Dans les projets de forage d’exploration géologique et de forage souterrain dans les mines de charbon, la mesure et le contrôle précis de la trajectoire du forage constituent toujours la « ligne de vie » garantissant la sécurité des travaux et la qualité du trou. Pendant longtemps, les méthodes de mesure traditionnelles reposaient sur l’arrêt du forage, ce qui entraînait non seulement une faible efficacité et un retard important des données, mais aussi, en raison d’une faible capacité anti-interférence et d’une dépendance à long terme aux importations pour les équipements clés, un goulot d’étranglement majeur freinant la modernisation intelligente de l’ingénierie de forage en Chine.
Récemment, une avancée majeure a été réalisée pour résoudre ce problème « bloquant ». L’inclinomètre de trajectoire de petit diamètre (Ф18 mm) transporté à l’intérieur de la tige de forage, développé indépendamment par l’Institut de recherche de Xi’an de China Coal Technology & Engineering Group, a été promu et appliqué pour la première fois au sein de Huaibei Mining Group. Tous les indicateurs de performance de l’équipement atteignent ou dépassent le niveau des produits internationaux similaires, comblant ainsi le vide en Chine en matière d’équipements de mesure de trajectoire en cours de forage de petit diamètre à l’intérieur de la tige de forage.
Mesure et contrôle précis : le principe des « trois non » réécrit les règles du forage souterrain
La mesure et le contrôle de la trajectoire du forage sont des étapes clés dans des projets tels que le contrôle du gaz de mine, la détection et le drainage de l’eau, et l’exploration géologique. Un écart de trajectoire d’un forage peut, dans le meilleur des cas, entraîner la mise au rebut du trou, et dans le pire des cas, provoquer des accidents majeurs comme des venues d’eau ou des dégagements instantanés de gaz. Cependant, les méthodes de mesure traditionnelles présentent trois « lacunes congénitales » majeures :
Faible efficacité : la mesure nécessite l’arrêt du forage, avec le retrait et la remise en place de la tige, ce qui consomme beaucoup de temps de travail
Données en retard : impossible d’obtenir des informations de trajectoire en temps réel, les décisions souterraines sont toujours « en retard d’un temps »
Dépendance aux importations : les équipements clés sont depuis longtemps sous la dépendance d’autrui, avec des coûts élevés et des risques pour la chaîne d’approvisionnement
L’inclinomètre de trajectoire transporté à l’intérieur de la tige de forage, présenté cette fois par l’Institut de recherche de Xi’an de China Coal Technology & Engineering Group, propose une toute nouvelle solution basée sur les principes « pas de retrait de tige, pas de câblage, pas de tige dédiée ».
Concept de conception central : l’équipement adopte une conception de transport intégré à l’intérieur de la tige de forage, intégrant une unité de mesure inertielle de haute précision, un module de capteurs miniaturisé et une technologie de reconstruction en temps réel de la trajectoire tridimensionnelle, pouvant être directement placé à l’intérieur de la tige de forage pour le transport. En d’autres termes, l’instrument de mesure « descend le courant » avec la tige de forage, sans occuper de canal supplémentaire, et surtout sans interrompre l’opération de forage pour effectuer la mesure.
Trois avantages principaux :
Opération sans arrêt du forage : la mesure peut être effectuée sans retirer la tige, évitant au personnel sur site les opérations fréquentes de retrait et de remise en place de la tige, économisant plus de 95 % du temps
Visualisation en temps réel de la trajectoire tridimensionnelle : prend en charge l’alerte intelligente en cas d’écart, permettant au personnel souterrain de connaître en temps réel la direction du forage
Résistance aux conditions de travail difficiles : aucun câblage supplémentaire ni tige de forage amagnétique dédiée n’est nécessaire, reste stable et fiable dans des environnements souterrains complexes
Combler un vide en Chine : passer de « suivre » à « courir côte à côte »
Dans le domaine de l’ingénierie de forage, la technologie de mesure en cours de forage (MWD) a toujours été un point focal de la concurrence pour les équipements haut de gamme au niveau international. Les équipements de mesure de trajectoire de petit diamètre transportés à l’intérieur de la tige de forage ont longtemps été monopolisés par quelques fabricants étrangers. L’inclinomètre de trajectoire de diamètre Ф18 mm transporté à l’intérieur de la tige de forage, présenté cette fois par l’Institut de recherche de Xi’an de China Coal Technology & Engineering Group, atteint ou dépasse le niveau des produits internationaux similaires sur tous les indicateurs de performance.
La technicité derrière le « petit diamètre » : un diamètre de Ф18 mm signifie que l’équipement doit considérablement réduire sa taille physique tout en maintenant une mesure inertielle de haute précision et une capacité de transmission de données en temps réel. Cela repose sur l’intégration systémique d’un module de capteurs miniaturisé, d’une unité de mesure inertielle de haute précision et d’une technologie de reconstruction en temps réel de la trajectoire tridimensionnelle – chaque élément représente une avancée technologique de pointe.
Accélération du déploiement dans tous les types de charbon et toutes les régions
Actuellement, cet équipement a terminé des essais sur site et une promotion de démonstration dans plusieurs zones minières clés à travers le pays :
Entreprises desservies : Huaibei Mining Group, China Energy Group, Jinneng Holding Group et d’autres grandes entreprises énergétiques
Zones couvertes : plusieurs mines de charbon et mines non charbonnières dans le Huaibei, le Henan, le Xinjiang, le Shanxi, la Mongolie intérieure, le Nord-Est, etc.
Scénarios d’application : mesure de trajectoire pour divers types de forages, tels que les trous de drainage du gaz, les trous de détection et de drainage de l’eau, et les trous d’exploration géologique
Du Huaibei au Xinjiang, des mines de charbon aux mines non charbonnières, la validation tous scénarios de l’équipement démontre pleinement sa maturité technique et sa large adaptabilité industrielle.
Doté d’« yeux » pour une exploitation minière sûre et efficace du charbon
Le développement réussi de cet inclinomètre de trajectoire transporté à l’intérieur de la tige de forage a été salué comme une « avancée technologique majeure dans le domaine de la mesure des forages souterrains dans les mines de charbon ». Son impact profond se manifeste à trois niveaux :
Premièrement, la valeur sécuritaire : les écarts de trajectoire des forages sont une source importante de facteurs de risque cachés dans les mines de charbon. Une mesure et un contrôle précis en temps réel équivalent à installer un « système de navigation » pour chaque forage – éliminant à la source les « faux forages et forages vides », fournissant un support de données précis pour le contrôle du gaz de mine et la prévention des venues d’eau.
Deuxièmement, la valeur d’efficacité : économiser plus de 95 % du temps de mesure signifie que davantage de projets de forage peuvent être réalisés dans le même délai, ou que le temps économisé peut être utilisé pour une analyse géologique plus fine – c’est une étape clé pour passer d’un « forage extensif » à un « forage de précision ».
Troisièmement, la valeur stratégique : combler le vide en Chine en matière d’équipements de mesure de trajectoire en cours de forage de petit diamètre à l’intérieur de la tige de forage signifie que la Chine a réalisé un saut de la « dépendance aux importations » à la « maîtrise autonome » dans le domaine des équipements clés de l’ingénierie de forage. Avec la promotion et l’application de l’équipement dans davantage de zones minières, la technologie de forage des mines de charbon en Chine s’accélère vers une mise à niveau complète vers une haute précision, une haute efficacité et une haute fiabilité.