Les colliers de forage sont des tubes lourds situés sous la tige de forage, mais au-dessus du trépan, qui ajoutent du poids au trépan.
Il y a cependant bien plus dans un collier de forage que ce que la seule phrase ci-dessus laisse entendre. Ils constituent la majeure partie de l’ensemble de fond de trou (BHA) et sont tout aussi importants dans un train de tiges que les tiges de forage. Les parois minces des tiges de forage les rendent plus sensibles au flambage et à la rupture, mais les masses-tiges peuvent contribuer à réduire le risque de défaillance. L'ajout de poids au bas du BHA maintient la tige de forage en tension.
LES BASES DU COLLIER DE FORAGE
Le mot « collier » peut être trompeur. Au lieu d'envelopper une partie du train de tiges, il s'agit d'un long tube d'acier à paroi épaisse qui fait en réalité partie du BHA. Les masses-tiges continuent de pomper le fluide de forage de la tige de forage jusqu'au trépan.
Il existe quelques similitudes entre les tiges de forage et les colliers de forage. Les deux ont des extrémités filetées à broche et à boîte. Ces connexions à épaulement permettent de relier le BHA au reste du train de tiges (généralement avec le HWDP comme tuyau de transition entre les deux pour réduire les ruptures de fatigue et ajouter un poids supplémentaire au trépan). La longueur moyenne d'une tige de forage et d'une masse-tige de forage est d'environ 31 pieds.
Les colliers de forage ont également un diamètre extérieur plus grand et un diamètre intérieur plus petit que les tiges de forage. Cela signifie que les extrémités filetées peuvent être usinées directement sur la masse-tige et non appliquées après la production, comme avec les tiges de forage.
Schlumberger, une grande société pétrolière, explique que les masses-tiges sont fabriquées à partir de « barres d'acier percées d'un bout à l'autre pour permettre le pompage des fluides de forage à travers les colliers. Le diamètre extérieur des barres d'acier peut être légèrement usiné pour assurer la rondeur, et dans certains cas, ils peuvent être usinés avec des rainures hélicoïdales ("colliers en spirale")."
TYPES DE COLLIERS DE FORAGE
Il existe deux principaux types de masses-tiges : les lisses et les spirales. Les deux types ont des parois plus épaisses, plus rigides et plus lourdes que les tiges de forage.
Les colliers de forage lisses sont, comme leur nom l'indique, lisses. Il s'agit d'une section lisse, arrondie et à paroi épaisse. Ceux-ci sont généralement utilisés dans des scénarios nécessitant davantage de contact avec la paroi du puits de forage.
Le type de masse-tige le plus récent et le plus courant est appelé spirale. Ceux-ci comportent des rainures découpées dans le tube qui réduisent la surface et permettent au lubrifiant et aux déblais de passer autour de la masse-tige. Les colliers de forage en spirale sont plus susceptibles d'être utilisés dans les situations où il existe un risque que le train de tiges se coince dans le puits de forage en minimisant le contact avec la paroi. Les colliers de forage en spirale sont particulièrement utiles pour percer des formations poreuses.
Les deux types de colliers de forage sont généralement vendus en deux formats : acier laminé à froid ou non magnétique (acier au carbone ordinaire ou alliages non magnétiques de qualité supérieure). Les masses-tiges non magnétiques sont souvent utilisées pendant le processus de mesure, pour protéger les instruments de mesure magnétiques, qui calculent le champ géomagnétique du trou de forage, mais peuvent également être utilisés dans des environnements non magnétiques.
FONCTIONS DES COLLIERS DE FORAGE
L'objectif principal d'une masse-tige est d'appliquer du poids et de la force sur le trépan afin de contribuer à contrôler la direction et la stabilité du puits de forage. Cependant, ce n’est pas le seul avantage qu’il apporte à un train de tiges.
Les colliers de forage empêchent les trains de tiges de se déformer sous la pression. Ils absorbent une grande partie des vibrations, ce qui réduit la pression sur la tige de forage et maintient la tension, réduisant ainsi les ruptures par flexion et par fatigue. Ils aident également à contrôler la direction et l’inclinaison des forages, ce qui implique de maintenir les parois du trou droites. Cela se traduit par une réduction des trains de tiges de forage qui collent ou sautent.
Les masses-tiges sont en mesure d'offrir ces avantages à un train de tiges de forage en raison de leur inclusion dans le BHA. L'ajout de poids derrière le foret permet de pousser le foret à travers la roche qu'il ne pourrait pas autrement couper tout seul. Schlumberger explique plus loin : « Pour contrôler avec précision la quantité de force appliquée au trépan, le foreur surveille attentivement le poids de surface mesuré alors que le trépan se trouve juste au-dessus du fond du puits de forage. Ensuite, le train de tiges (et le trépan) est " Abaissez lentement et soigneusement jusqu'à ce qu'il touche le fond. Après ce point, à mesure que le foreur continue d'abaisser le haut du train de tiges, de plus en plus de poids est appliqué au trépan et, en conséquence, moins de poids est mesuré comme suspendu à la surface. "
