Forage à travers les formations rocheuses pour obtenir le « vrai noyau » : une analyse complète des trépans de carottage

En exploration minière, en études géologiques ou en études d'ingénierie, il est crucial d'obtenir des échantillons de carottes complets et intacts. L'outil essentiel pour atteindre cet objectif est le trépan carottier. Le choix du trépan adapté détermine directement la qualité, l'efficacité et le coût du carottage. Cet article explore en détail les types de trépans couramment utilisés en carottage et leurs applications.

Principe de fonctionnement du trépan carottier : le trépan carottier est différent du trépan qui fore et brise la roche. Il brise la roche extérieure au fond du trou grâce à sa structure de coupe annulaire, tout en protégeant la masse rocheuse cylindrique centrale des dommages, lui permettant ainsi de pénétrer en douceur dans le tube carottier. Par conséquent, la conception du trépan vise à concilier forage annulaire efficace et protection de la carotte.

Trépans de carottage courants

Foret diamanté :Le tranchant est composé de particules de diamant naturel ou artificiel. Il est divisé en forets diamantés à sertissage superficiel (les particules de diamant sont exposées et intégrées à la surface de la matrice) et en forets diamantés imprégnés (les particules de diamant sont uniformément réparties dans la poudre d'alliage de la matrice). Avantages du noyau : dureté extrêmement élevée et excellente résistance à l'usure. C'est la force principale absolue pour le forage de formations rocheuses dures, denses et abrasives. Efficacité de forage élevée, taux de récupération de carotte élevé et paroi de forage lisse et de bonne qualité. Convient au forage de trous profonds, à l'exploration de roches dures et aux projets exigeant une qualité de carotte extrêmement élevée.

Foret en carbure :Le tranchant est un pic cylindrique rectangulaire ou octogonal en carbure (généralement en alliage tungstène-cobalt), qui est incrusté ou fritté sur le corps en acier du foret à un certain angle.

Bonne ténacité, forte résistance aux chocs et prix relativement abordable. Excellentes performances dans les formations rocheuses moyennement dures à moyennement dures, complètes ou relativement complètes, moyennement ou faiblement abrasives (telles que le calcaire, le marbre, le schiste, le mudstone, le grès mi-dur). Sa structure est robuste et s'adapte à un certain degré de complexité de forage. Il est généralement utilisé pour les forages peu profonds à moyennement profonds, l'exploration de roches mi-dures, les projets à coûts sensibles et les zones de formation relativement stables.

Foret PDC :Les dents de coupe sont constituées de feuilles composites de diamant polycristallin, composées d'une fine couche de diamant polycristallin artificiel et d'une matrice de carbure cémenté, soumises à des températures et pressions élevées. Elles sont généralement disposées sur une grande surface au sommet du trépan. Dans des formations rocheuses tendres à moyennement dures, homogènes, non abrasives ou faiblement abrasives (telles que le mudstone, le schiste, le sel, le gypse, le calcaire tendre et les veines de charbon), l'efficacité de forage est extrêmement élevée et la résistance à l'usure est supérieure à celle du carbure cémenté. La vitesse de forage est rapide et la durée de vie est longue. Ce foret est généralement utilisé dans l'exploration pétrolière et gazière, l'exploration du méthane de houille, l'échantillonnage de carottes de formations tendres à moyennement tendres et les projets exigeant une vitesse de forage élevée.

Facteurs clés dans la sélection d'un trépan de carottage

Caractéristiques de la roche :La dureté, l'abrasivité, l'intégrité et la forabilité de la roche sont des facteurs déterminants. Le diamant correspond aux roches abrasives dures, l'alliage aux roches mi-dures et le PDC aux roches tendres.

Objectif et exigences du forage :Quelles sont les exigences en matière de taux de récupération et de qualité des carottes ? Le diamant est généralement le premier choix pour les forages profonds et scientifiques.

Profondeur et diamètre de perçage :Les trous profonds nécessitent une durée de vie et une stabilité plus élevées du foret (le diamant présente des avantages évidents) ; la taille du trou affecte également la conception du foret.

Capacité de la plate-forme de forage :Le couple, la plage de vitesse et la pression d'alimentation de l'appareil de forage peuvent-ils correspondre aux paramètres de travail optimaux du trépan sélectionné ?

Budget du projet :Les forets diamantés ont le coût initial le plus élevé, mais leur coût unitaire peut être inférieur lors du forage de roches dures ; les forets en alliage ont un faible coût initial, mais s'usent très rapidement dans la roche dure.