Les coûts de forage restent-ils élevés ? La cause est probablement une mauvaise gestion des outils de forage — analyse complète des causes de défaillance.
Sur la quasi-totalité des projets de forage, les consommables de forage représentent un poste de coût majeur : après des années d'utilisation, leur usure et leur remplacement représentent souvent une part importante du coût total de forage. Pour réduire les coûts et optimiser l'efficacité, il est essentiel de comprendre les causes de défaillance des outils de forage.
La durée de vie d'un outil n'est jamais déterminée par un seul facteur : elle dépend de la qualité du produit, de son utilisation et de son bon fonctionnement. L'adage du secteur « De bons outils et des opérateurs qualifiés divisent par deux les dépenses en consommables » illustre l'importance cruciale d'une manipulation experte et d'une gestion scientifique pour prolonger la durée de vie des outils.
Assemblage d'outil mal aligné : la concentration de contraintes cache une bombe à retardement. La concentricité de la tige, de l'accouplement et de la tige de forage est essentielle à la stabilité de l'outil. Si un assemblage n'est pas concentrique après le vissage, il se pliera sous la charge et créera des concentrations de contraintes locales. Ce déséquilibre empêche un contact serré aux assemblages, provoquant au mieux du desserrage et au pire une usure ou une rupture du filetage.
Pression d'avance inadaptée (poussée) : trop faible ou trop élevée, la pression d'avance est un paramètre de carottage ; une avance insuffisante ou excessive endommage les outils. Les pièges courants sur site incluent :
Faible pression d'alimentation : faible rendement et surchauffe. Une poussée insuffisante réduit l'efficacité de pénétration et peut entraîner un desserrage des assemblages. Dans un tel cas, le transfert d'énergie est fortement perdu, ce qui produit d'importantes contraintes instantanées provoquant des chocs et des séparations répétés des faces d'accouplement. Les signes visibles sont des outils chauds, des cliquetis aux assemblages et une surchauffe importante qui accélère l'usure du filetage, voire produit des piqûres d'érosion.
Pression d'avance excessive : risque accru de blocage et de flexion de la tige. Une poussée excessive ralentit la rotation du trépan, ce qui ralentit la progression et augmente considérablement le risque de blocage de l'outil. Elle augmente également considérablement la contrainte de flexion sur la tige de forage, et une utilisation prolongée peut entraîner sa déformation ou sa rupture.
Pression d'impact déséquilibrée (marteau) : efficacité et durée de vie en pâtissent. Un réglage correct de la pression d'impact est essentiel à la coordination du système. Une pression d'impact trop élevée ou trop faible réduit non seulement la vitesse de rotation et l'efficacité du perçage, mais aussi la durée de vie de l'outil. Une pression d'impact incorrecte produit des forces d'impact instantanées déséquilibrées sur les outils, accélérant l'usure des dents du foret dans les cas légers et provoquant des fractures complètes de l'acier du foret dans les cas graves.
Vitesse de rotation inadaptée : les dents du foret s'usent rapidement. La vitesse de rotation doit être adaptée au diamètre du foret et à la fréquence d'impact du marteau. En d'autres termes, les forets de plus grand diamètre nécessitent une vitesse de rotation plus faible. Une augmentation brutale du régime surcharge les dents de coupe du foret, accélérant l'usure ou provoquant la rupture des dents et réduisant considérablement leur durée de vie.
Pression de rotation incontrôlée : les joints sont les premiers à « abandonner ». Une pression de rotation stable (la pression hydraulique qui contrôle la rotation et le couple) constitue une protection invisible pour les assemblages d'outils : elle protège le train de tiges contre les dommages dus au blocage et assure une vitesse de rotation constante. Elle contrôle également, et c'est crucial, l'étanchéité des joints : une pression insuffisante favorise leur glissement et leur échauffement par frottement, provoquant un écaillage de la surface du filetage, une usure prématurée et, dans les cas graves, une rupture.
Utilisation inappropriée : l'erreur humaine est la cause la plus regrettable. De nombreuses pannes d'outils sont dues à des erreurs évitables de l'opérateur. Points clés à surveiller :
Mélange d’outils neufs et d’occasion : l’association d’outils usés avec des outils neufs crée une répartition inégale de la charge et accélère l’usure des nouveaux outils.
Mauvaise pratique de montage des tiges : un mauvais alignement pendant le montage, de la saleté ou du sable dans les filetages ou l'absence d'application de lubrifiant pour filetage augmentent tous l'usure du filetage.
Tir à sec (impact sans charge) : lorsque le marteau frappe sans contact, la force d'impact instantanée est absorbée directement par l'outil lui-même et constitue une cause fréquente de rupture de l'acier du foret. Le tir à sec doit être strictement évité.
La longévité des outils exige une coordination. Le forage n'est jamais une entreprise solitaire. La gestion du cycle de vie complet des outils de forage exige une action coordonnée entre l'approvisionnement, la fabrication et les opérations sur le terrain. S'appuyer sur un seul maillon ne suffira pas à assurer le bon fonctionnement de ce système.
La concurrence industrielle stimule l'innovation, mais le progrès exige aussi la coopération. Tout comme la résolution de problèmes complexes exige une force commune, le développement du secteur du forage repose sur la collaboration de tous. Nos véritables adversaires sont des concepts d'exploitation et des méthodes de gestion obsolètes : seuls l'apprentissage actif des pratiques scientifiques et l'adoption de nouvelles technologies nous permettront d'optimiser la durée de vie des outils et de réaliser de véritables réductions de coûts et gains d'efficacité.
