À mon avis, les pics PDC les plus efficaces pour le forage de puits d'eau sont généralement ceux de la "série à impact moyen" - ces pics adoptent souvent une structure diamantée à grain moyen ou grossier. Leur principal avantage réside dans leur capacité à trouver un bon équilibre entre une résistance modérée à l'usure et une excellente résistance aux chocs. Plus précisément, pour les trépans de puits d'eau standard allant de 6 à 12 pouces, les tailles 1308 et 1613, ainsi que des conceptions de chanfreinage spéciales, sont devenues la norme dans l'industrie. Notre objectif est très simple : trouver un type de dent de coupe qui puisse rester intact (sans s'écailler) sous l'impact de strates complexes et changeantes, tout en maintenant le coût de forage par mètre dans une fourchette raisonnable. En effet, sur le marché très concurrentiel du forage de puits d'eau, le maintien d'une marge bénéficiaire n'est pas chose aisée.

Sélection d'une fraise PDC pour puits d'eau

Sélection des matériaux

Le forage de puits se caractérise par des couches peu profondes, une géologie complexe et un grand nombre de strates tendres et dures entrelacées. C'est pourquoi, à mon avis, la résistance à l'impact est primordiale. Lorsque notre usine sélectionne des pics en PDC pour des applications dans les puits d'eau, nous avons tendance à préférer les produits à gros grains de diamant frittés.

• Stabilité thermique : Du point de vue de l'application pratique, les pics à gros grains ont généralement de meilleurs effets de dissipation de la chaleur dans les opérations agressives telles que le forage de puits d'eau.
• Résistance aux chocs : Lorsque l'on rencontre soudainement des strates dures telles que le granit ou le quartz, le risque de fracture fragile catastrophique des pics à gros grains est beaucoup plus faible. Cela a été vérifié dans de nombreux cas d'échec que j'ai traités.
• Le rapport coût-efficacité : Par rapport au mélange "polycristallin" à grain ultrafin utilisé pour le forage en eaux profondes, le coût de production des pics à grain grossier est généralement inférieur, ce qui rend nos trépans finis plus compétitifs sur le marché.

Conception de la géométrie du chanfrein

Lorsque les gens choisissent des pics PDC pour les puits d'eau, ils se concentrent souvent sur la qualité. Cependant, à mon avis, le chanfrein (ce bord incliné) est la clé.

• Bord standard : Il fonctionne bien contre les couches d'argile molle ou de sable, avec une vitesse de coupe rapide. Toutefois, il présente l'inconvénient d'être susceptible de s'écailler et de ne pas résister aux chocs.
• Chanfrein amélioré : Pour les pics de puits d'eau, nous concevons généralement un angle de chanfrein légèrement plus grand. Le fait de sacrifier un peu d'acuité de coupe (ROP) peut améliorer considérablement la capacité des dents de coupe à résister aux forces d'impact. Si l'on fait le calcul, il s'agit d'une opération très rentable. Selon nos statistiques internes, le simple fait de choisir le bon chanfrein peut réduire les "plaintes de qualité" d'environ 30% sans modifier le coût du matériau.

Identifier la source

Au fil des ans, j'ai vu de nombreux négociants réétiqueter des pics PDC de qualité "taille de pierre" et les vendre comme des produits de qualité "forage". Pour vérifier votre fournisseur, je vous suggère de lui demander directement de vous fournir des données de test VTL (tour vertical) et des données de test de poids de chute. Un directeur technique d'usine vraiment compétent sera certainement en mesure de vous montrer combien de fois ses dents de coupe ont été coupées sur un bloc de granit avant qu'une surface usée n'apparaisse.

Application sur le terrain

Comprendre les limites de performance de vos pics PDC pour les puits d'eau peut souvent vous éviter de soulever et d'abaisser la foreuse.

1. Formations tendres à moyennes (mudstone, grès, schiste)

Dans ce type de strate, le principal mode de défaillance est l'usure.
Choix recommandés : Pics planaires standard 1308 PDC.
Proposition d'opération : Vous pouvez courir à grande vitesse. Dans ce cas, les pics brisent principalement les roches par effet de "cisaillement". Si les dents de coupe s'émoussent trop rapidement, il est nécessaire de vérifier si le rinçage hydraulique (débit d'eau) est suffisant et peut refroidir efficacement les dents de coupe. Les fissures chaudes en forme de "peau de serpent" qui apparaissent sur la table diamantée des dents de coupe sont généralement le signe d'un refroidissement insuffisant plutôt que d'une mauvaise qualité des dents de coupe.

2. Formations dures et abrasives (calcaire, granit, quartz)

Dans ce type de strate, le principal mode de défaillance est l'endommagement par impact, tel que l'écaillage ou la fragmentation.
Choix recommandés : Plaquettes PDC sphériques ou coniques (parfois comme auxiliaires), ou PDC planaire de haute qualité avec chanfreins améliorés.
Proposition d'opération : Il convient de réduire la vitesse de rotation et d'augmenter la pression de forage (WOB). Si vous constatez une délamination de la couche de diamant (décollement du substrat en alliage dur), elle est souvent causée par des sauts ou des vibrations excessifs du trépan. Pour un forage de puits d'eau de haute qualité, l'interface entre le diamant et l'alliage dur ne doit pas être plane (interface en forme de dents de scie), ce qui permet d'éviter efficacement ce phénomène de séparation.

3. Réparation et brasage

De nombreux foreurs de puits d'eau réparent eux-mêmes les trépans. Parmi les cas de rupture de dents en PDC que j'ai traités en laboratoire, la raison la plus fréquente était la surchauffe pendant le processus de brasage. Les pics en PDC commencent à se dégrader de manière permanente à une température comprise entre 700°C et 751°C. Par conséquent, si vous utilisez simplement un chalumeau et que vous brûlez la couleur jusqu'à l'orange ou le jaune vif à l'œil nu, pour être honnête, vous avez peut-être déjà endommagé la structure interne du diamant avant même que le trépan ne descende dans le puits.

A propos de l'auteur : Alan Chen

Je suis Alan ChenJe suis ingénieur en chef des matériaux et directeur technique. Avec plus de 20 ans d'expérience pratique dans l'industrie des matériaux super durs, je suis spécialisé dans les processus de frittage à haute pression et haute température (HPHT) et dans l'analyse des défaillances des PDC. Mon objectif est d'aider les fabricants de trépans et les entrepreneurs à dépasser le battage publicitaire pour trouver des solutions pratiques et performantes qui permettent d'équilibrer la durabilité et les coûts de production.