Conception et analyse numérique d'un foret à circulation inverse d'air de grand diamètre pour le forage au marteau pneumatique fond de trou à circulation inverse
 

 

Le forage au marteau pneumatique à circulation inverse fond de trou (RC-DTH) est une méthode rapide et rentable pour le forage de roches dures. Comme le foret pneumatique RC est le cœur du système de forage au marteau pneumatique RC-DTH pour former la circulation inverse, un foret RC de grand diamètre a été conçu de manière innovante et optimisé numériquement en ce qui concerne la capacité d'aspiration. Les résultats montrent que l’augmentation de l’angle d’élévation et de l’angle de déviation de la buse d’aspiration peut améliorer la capacité d’aspiration du foret. Les performances du foret atteignent leur état optimal lorsque le débit d'air était d'environ 1,205 kg/s, elles présentent ensuite une tendance de variation inverse avec l'augmentation du débit massique d'air. Le diamètre optimal des buses d'aspiration est de 20 mm pour le foret étudié dans ce travail. Le foret RC d'un diamètre extérieur de 665 mm et le marteau pneumatique RC-DTH d'un diamètre extérieur de 400 mm ont été fabriqués et un essai sur le terrain a été réalisé. Les résultats des tests sur le terrain montrent que le taux de pénétration utilisant la méthode de forage au marteau pneumatique RC-DTH est plus de deux fois supérieur à celui de la méthode de forage rotatif conventionnelle. Cette approche de forage présente un grand potentiel pour le forage de roches dures de grand diamètre appliqué dans les parties supérieures d'un puits de forage au-dessus de la formation de réservoir potentiellement productrice pour le forage pétrolier et gazier terrestre, le forage géothermique et les opérations de forage sur le terrain pertinentes.

 

 

1 INTRODUCTION

Le forage au marteau pneumatique fond de trou (DTH) est considéré comme l'une des méthodes de forage les plus efficaces pour le forage de roche dure.1-3 Dans le forage au marteau pneumatique DTH, des trous plus droits et de faibles coûts par mètre sont obtenus grâce à l'action fréquente de percussion. et des charges d'impact élevées au niveau des inserts de trépan.4, 5 Le temps de contact des inserts de trépan avec les formations rocheuses est généralement d'environ 2 % du temps opérationnel total, ce qui entraîne un poids instantané sur le trépan (WOB) plus élevé, même si le Le WOB moyen est maintenu à un niveau inférieur.6-8 Il a également montré un potentiel à des fins de sismique en cours de forage (SWD) et de caractérisation des conditions de forage.9, 10 En plus de cela, par rapport aux méthodes conventionnelles de forage à la boue, l'utilisation d'air car le fluide de circulation entraîne un taux de pénétration (ROP) plus élevé en raison des faibles pressions de fond de trou annulaire.11 De plus, le forage de formations potentiellement productrices en utilisant des pressions de fond de trou annulaire inférieures à la pression interstitielle de la formation peut éliminer les dommages à la formation qui pourraient affecter le suivi. -sur la production.11 En raison des avantages susmentionnés, le forage au marteau pneumatique DTH a été largement utilisé dans le secteur minier et s'est également étendu aux opérations de forage pétrolier et gazier puisque de plus en plus de réservoirs de pétrole et de gaz se trouvent sous des formations de roche dure.

 

Le marteau pneumatique à circulation inverse vers le bas du trou (RC-DTH) est un outil de forage à percussion DTH innovant entraîné par l'air.12 Différent du système de marteau pneumatique DTH conventionnel, le foret avec une structure spécialement conçue est l'élément clé du système de marteau pneumatique fond de trou à circulation inverse (RC-DTH). Le système de marteau pneumatique DTH et les tiges de forage à double paroi construisent les passages de transport pour l'air comprimé et les déblais de forage.13 Pendant le forage, de l'air comprimé est injecté dans l'espace annulaire des tuyaux à double paroi et entraîne le marteau pneumatique RC-DTH. pour mettre en œuvre des coups à haute fréquence agissant sur un foret à circulation inverse (RC) où se forme la circulation inverse.14 Une caractéristique frappante de cette méthode de forage est la combinaison du forage à percussion avec la technique de forage RC à air.

 

Classiquement, dans un forage à circulation d'air directe, l'air comprimé est introduit dans le fond du trou de forage par le passage central des tiges de forage, puis l'air évacué fait sortir les déblais de forage du trou de forage à travers l'espace annulaire formé par les tiges de forage et la paroi du trou.15 Considérant que, dans un forage RC à air, l'air comprimé pénètre dans l'espace annulaire des tiges de forage à double paroi via le pivot à double paroi ; l'air évacué transportant les déblais de forage retourne à la surface par le passage central des tiges de forage internes au lieu de l'espace annulaire formé par la tige de forage externe et la paroi du trou de forage. Comme le montre la figure 1, la section transversale du passage central (cercle jaune b) du système de forage à air RC est beaucoup plus petite que celle de la section transversale de l'anneau (anneau vert a). Selon le volume minimum requis pour le forage aérien, il est convaincu que la vitesse minimale de déplacement de l'air (condition standard) est d'environ 15,2 m/s pour satisfaire le transport des déblais de forage. L'étude menée par Sharma et Chowdhry16 a également indiqué que seul le maintien de l'air à une vitesse de déplacement raisonnable peut transporter efficacement les déblais de forage. Le forage RC à air est évidemment beaucoup plus facile à atteindre la vitesse de déplacement seuil car l'air transportant les déblais de forage s'écoule dans le passage central plutôt que dans l'espace annulaire entre le pieu de forage et la paroi du trou de forage.17-20 Par conséquent, une faible consommation d'air et la capacité qui en résulte Le forage de trous de grand diamètre constitue un avantage certain pour le forage RC à air, qui réduit considérablement le coût d'alésage et la durée de fonctionnement. De plus, comme l'air et les déblais de forage évacués du tuyau d'évacuation peuvent être guidés directement dans l'unité de dépoussiérage et de dépoussiérage placée loin du site de forage, l'environnement d'exploitation est amélioré et l'atmosphère est exempte d'huile, gênant ainsi les travailleurs du forage et équipement contre la menace de la poussière de forage.14, 21

 

 

 

 

 

Figure 1

Schéma de la méthode de forage à circulation inverse d'air

 

 

Dans le système de forage au marteau pneumatique RC-DTH, le foret RC est l'élément clé pour former la circulation inverse de l'air. La plupart des efforts précédents sur le forage au marteau pneumatique RC-DTH se sont concentrés sur les performances des forets à circulation inverse visant à obtenir une meilleure conception pour améliorer la capacité de circulation inverse. Les efforts représentés comprennent un foret RC avec des buses d'aspiration placées sur les nervures ; performances de contrôle de la poussière d'un foret RC étudié par Luo et al ; analyse des performances d'un foret RC avec un générateur tourbillonnant ; et le foret RC à buses multi-supersoniques.14, 20, 22, 23 Les diamètres de ces forets RC étudiés dans ces travaux antérieurs allaient de 80 à 200 mm. L'évaluation du potentiel d'application et l'analyse des performances des forets RC de grand diamètre (plus de 300 mm) restent pour l'essentiel inexplorées. Afin d'améliorer la capacité RC du trépan de grand diamètre, les effets des paramètres de la buse d'aspiration sur les performances du trépan ont été étudiés informatiquement et un essai sur le terrain a été mené pour valider sa faisabilité.

 

2 DESCRIPTION DU FORET RC

La figure 2 montre la structure schématique du foret RC. L'air comprimé s'écoule dans le passage central de l'outil de forage à travers les buses d'aspiration et les buses de rinçage. L'air entre dans les buses d'aspiration, où il forme des jets à grande vitesse d'écoulement ; une partie de l'air adjacent sera entraînée dans les jets en raison de l'effet de pompe à jet, ce qui entraînera une zone de pression négative à proximité des jets. Cette différence de pression entre le fond du trou de forage et la zone de pression négative à l'intérieur du passage central peut produire une force de levage agissant sur l'air et les déblais de forage en dessous. Pendant ce temps, l'air mélangé aux déblais de forage est aspiré en continu dans le passage central de l'outil de forage à l'aide des jets émis par les buses de rinçage, qui balayent les déblais de forage dans le passage central. Cette capacité d'aspiration est d'une importance cruciale pour évaluer les performances d'un trépan de forage RC et peut être représentée par le rapport entre le débit massique d'air entraîné dans l'espace annulaire entre les tiges de forage et la paroi du trou de forage et le débit massique total d'entrée. .

 

 

 

 

 

Figure 2

Structure schématique du foret à circulation inverse d'air de grand diamètre

 

 

3 APPROCHE DE SIMULATION INFORMATIQUE

3.1 Domaine de calcul et grille

Des forets à circulation inverse d'un diamètre extérieur de 665 mm ont été étudiés. Cette taille de foret correspond au marteau pneumatique RC-DTH avec un diamètre extérieur de 400 mm. Les domaines de calcul ont été établis par le logiciel Altair HyperWorks. Un domaine de calcul maillé typique est illustré à la figure 3. Les domaines de calcul se composent principalement de cinq parties, dont les buses d'aspiration, les buses de rinçage, l'espace annulaire entre les parois intérieures et extérieures du trépan, l'espace annulaire formé par le trépan et le trou de forage. mur et passage central de l'outil de forage. Tous les domaines de calcul ont été maillés avec des grilles tétraédriques non structurées en raison de la géométrie complexe des domaines. Trois densités de cellules de grille ont été utilisées pour analyser la sensibilité de grille des modèles de trépans. Les résultats du tableau 1 montrent que la différence maximale est <5%. Les grilles moyennes ont été utilisées dans nos calculs pour équilibrer le coût en temps et la précision du modèle.

 

 

 

 

 

 

Figure 3

Un modèle de grille typique du champ d'écoulement interne du trépan à circulation inverse et des types de conditions aux limites

 

 

Grille	Nombre de cellules	Débit massique entraîné (kg/s)
Grille fine	4 870 311	0,41897
Grille moyenne	3 010 521	0,42015
Grille grossière	1 546 375	0,43732
% Différence		4.4

Tableau 1. Analyse de sensibilité de la grille pour les domaines informatiques

 

 

3.2 Équations régissant et conditions aux limites

Les flux d'air internes sont considérés comme suivant les principes de conservation de la masse, de la quantité de mouvement et de l'énergie. L’équation générale directrice est [24] :

 

 

 

où ϕ désigne la variable dépendante, u désigne le vecteur vitesse, Γ désigne le coefficient de diffusion et S est le terme source général.

 

Comme le montre la figure 3, l'entrée d'air est définie comme condition aux limites Mass_flow_inlet. Le débit volumique du marteau pneumatique RC-DTH (diamètre 400 mm) varie de 30 à 92 m3/min (condition standard), correspondant au débit massique de 0,6025 à 1,848 kg/s. La sortie du passage central et la sortie de l'espace annulaire entre la paroi du trou de forage et l'outil de forage sont ouvertes à l'atmosphère. Par conséquent, ces deux sorties sont définies comme conditions limites Pressure_outlet et la pression manométrique est fixée à zéro. D'autres limites du domaine de calcul ont été définies comme conditions aux limites de mur stationnaire sans glissement.

 

Les équations de continuité et de conservation de la quantité de mouvement ainsi que l'équation de conservation de l'énergie ont été résolues à l'aide d'Ansys Fluent. Les équations de Navier-Stokes pour les écoulements compressibles ainsi que des modèles de turbulence appropriés ont été adoptés pour la prévision des écoulements d'air internes. La simulation d'écoulement a été réalisée à l'aide d'un solveur basé sur la densité 3D. Dans cette approche, les équations de Navier-Stokes déterminantes sont résolues séquentiellement à l'aide de méthodes itératives jusqu'à ce que les valeurs définies atteignent la convergence. Pour gérer le couplage de la vitesse et de la pression, le schéma d'algorithme semi-implicite d'équations liées à la pression (SIMPLE), qui relie les équations de continuité et de quantité de mouvement à une équation de pression, a été adopté en raison de sa précision considérable et de la facilité de convergence. En outre, le modèle turbulent standard k-ε basé sur des équations de transport modèles a été utilisé. Les termes de convection, en termes d'énergie cinétique turbulente et de taux de dissipation turbulente, ont été calculés par discrétisation au vent du deuxième ordre, tandis que les termes de diffusion ont été résolus par différence centrale.

 

4 RÉSULTATS DE LA SIMULATION ET DISCUSSION

La figure 4 montre la variation de pression statique sur la ligne médiane du passage central. La pression statique à proximité des sorties des buses d'aspiration dans la direction du jet est nettement inférieure à celle du fond du forage. La différence de pression atteint 20 kPa, générant une force de levage distincte qui pompe efficacement les déblais de forage hors du fond du trou de forage. Afin de former une circulation inverse efficace, la structure des buses d'aspiration doit être spécialement conçue. Par conséquent, quatorze domaines de calcul avec différents paramètres de buse d’aspiration ont été établis et étudiés. L'influence du débit massique d'air d'entrée, du diamètre, de l'angle d'élévation et de l'angle de déviation des buses d'aspiration sur la capacité de circulation inverse du trépan RC a été étudiée. La figure 5 montre un contour de vitesse typique du foret RC. Comme observé, lorsque l'air comprimé s'écoule dans le passage central, plusieurs vortex se produisent près de la sortie des buses d'aspiration et du fond du forage. Les vortex formés au voisinage de la sortie des buses d'aspiration élargissent la zone de basse pression, cependant, ces vortex entraînent également un gaspillage d'énergie cinétique des jets issus des buses d'aspiration, affaiblissant ainsi l'effet d'entraînement des jets. , et gêne inévitablement le passage des déblais de forage à travers le passage central. Tandis que les vortex entraînés par les jets s'écoulent des buses de rinçage au fond du trou de forage, ils peuvent remuer les déblais de forage et aider à les soulever dans le passage central.

 

 

 

 

 

 

 

Figure 4

Répartition typique de la pression statique sur la ligne centrale du passage central du foret

 

 

 

 

 

 

 

Figure 5

Contour de vitesse typique du champ d'écoulement à l'intérieur du trépan

 

 

4.1 Influence du débit massique d'air entrant sur la capacité d'aspiration

Le débit massique d’air d’entrée est le seul paramètre pouvant être ajusté lors de la fabrication de l’outil de forage. De plus, du fait qu'un marteau pneumatique DTH est monté au sommet du foret RC, le débit massique d'air traversant le foret change avec le temps. Généralement, le débit massique d'air est modifié en raison du mouvement du piston du marteau pneumatique DTH. L'étude de l'effet du débit massique d'air d'entrée sur la capacité d'aspiration du trépan peut fournir des indications pour le processus de forage. La figure 6 montre l'effet du débit massique d'air d'entrée sur la capacité de circulation inverse. Dans ce groupe de simulations, certains paramètres de structure des buses d'aspiration ont été donnés, notamment un angle d'élévation de 60°, un diamètre de 18 mm des buses d'aspiration et un angle de déviation de 15°. De plus, les buses d'aspiration sont réparties symétriquement et circonférentiellement sur la paroi de passage centrale, et le nombre de buses d'aspiration est de six. Le débit massique d'air aspiré de l'espace annulaire entre les tiges de forage et la paroi du trou de forage augmente avec l'augmentation du débit massique d'air d'entrée, et il atteint son maximum lorsque le débit massique d'air d'entrée est de 1,205 kg/s, alors l'air aspiré la masse de l'espace annulaire formé par les tiges de forage et la paroi du trou de forage diminue rapidement avec l'augmentation du débit massique d'air d'entrée. Lorsque le débit massique d'air d'entrée est <1,205 kg/s, l'augmentation du débit massique d'air d'entrée peut améliorer la vitesse d'injection du flux d'air provenant des buses d'aspiration, ce qui peut améliorer le débit massique d'air aspiré. Alors que la section transversale du passage central du trépan est limitée, une trop grande quantité d'air d'entrée entraînerait une résistance croissante des flux d'air, affaiblissant ainsi la capacité d'aspiration du trépan. Comme observé, la capacité d’aspiration (rapport entre le débit massique d’air aspiré et celui d’entrée) diminue avec l’augmentation du débit massique d’air d’entrée. Cela peut être attribué à la compressibilité de l’air, car davantage d’énergie était consommée pour la compression de l’air.

 

 

 

 

 

Figure 6

Influence du débit massique d'air d'entrée sur la capacité de circulation inverse du foret

 

 

4.2 Influence du diamètre de la buse d'aspiration sur la capacité d'aspiration

L'air d'entrée comporte deux passages pour s'évacuer de l'espace annulaire des tiges de forage à double paroi, des buses d'aspiration et des buses de rinçage. Lorsque le débit massique d'air d'entrée est donné, le rapport entre le débit massique d'air aux buses d'aspiration et aux buses de rinçage augmente avec l'augmentation des diamètres des buses d'aspiration. La capacité d'aspiration du foret RC augmentera lorsque la vitesse de projection sera maintenue à un certain niveau. La figure 7 montre l'effet du diamètre de la buse d'aspiration sur la capacité de circulation inverse. Dans ce groupe de simulations, certains paramètres de structure des buses d'aspiration ont été donnés, notamment un angle d'élévation de 60°, un angle de déviation de 15° et un débit massique d'air d'entrée de 70 m3/min. Lorsque le diamètre des buses d'aspiration est <20 mm, l'augmentation du diamètre de la buse d'aspiration améliore la capacité d'aspiration du foret. Lorsque le diamètre est supérieur à 20 mm, la capacité d'aspiration du foret est considérablement affaiblie. L'impulsion des jets d'air sortant des buses d'aspiration présente un effet dominant sur la capacité de circulation inverse du trépan. Lorsque le diamètre des buses d'aspiration est supérieur à 20 mm, l'amplitude décroissante de la vitesse du jet l'emporte sur l'amplitude croissante du débit massique au niveau des buses d'aspiration, affaiblissant ainsi la capacité d'aspiration du trépan.

 

 

 

 

 

 

 

Figure 7

Influence du diamètre de la buse d'aspiration sur la capacité de circulation inverse du foret

 

 

4.3 Influence de l'angle d'élévation de la buse d'aspiration sur la capacité d'aspiration

L'angle d'élévation de la buse d'aspiration est défini comme l'angle entre la section transversale du passage central et la ligne médiane de la buse d'aspiration. La figure 8 indique que l'augmentation de l'angle d'élévation peut améliorer la capacité de circulation inverse du trépan. Les jets provenant des buses d'aspiration interféreraient les uns avec les autres pour toutes les buses d'aspiration inclinées dans la paroi du foret. Ces collisions entre les jets entraîneraient une consommation d'énergie et diminueraient l'élan axial des jets, nuisant ainsi à la capacité de circulation inverse du trépan. L'interférence entre les flux de jets est plus intense lorsque l'angle d'élévation des buses d'aspiration est plus petit.

 

 

 

Figure 8

Influence de l'angle d'élévation de la buse d'aspiration sur la capacité de circulation inverse du foret

 

4.4 Effet de l'angle de déflexion de la buse d'aspiration sur la capacité de circulation inverse

L'angle de déviation des buses d'aspiration représente l'angle entre la projection de la ligne centrale d'une buse d'aspiration sur la section transversale du passage central et la direction normale de la paroi du passage central à la sortie de la buse d'aspiration. La figure 9 montre l'influence de l'angle de déflexion des buses d'aspiration sur la capacité d'aspiration. Avec l'augmentation de l'angle de déflexion des buses d'aspiration, la capacité d'aspiration du trépan s'améliore considérablement. Les flux d'air provenant des buses d'aspiration avec un angle de déviation peuvent former des flux tourbillonnants dans le passage central, ce qui améliore la capacité d'aspiration du foret. De plus, les jets déviés peuvent supprimer les interférences entre eux. Cependant, la valeur maximale de l'angle de déviation est limitée par le diamètre du foret et ne peut pas être augmentée à l'infini.

 

 

 

 

 

 

 

 

Figure 9

Influence de l'angle de déflexion de la buse d'aspiration sur la capacité de circulation inverse du foret

 

 

 

5 ESSAI SUR LE TERRAIN
 

Afin de vérifier le taux de pénétration à l'aide du marteau pneumatique RC-DTH dans la formation de roche dure, le foret d'un diamètre extérieur de 665 mm et le marteau pneumatique RC-DTH d'un diamètre extérieur de 400 mm (RC-DTH 400) ont été fabriqué. Les résultats de simulation montrent que les valeurs optimales des paramètres de buse d'aspiration pour le foret RC avec un diamètre extérieur de 665 mm, y compris le diamètre de la buse d'aspiration, l'angle d'élévation et l'angle de déviation, étaient respectivement de 20 mm, 60° et 20°. Néanmoins, le paramètre trop grand de la buse d’aspiration affaiblirait la résistance du foret. Les six buses d'aspiration d'un diamètre de 18 mm, d'un angle d'élévation de 45° et d'un angle de déviation de 10° ont finalement été sélectionnées pour garantir la durée de vie du foret. La structure de conception du marteau pneumatique RC-DTH et l'image photographique du prototype fabriqué de l'outil de marteau pneumatique RC-DTH sont illustrées à la figure 10. Lorsque le marteau pneumatique RC-DTH fonctionne, le mouvement du piston peut être divisé en deux phases : la phase de transport et la phase de course, et chaque phase subit des étapes d'admission d'air, d'expansion d'air, de compression d'air et d'échappement d'air. La pression d'air nominale et le débit volumique d'air nominal du RC-DTH400 sont respectivement de 1,8 MPa et 92 m3/min ; la fréquence d'impact nominale et la vitesse d'impact du piston sont respectivement de 14,35 Hz et 8,01 m/s. D'autres composants accessoires, notamment des tiges de forage à double paroi d'un diamètre extérieur de 140 mm, un Kelly à double paroi et un pivot à double paroi, ont également été fabriqués.

 

 

 

 

 

 

 

Figure 10

Structure de conception et image photographique de l'outil de marteau pneumatique de fond de trou à circulation inverse

 

Le site d'essai sur le terrain est situé à Foshan, Guangdong, en Chine. La formation du site d'essai est constituée d'un sol meuble d'une épaisseur de 3,99 m, d'un siltstone argileux altéré d'une épaisseur de 17 m et d'un siltstone argileux rouge non altéré sous le siltstone argileux altéré. La couche de sol meuble et la couche de siltstone argileux altérée sont facilement forées en utilisant la méthode de forage rotatif conventionnelle. Cependant, le taux de pénétration du forage dans le siltstone argileux rouge non altéré est relativement faible, <2 m/h pouvant être atteint. Et les scories qui coulent sont difficiles à nettoyer.

 

Afin de réaliser l'essai de forage au marteau pneumatique RC-DTH, la couche de sol meuble et la couche de siltstone argileux altérée sont forées par la méthode de forage rotatif conventionnelle. Ensuite, le système de forage au marteau pneumatique RC-DTH a été utilisé pour forer la formation de siltstone argileux rouge non altérée. La disposition du système d'essai sur le terrain est illustrée à la Figure 11. Un compresseur d'air fabriqué par Atlas Copco avec un débit volumique d'air maximum de 34 m3/min et une pression d'air nominale de 30 bars, et un compresseur d'air fabriqué par Ingersoll Rand avec un volume d'air maximum. un débit de 25,5 m3/min et une pression d'air nominale de 24 bars ont été utilisés pour fournir de l'air comprimé. Un graisseur a été utilisé pour lubrifier le piston. La plate-forme de forage rotative SD20E fabriquée par Guangxi Liugong Group Co., Ltd. a été utilisée pour fournir la force de rotation et le WOB dans le processus de forage.

 

 

 

 

Figure 11

Disposition du système de test sur le terrain

 

 

Deux forages d'essai ont été forés et la profondeur maximale du forage est de 50,8 m. Le taux de pénétration maximum de 6,0 m/h a été observé lors du processus de forage, et le taux de pénétration moyen est de 4,5 m/h dans des conditions de débit volumique d'air et de pression d'air inférieures aux valeurs nominales. Les tests sur le terrain ont montré que le foret RC peut atteindre de bonnes conditions de circulation inverse même si les paramètres de la buse d'aspiration n'étaient pas optimaux. Aucune scorie coulante n’a été trouvée lors du processus de rinçage du forage. Comme le montre la figure 12, peu d'air et de poussière s'échappaient de l'espace annulaire de l'outil de forage et de la paroi du trou de forage. Les déblais de forage renvoyés à la surface sont pour la plupart des particules de taille moyenne à grande. De plus, aucune scorie coulante n'est trouvée lors du processus de rinçage du trou de forage et les déblais de forage peuvent retourner continuellement à la surface. On peut conclure que le système de forage au marteau pneumatique RC-DTH était en bon état de fonctionnement et présente des performances exceptionnelles dans le forage de trous de forage de grand diamètre.

 

 

 

 

 

 

 

 

Figure 12

Images photographiques de l'essai sur le terrain. A, circulation inverse formée lors du processus de forage ; B, déblais de forage ; C, processus de rinçage du trou de forage ; D, embouchure du tuyau de refoulement avec flux pulvérisés

 

 

6 CONCLUSIONS

Afin d'améliorer le taux de pénétration et d'obtenir des opérations de forage respectueuses de l'environnement, l'approche de forage au marteau pneumatique RC-DTH a été proposée pour forer les formations dures supérieures au-dessus de la formation de réservoir potentiellement productrice. Le foret RC étant l'élément clé du système de forage au marteau pneumatique RC-DTH pour réaliser la circulation inverse, une étude paramétrique sur un foret RC d'un diamètre de 665 mm a été réalisée. Les résultats montrent que l'augmentation de l'angle d'élévation et de l'angle de déviation de la buse d'aspiration peut améliorer la capacité de circulation inverse du trépan. La capacité de circulation inverse du trépan atteint son maximum lorsque le débit massique d'air d'entrée est de 1,205 kg/s, puis elle se détériore avec l'augmentation du débit massique d'air d'entrée. Le foret d'un diamètre extérieur de 665 mm et le marteau pneumatique RC-DTH d'un diamètre extérieur de 400 mm ont été fabriqués et un test sur le terrain a été effectué. Les résultats des tests sur le terrain montrent que la capacité de circulation inverse du trépan RC de grand diamètre conçu est bonne et que le taux de pénétration maximal lors de l'essai sur le terrain était de 6,0 m/h, ce qui pourrait réduire considérablement le temps et le coût des opérations de forage.

 

REMERCIEMENTS
 

Ce travail a été financé par le Programme national de développement de la recherche de Chine (subventions n° 2016YFC0801402 et 2016YFC0801404), le projet majeur national de science et technologie de Chine (subvention n° 2016ZX05043005), la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (subvention n° 51674050). ). Nous tenons à remercier les évaluateurs anonymes pour leurs conseils extraordinaires.