Maîtrise des coûts

Le contrôle de l'érosion du tuyau de forage permet de réduire les coûts de l'acier de forage

Comparaison des tuyaux de forage

Il y a deux ans, la règlementation sur les plans de dynamitage a fait passer la durée de vie des tuyaux de forage en acier doux de 400 heures à seulement 130. Dans l'Est du Kentucky, cela a eu pour conséquences de réduire le diamètre des trous à 6 3/4 pouces et de ramener le schéma de dynamitage de 18 par 18 à 16 par 16 pieds. La réduction de la taille du taillant a cependant entraîné une nouvelle configuration de la formule de forage jusqu'alors très productive après avoir évolué au fil d'années d'ingénierie minutieuse et d'expérience pratique de forage dans ces conditions de terrain. En effet, la gestion de la conformité réglementaire a entraîné le doublement, voire le triplement des coûts d'acier de forage par heure de forage.


Il y a deux ans, la règlementation sur les plans de dynamitage a fait passer la durée de vie des tuyaux de forage en acier doux de 400 heures à seulement 130. Dans l'Est du Kentucky, cela a eu pour conséquences de réduire le diamètre des trous à 6 3/4 pouces et de ramener le schéma de dynamitage de 18 par 18 à 16 par 16 pieds. La réduction de la taille du taillant a cependant entraîné une nouvelle configuration de la formule de forage jusqu'alors très productive après avoir évolué au fil d'années d'ingénierie minutieuse et d'expérience pratique de forage dans ces conditions de terrain. En effet, la gestion de la conformité réglementaire a entraîné le doublement, voire le triplement des coûts d'acier de forage par heure de forage.


Les clients avec qui Atlas Copco travaille régulièrement ont demandé une solution pour ramener le coût de l'acier de forage par pied de forage à des niveaux raisonnables. Comme un tuyau de forage peut fonctionner longtemps entre les changements, il était préférable de calculer le « coût de l'acier de forage par heure » en divisant le coût total du tuyau de forage par l'ensemble des « heures de compresseur d'air » consignées entre l'installation et le retrait du tuyau. Cette base simple et fiable permettait d'établir des comparaisons.


Rapport taille/coût

Lorsque les grandes chenilles de forage foraient avec des taillants rotatifs de 7 7/8 pouces sur des tuyaux de forage en acier doux de forage de 5 1/2 pouces, la vitesse de puisage (bailing velocity, BV) de 6 000 pieds par minute était déjà presque idéale.

La pose de taillants de 6 3/4 pouces sur le même tuyau de 5 1/2 pouces a considérablement réduit l'espace annulaire jusqu'à multiplier par deux la vitesse de puisage pour atteindre 12 000 pieds par minute. L'augmentation de la vitesse a réduit le grès en grains de sable qui ont attaqué les tuyaux de forage en acier doux de façon si agressive que ces derniers n'ont pas dépassé un tiers de leur durée de vie normale (par rapport à la période où les trous forés étaient de 7 7/8 pouces). Les taillants tricônes ont également souffert dans ces trous, leurs inserts se coupant en deux dans les différents grès. La vitesse à laquelle l'acier de forage s'usait a posé un nouveau problème. L'écart qui s'est rapidement creusé entre l'acier et la douille de plate-forme a permis à la poussière de s'échapper. Le risque existait de ne pouvoir la collecter de façon efficace par le système d'aspiration de la poussière de l'engin. L'exploitation d'un engin sans moyen pour maîtriser la poussière mettrait en danger la mine avec un risque de dépassement des limites de niveau de poussière. L'acier de forage devait donc être remplacé fréquemment pour éviter la formation d'un tel écart. Depuis, les engins ont triplé leur vitesse de forage dans l'acier de forage. La seule raison étant la loi de la physique résultant du changement de taille du taillant.

 


La solution

Accompagné d'un foreur expérimenté, Ron Johnson, Directeur régional des ventes d'Atlas Copco pour la région d'exploitation minière du charbon couvrant les 11 états de l'Est des États-Unis, a effectué un audit complet du forage, incluant un test de capacité de compresseur d'air. Cet audit a montré qu'il y avait beaucoup plus d'air que nécessaire pour un puisage adéquat, en raison de l'espace annulaire réduit. Une solution consistait à diminuer le diamètre de l'acier de forage, ce qui a été fait en remplaçant l'acier 5 1/2 pouces par de l'acier 5 pouces. Cela a cependant posé des problèmes. L'acier de forage 5 pouces n'était pas aussi rigide. Sa flexion a provoqué des vibrations et des cliquetis du train de forage. Un forage inefficace a aussi tendance à raccourcir la durée de vie de l'outil. Pour résoudre le problème de l'air, au lieu de « boucher » l'entrée du compresseur pour réduire le volume d'air, l'entrée d'air a non seulement été régulée, mais une ventilation a également permis d'envoyer l'excès d'air au sommet du mât pour diminuer le volume d'air dans le trou. Le réglage a été affiné autant que possible, mais le grès a rapidement continué à éroder l'acier de forage.

TEAMALLOY

TEAMALLOY drill pipe

Tuyau de forage TEAMALLOY

C'est alors que Johnson a proposé l'acier de forage TEAMALLOY. Si le test réussissait, pratiquement toutes les entreprises de production de charbon de l'Est des États-Unis se montreraient très intéressées par TEAMALLOY. C'est ce qui s'est produit. Tandis que la durée de vie de l'acier doux n'était que de 130 heures, l'acier de forage TEAMALLOY était comme neuf au bout de 300 heures. A près de 400 heures, l'acier commençait à montrer une usure très limitée. L'usure pouvait être contrôlée et prévisible, lorsque les bandes d'usure d'alliage incrustées apparaissaient de façon un peu plus visible. Johnson prédit qu'il s'écoulerait probablement 500 heures avant d'effectuer un changement. Au cours du forage le tuyau de TEAMALLOY offrait une plus grande stabilisation et une rotation parfaite. Atlas Copco a vraisemblablement trouvé la formule gagnante. La poussière reste en bas et le coût de forage à l'heure réduit. La production grimpe. Et l'acier de forage TEAMALLOY d'Atlas Copco Secoroc est à la hauteur du défi en battant à chaque fois l'acier doux en termes de coût par heure quels que soient l'application et le lieu.