond de puits lors du forage de roches. Il se caractérise par des sauts périodiques ou soudains du trépan et des fluctuations anormales du couple. Il réduit la vitesse de pénétration, accélère l'usure de l'outil et peut entraîner le blocage de la garniture de forage ou la rupture de celle-ci. L'identification rapide des causes et la mise en œuvre de solutions ciblées sont essentielles pour des opérations de forage de roches sûres et efficaces. Les cinq stratégies suivantes résument les mesures pratiques à prendre.
Optimiser les paramètres de forage pour s'attaquer à la cause profonde du phénomène de stick-slip : l'inadéquation entre les paramètres de forage et les conditions de la formation est un facteur déclenchant fréquent. Un ajustement dynamique des paramètres peut considérablement réduire sa fréquence.
Réduisez judicieusement la charge sur l'outil de coupe : une charge excessive, dépassant la résistance de la roche ou les limites de charge de l'outil, peut provoquer des à-coups répétés dans les formations dures. Diminuez la charge sur l'outil progressivement en fonction des variations de couple et de pénétration en temps réel afin de fluidifier la coupe et d'atténuer les impacts instantanés.
Ajustez dynamiquement la vitesse de rotation (tr/min) : choisissez-la en fonction de la formation et du type de trépan. Dans les formations dures et cassantes, ou lors de l’utilisation de trépans à dents en acier, une vitesse de rotation élevée accroît l’usure et les vibrations ; la réduire diminue les impacts à haute fréquence et contribue à prévenir le phénomène de stick-slip. Dans les formations tendres, augmenter la vitesse de rotation dans les limites de sécurité peut améliorer la vitesse de pénétration et réduire l’accumulation de déblais.
Inspectez la garniture de forage et le trépan pour assurer une charge uniforme en fond de puits. L'usure, la déformation ou les défauts de connexion de la garniture de forage provoquent un déséquilibre et sont des facteurs matériels majeurs contribuant au phénomène de stick-slip.
Vérifiez l'état du foret : une usure excessive, des dents cassées ou des résidus de coupe (collage du foret) nuisent à la stabilité de coupe. Inspectez et retirez le foret régulièrement ; remplacez-le ou nettoyez-le immédiatement en cas d'usure ou de résidus.
Vérifiez l’intégrité des tiges de forage : des tiges tordues ou déformées, ou des raccords filetés desserrés, produisent des vibrations excentrées lors de la rotation. Inspectez visuellement et à l’aide de jauges traversantes ; remplacez les tiges tordues et resserrez/réparez les raccords défectueux pour rétablir la rectitude et la stabilité.
Optimiser le fluide de forage pour améliorer l'environnement du fond du puits. Les propriétés du fluide de forage influencent fortement le transport des déblais et la stabilité du puits ; de mauvaises performances du fluide favorisent la formation de lits de déblais ou de trous instables qui conduisent indirectement à des phénomènes de stick-slip.
Ajuster la viscosité du fluide : une faible viscosité réduit la capacité d’évacuation des déblais et favorise la formation d’un lit de déblais au niveau du trépan, entraînant des variations brusques de la résistance à la coupe. Augmenter la viscosité ou ajouter des agents viscosifiants améliore la suspension et le transport des déblais.
Contrôlez la densité du fluide : une boue trop dense augmente la pression de fond et les contraintes de contact sur le trépan, et peut provoquer un rétrécissement du forage, accroissant ainsi la résistance au forage. Ajustez la densité en fonction des données de pression de formation, en la maintenant aussi basse que possible tout en préservant le contrôle du puits afin de minimiser les perturbations lors du forage de la roche.
Adapter le processus à la complexité géologique. L'hétérogénéité des formations est une cause fondamentale du phénomène de stick-slip ; elle nécessite des tactiques opérationnelles sur mesure.
Traversez avec précaution les couches alternées de roche tendre et dure : un passage brutal d’une roche tendre à une roche dure provoque des variations brusques de résistance à la coupe et peut engendrer un phénomène de stick-slip. Utilisez une transition en réduisant le poids sur l’outil et en forant lentement, et si nécessaire, changez de trépan pour un modèle plus adapté (par exemple, un trépan tricone à plaquettes en carbure de tungstène au lieu d’un trépan à dents en acier) afin de gérer les variations de dureté.
Gestion du rétrécissement et de l'effondrement du forage : Pour les sections étroites ou sujettes à l'effondrement, stabilisez d'abord la paroi en augmentant la viscosité du fluide, en ajoutant des agents de colmatage ou de pontage, puis reprenez le forage avec des paramètres ajustés. En cas de blocage, utilisez un outil de percussion de fond de puits pour libérer l'assemblage et éviter l'aggravation du problème.
Renforcer la gestion, la formation et la maintenance du site. Une prévention et une intervention efficaces associent des mesures techniques à une gestion solide.
Améliorer les compétences des opérateurs : former les équipes à maintenir une alimentation constante et à éviter les variations brusques de poids sur la machine ou de régime moteur. Surveiller attentivement les manomètres, les indicateurs de poids et autres instruments ; arrêter et inspecter au premier signe de fluctuations anormales afin de permettre une intervention rapide.
Entretien du matériel et tenue des registres : effectuer la maintenance régulière des installations et des outils, réaliser des inspections en temps opportun et consigner tous les incidents et les ajustements de paramètres. L’analyse des enregistrements des phénomènes de stick-slip dans différentes formations et conditions d’exploitation permettra d’élaborer des plans préventifs et correctifs ciblés.
Résumé:
La prévention et la gestion du phénomène de stick-slip exigent une action coordonnée : des paramètres de forage corrects, un état fiable de la garniture de forage, des propriétés efficaces du fluide de forage, des techniques adaptées à la formation et une gestion rigoureuse du chantier. Appliquez ces cinq stratégies clés pour réduire les temps d’arrêt, protéger l’équipement et garantir la sécurité et l’efficacité des opérations de forage.
