Économies de carburant sur les installations de forage : données concrètes issues de l’ajout de filtres harmoniques

Les opérateurs de plateformes de forage réduisent généralement leur consommation de diesel de 4 % à 8 % après l'installation d'un filtre harmonique. Sur une plateforme électrique standard de 1 500 chevaux, cela représente une économie de 180 à 360 gallons de diesel par 24 heures.

Évolution de la consommation de carburant sur un cycle de forage de 12 heures

Des mesures effectuées sur une plateforme alimentée par un système SCR et utilisant trois groupes électrogènes diesel ont révélé des tendances de base claires. La manœuvre de tiges sous forte charge de la pompe à boue a consommé 1 940 gallons sur une période d'enregistrement continue de 12 heures avant toute intervention sur la qualité de l'alimentation électrique.

L'installation d'un filtre harmonique dédié a permis de réduire cette consommation à 1 815 gallons. La réduction du taux de distorsion harmonique total du courant (THDi) de 38 % à moins de 5 % a permis d'éliminer les pertes parasites dues au cuivre et au fer.

Période de référence : 1 940 gallons consommés avec une distorsion de la tension du bus supérieure à 12 %.

Période post-atténuation : 1 815 gallons consommés lors d’opérations de circulation et de levage identiques.

Variation nette : 125 gallons économisés en un quart de travail de 12 heures.

Mécanismes d’ingénierie optimisant la consommation de carburant des groupes électrogènes

Les charges non linéaires des entraînements génèrent d’importantes pertes par effet de peau et par effet de proximité dans les enroulements du stator du générateur. La suppression des courants harmoniques excessifs empêche les moteurs diesel de consommer plus de carburant que nécessaire pour dissiper la chaleur contre-électromotrice.

Les courants distordus contraignent les groupes électrogènes à fournir une puissance apparente élevée malgré des besoins de travail réels plus faibles. La suppression des courants harmoniques corrige la charge quadratique moyenne, ce qui permet aux moteurs de maintenir des courbes de consommation spécifique de carburant optimales.

Les barres omnibus électriques non filtrées sollicitent également les entraînements de forage, entraînant une réduction de puissance thermique. Si certaines installations utilisent un variateur de fréquence à faible taux d’harmoniques au niveau du treuil, le filtrage actif sur l’ensemble des barres omnibus soulage les transformateurs en amont et évite le fonctionnement de groupes électrogènes auxiliaires redondants.

Estimation des économies de diesel pour les configurations de forage courantes

La consommation de carburant de référence détermine les délais d'amortissement par rapport aux dépenses d'investissement. Les forages mécaniques convertis à l'entraînement électrique réagissent différemment des forages cyber entièrement automatisés avec têtes de forage intégrées.

Forages mécaniques convertis au courant continu : réduction de la consommation de diesel de 3 % à 5 %, principalement grâce à la diminution de l'échauffement du stator des alternateurs plus anciens.

Installations de forage à courant alternatif (AC) à fréquence variable : réduction de 5 % à 8 % de la consommation de diesel, obtenue grâce à la stabilisation du bus CC (courant continu) commun lors des pics de couple de forage.

Systèmes de circulation de boue haute pression : réduction de 6 % à 9 % de la consommation de diesel, grâce au lissage continu des charges cycliques sur les pompes à boue (de type « triplex »).

L'évaluation du coût d'un filtre harmonique nécessite de mettre en balance les économies de diesel et les temps d'arrêt liés à l'installation. Sur les chantiers de forage consommant 2 500 gallons de diesel par jour, l'investissement dans un équipement de filtrage est généralement amorti en six à neuf mois d'activité de forage.