Développement de puits tubulaires: définition et méthodes

Lisez cet article pour en savoir plus sur la définition et les méthodes de développement du puits à tubes.

Définition et besoin:

Un puits tubulaire n'est pas complètement prêt à être utilisé juste après la construction. La prochaine étape importante consiste à développer le puits foré. Le puits tubulaire ne peut fonctionner avec succès qu’après un développement adéquat. C'est le processus par lequel les particules les plus fines situées autour du tamis sont éliminées pour augmenter la perméabilité de la formation à travers laquelle l'eau se déplace vers le puits.

Le développement remplit les fonctions suivantes:

je. Il élimine la formation de l'eau qui est encrassée par la boue lors du forage.

ii. Le pack de gravier et la formation environnante se déposent et se compactent contre le tamis, rendant ainsi la structure du puits tubulaire stable.

iii. Il sert à décomposer le pontage des grains de sable à travers les ouvertures du tamis et dans le pack de gravier et la formation de l'aquifère environnants et rend le puits efficace.

iv. Il aide à obtenir de l’eau sans sable en stabilisant la formation de sable autour de l’écran.

v. Cela aide à réduire les pertes de charge près de l'écran.

vi. Il porte le puits à sa capacité maximale, ce qui signifie que le rendement maximal est disponible avec un prélèvement minimum.

vii. Il donne une mesure de la quantité d'eau disponible et aide à déterminer les caractéristiques requises d'une pompe et d'une unité de puissance à installer.

viii. Cela augmente la durée de vie de l'écran ou du filtre.

Méthodes de développement:

Lorsque la couche aquifère dans laquelle le puits est foré est constituée de sable et de gravier ou d’alluvions, elle est développée en éliminant les particules les plus fines de la zone entourant le puits tubulaire.

Voici les méthodes couramment adoptées pour le développement d'un puits tubulaire:

1. Développement par pompage

2. Développement par air comprimé

3. Développement par déferlement

4. Développement par lavage de dos

5. Développement par jet à grande vitesse

6. Développement en utilisant des produits chimiques.

1. Développement par pompage:

C'est la méthode la plus simple et la plus répandue pour éliminer les particules fines. Avec cette méthode, l’eau est pompée à partir du puits à un débit égal ou supérieur au débit nominal. C'est donc un cas de pompage excessif. Une pompe à vitesse variable de grande capacité est utilisée. Au début, l'eau est extraite très lentement. Ensuite, le taux de retrait augmente par paliers. Entre les étapes, le taux de retrait est maintenu constant jusqu'à ce qu'aucune autre particule de sable ne soit éliminée.

Le pompage doit être poursuivi jusqu'à ce que le débit maximum soit atteint et qu'aucune autre particule de sable ne soit retirée. Le prélèvement d'eau est alors stoppé et le niveau d'eau peut monter à sa position normale. La procédure est à nouveau répétée jusqu'à ce qu'aucune autre particule de sable ne soit éliminée. Dans les premiers stades du pompage, si la vitesse est maintenue, de grandes particules fines sont aspirées avec une force considérable et peuvent obstruer les perforations dans le tuyau ou le média filtrant. Cela peut provoquer une défaillance du tube.

Les limites de cette méthode sont les suivantes:

je. Il induit une vitesse dans la direction radiale uniquement. Par conséquent, les particules fines ne sont éliminées que dans une direction. Il est en partie surmonté par un pompage intermittent qui agite l'eau dans le puits.

ii. Il élimine les particules fines de la zone limitée entourant l'écran.

iii. Il nécessite des pompes d'une capacité supérieure à celle disponible de manière conventionnelle.

En raison des limitations ci-dessus, cette méthode n'est pas très efficace pour développer des puits de grande capacité. Pour les petits puits, cependant, il est tout à fait approprié et couramment utilisé.

2. Développement par air comprimé:

Les composants principaux de cet assemblage sont un tuyau d’air (conduite d’air) de plus petit diamètre et un tuyau de descente de plus grand diamètre. Le tuyau de descente est également appelé tuyau de refoulement car son assemblage est similaire à celui de la pompe d’aspiration. Un compresseur d'air est directement connecté à un réservoir d'air qui, à son tour, est connecté au tuyau d'air via une vanne à ouverture rapide.

Dans cette méthode, un assemblage de conduite d’air de plus petit diamètre et de conduite de décharge ou de décharge entourant la conduite d’air est introduit dans le puits jusqu’à ce qu’il atteigne presque le fond du premier tuyau de filtrage. Le tuyau d’air est ajusté de manière à ce que son extrémité inférieure soit à environ 30 cm au-dessus de l’extrémité inférieure du tuyau de refoulement. C'est ce qu'on appelle la position de pompage du tuyau d'air.

L'air est ensuite comprimé dans le puits pour commencer à pomper. Le pompage se poursuit jusqu'à ce que l'eau pompée soit exempte de sable. À ce stade, l'entrée d'air est coupée en fermant la vanne. Le réservoir est mis à pleine pression en maintenant le compresseur. Pendant ce temps, le tuyau d’air est tellement abaissé qu’il ressort maintenant sous la partie inférieure du tuyau de refoulement de 30 cm.

Cela peut être appelé position de lavage à contre-courant du tuyau d'air. La vanne est maintenant ouverte rapidement pour permettre l’entrée soudaine d’air comprimé dans le puits. En raison de la forte poussée d'air, une montée d'eau est créée. Cela force l'eau de puits dans l'aquifère à travers l'écran. La surtension agite l'aquifère et déloge les fines particules de sable.

Le tuyau d'air est à nouveau élevé à l'intérieur du tuyau de refoulement, c'est-à-dire dans une position de pompage. Lorsque le pompage commence, le sens du flux est inversé et maintenant, l'eau pénètre dans le puits à travers le sol. L'eau entrante entraîne des particules de sable fines délogées. Le processus de pompage alternatif et de pompage alterné se poursuit jusqu'à ce que l'aquifère soit complètement développé et que le débit de sable soit arrêté. De cette manière, un aquifère complet est développé en prenant 1 à 2 m de longueur d’écran à la fois.

3. Développement par chirurgie:

Une surtension est formée par le mouvement alternatif d'un plongeur dans le puits. L'eau se déplace alternativement dans le sol et sort dans le puits respectivement pendant les descentes et les reculs. La vitesse du piston augmente lentement. Le plongeur est actionné dans le tuyau de cuvelage prévu au-dessus de la partie blindée du puits. L'application répétée de forces de pompage entraîne les particules fines dans le puits, laissant intactes les particules les plus grossières dans l'aquifère.

Parfois, pour augmenter l'efficacité du développement, un agent dispersant tel que le calgon (hexa-méta-phosphate de sodium) est ajouté à l'eau de puits. Des crues et des vidanges alternées continuent à extraire le sable de l'aquifère et à retirer cette eau du puits jusqu'à ce qu'aucun sable ne soit aspiré dans le puits.

4. Développement par Back-Washing:

Comme son nom l'indique, il s'agit d'un processus par lequel l'eau pénètre dans la formation de l'aquifère du puits à travers l'écran. Le rétrolavage provoque une agitation de la formation et élimine le pontage des particules de sable. Le lavage à contre-courant contribue donc à l'élimination efficace des particules fines. Diverses méthodes peuvent être utilisées pour créer un lavage à contre-courant ou provoquer un écoulement inverse.

Les principales méthodes sont les suivantes:

a) Méthode de pompage intermittent:

Lorsque le pompage est démarré et arrêté de manière intermittente, il en résulte des changements rapides de la pression dans le puits. Lorsque le pompage est arrêté soudainement, la colonne d'eau dans le puits tombe, entraînant un écoulement inverse. Le processus est répété jusqu'à ce que le développement soit effectué, ce qui peut être vérifié par pompage de sable.

c) Lavage du dos avec écope:

Selon cette méthode, l’eau pénètre le plus rapidement possible dans le puits, puis est évacuée avec une pompe à sable ou une écope. Le mouvement de l'eau agite la formation autour du puits. Des taux plus rapides d'alimentation et d'écoulement garantissent une agitation efficace et une aspiration vigoureuse des matériaux fins, respectivement. L'eau collée peut être réutilisée après avoir laissé le sable se déposer dans un décanteur.

c) lavage à contre-courant avec pression d'air:

Le principe adopté est similaire à celui adopté pour la méthode de développement à l’air comprimé avec quelques modifications. Dans cette méthode, outre le tuyau d’air et le tuyau de refoulement, il existe un autre petit tuyau d’air. Le tuyau d’air et le tuyau de refoulement servent de pompe à air tandis que le petit tuyau d’air comprime l’air dans le puits scellé pour créer un écoulement inversé. Dans cette méthode, le puits est scellé au sommet après avoir inséré l’ensemble des tuyaux d’air et de refoulement et un autre petit tuyau d’air. L'air comprimé est acheminé vers les deux tuyaux via une vanne à trois voies.

L'ensemble pompe à air comprimé fonctionne normalement pour pomper l'eau. Lorsque de l'eau claire sort du puits, le pompage est arrêté en coupant l'alimentation en air. Lorsque le niveau d'eau redevient statique, l'alimentation en air est déviée par un tuyau simple plus petit.

L'air comprimé admis dans le puits provoque un flux inverse à travers l'écran dans la formation. Le lavage à contre-courant agite et déloge les particules de sable dans la formation. Lorsque le niveau d'eau dans le puits baisse et que l'air commence à s'échapper par le tuyau de refoulement, la soupape à air est tournée pour activer l'ensemble pompe à air.

Le pompage commence et le sable et l'eau sont pompés. Le processus est répété jusqu'à ce que le puits soit développé à fond. Parfois, un agent de dispersion est utilisé pour accélérer le processus. On peut constater que, bien que le lavage à contre-courant soit essentiel, il ne peut à lui seul développer efficacement le puits s'il n'est pas associé à des déferlements, des vidanges ou du pompage.

5. Développement par High Velocity Jetting:

C'est l'une des méthodes de développement les plus efficaces. Dans cette méthode, les jets à haute vitesse libérés par l’outil de projection passent à travers l’écran et la formation derrière l’écran s’agite. Il libère les particules fines qui peuvent être éliminées du puits en pompant ou en vidant l'eau du puits. La figure 18.10 explique clairement la procédure.

Cette méthode présente les avantages suivants:

je. L'énergie est concentrée sur une petite surface et est donc plus efficace.

ii. Chaque partie de l'écran peut être couverte de manière sélective et complète.

iii. Le processus est simple et ne nécessite pas d’arrangement complexe ni d’équipement spécial.

iv. Il y a peu de chance de sur-développement par cette méthode.

6. Développement à l'aide de produits chimiques:

Les agents dispersants sont ajoutés plusieurs fois à l'eau utilisée pour le lavage à contre-courant ou le nettoyage par jet. Les agents de dispersion neutralisent la propriété de l’argile de coller aux particules de sable. Les agents dispersants courants qui sont assez efficaces sont divers polyphosphates comme le pyrophosphate de tétrasodium. Tripolyphosphate de sodium, hexamétaphosphate de sodium (calgon) et deptaphosphate de sodium. Une fois que l'agent de dispersion neutralise les propriétés colloïdales de l'argile, il peut être facilement éliminé par pompage et lavage à contre-courant.

Dernièrement, deux produits chimiques, à savoir l'acide chlorhydrique et le dioxyde de carbone solide (également appelé neige carbonique), sont utilisés pour le développement de puits. Dans le puits à développer, de l'acide chlorhydrique est ajouté et le puits est scellé en haut. Un lavage à contre-courant est créé en forçant de l'air comprimé dans le puits.

En conséquence, l'eau mélangée d'acide chlorhydrique entre en formation autour du tamis. Le joint supérieur est maintenant retiré et de la neige carbonique ou du dioxyde de carbone solide est déversée dans le puits. La sublimation a lieu et dans le processus, le dioxyde de carbone est libéré. Il en résulte une pression élevée dans le puits. Lorsque la pression est libérée, l'eau boueuse est forcée et jetée hors du puits sous la forme d'un jet. Ainsi le développement à bien est accompli.

Cette méthode est également utilisée pour éliminer les incrustations et la corrosion des tamis du puits. Quand un puits est foré dans une formation de roche sédimentaire, le développement se fait en dissolvant partiellement le matériau de cimentation. Ainsi, des cavités et des ouvertures plus grandes sont formées autour du puits. Lorsqu'un puits tubulaire pénètre dans une formation rocheuse, le développement se fait en fracturant la formation rocheuse environnante pour créer des ouvertures supplémentaires. Ensuite, davantage d'eau pénètre dans le puits à travers la formation rocheuse fracturée.