Letuyau en acier soudé à l'arc submergé à joint spiraléLe trépan est mis en rotation et foré, puis il commence à pénétrer dans la formation meuble. Sous l'action de la roue à trois cônes, le trépan induit d'abord une déformation élastique par cisaillement de la formation, puis est retiré sous la pression de la roue. Dans la simulation, le sol meuble est assimilé à une argile homogène, et la formation ainsi que les fissures présentes dans le sol ne sont pas prises en compte. Le forage directionnel horizontal est réalisé dans des formations abruptes en contact dynamique aléatoire avec le trépan à cônes. Le frottement qui se produit lorsque le cône entre en contact avec la formation provoque la force d'impact qui fait vibrer le tube en acier soudé à l'arc submergé à joint spiralé. Lorsque le trépan passe d'une formation meuble à une formation dure, il génère inévitablement d'importantes vibrations latérales et verticales.
Lorsque la vitesse de forage est de 0,008 m/s et la vitesse de rotation du trépan de 2 rad/s, la courbe d'énergie de pseudo-déformation lors de l'avancement du trépan à cônes est principalement déterminée par la viscosité et l'élasticité. Cependant, la viscosité étant généralement prédominante, la majeure partie de l'énergie convertie en énergie de pseudo-déformation est irréversible. L'énergie de déformation du tube en acier soudé à l'arc submergé à joint spiralé est l'énergie principale consommée pour contrôler la déformation en sablier. Si l'énergie de pseudo-déformation est trop élevée, cela signifie que l'énergie de déformation contrôlant la déformation en sablier est trop importante, et le maillage doit être affiné ou modifié afin de réduire l'énergie de pseudo-déformation excessive. La variation de l'énergie de pseudo-déformation dans ce modèle se produit principalement lorsque le trépan pénètre dans la couche de sol meuble et que le trépan à cônes franchit l'interface abrupte de la formation. Plus la formation est dure, plus l'énergie de pseudo-déformation du trépan pénétrant dans la formation est importante. Ce modèle simule le processus de forage d'un tube soudé à joint spiralé dans une formation abrupte et prédit les modifications de la trajectoire de forage du trépan.
(1) Les mutations d'énergie de pseudo-déformation se produisent principalement lorsque le trépan pénètre dans la couche de sol meuble et lorsque le trépan à cônes traverse l'interface abrupte de la formation. Plus la dureté de la formation est élevée, plus l'énergie de pseudo-déformation est importante lors de la pénétration du tube en acier soudé à l'arc submergé à joint spiralé dans la formation.
(2) Lors du forage dans une formation abrupte, le tube d'acier soudé à l'arc submergé à joint spiralé se déplace longitudinalement et le trépan vibre. Plus la formation est dure, plus les vibrations du trépan sont importantes.
(3) Sous certaines conditions d'inclinaison de la formation, plus la vitesse de forage du trépan est élevée, plus l'écart longitudinal de la trajectoire de forage est important ; inversement, plus la vitesse de forage est élevée, plus l'écart longitudinal de la trajectoire de forage est faible. Lorsque la vitesse de rotation du trépan est inférieure à 2,2 rad/s, son influence sur l'écart longitudinal de la trajectoire de forage est réduite.
(4) À une vitesse de forage donnée, lorsque l'angle d'inclinaison local de la formation est de 0° ou 90°, la trajectoire de forage reste inchangée. En revanche, lorsque cet angle augmente progressivement, l'écart longitudinal de la trajectoire s'accroît. Au-delà de 45°, l'impact sur cet écart est réduit. Les résultats de cette étude sont essentiels pour améliorer la précision de la prédiction de la trajectoire de forage des trépans tricônes dans les formations à forte pente et constituent un fondement théorique pour la correction de la trajectoire de forage des tubes en acier soudés à l'arc submergé en veine hélicoïdale, à travers des forages pilotes horizontaux.
Date de publication : 8 septembre 2023