Également connu sous le nom de moteur de forage, un moteur à boue est un dispositif utilisé dans les procédures de forage géologique. Techniquement, un moteur à boue est une pompe volumétrique à cavité progressive, qui transfère le fluide par la rotation d’un entraînement hélicoïdal. Un tel entraînement est très similaire à ce que l’on trouverait sur une vis d’Archimède, où la forme en vis de l’appareil peut pousser à la fois des liquides et des solides lorsqu’elle est tournée. Le moteur à boue est légèrement différent, car du fluide de forage ou des gaz comprimés sont utilisés pour créer le mouvement excentrique trouvé dans les moteurs à boue. Le mouvement excentrique est ensuite converti en mouvement concentrique qui fait tourner un foret.
En règle générale, les moteurs à boue tournent entre 60 et 100 tours par minute (RPM). Des vitesses de rotation plus élevées sont souvent évitées, car le couple diminue à mesure que la vitesse de rotation augmente. Pour cette raison, les moteurs à boue tournent très rarement à plus de 100 tr/min. La perte de couple n’est pas la seule variable lorsqu’il s’agit d’opérations de forage efficaces ; des RPM inférieurs sont également souhaitables en raison de la diminution de l’usure du moteur à boue et du trépan de forage, ce qui contribue à augmenter simultanément l’efficacité et la longévité du forage.
Les moteurs à boue de forage se composent d’une variété de composants qui constituent leur assemblage global. Le sous-ensemble supérieur relie le train de tiges au moteur à boue lui-même. Vient ensuite la section de puissance, où le rotor et le stator sont optimisés pour une puissance de sortie maximale. La section de puissance est connectée à la transmission, où la rotation excentrique du moteur à boue est convertie en mouvement concentrique pour le trépan. Après la transmission, un boîtier de palier résistant à la pression se connecte au sous-marin inférieur et au foret.
Pour la plupart, le forage à moteur à boue est utilisé dans le forage directionnel. Le forage directionnel s’applique à tous les procédés de forage non verticaux, qui conviennent le mieux aux moteurs à boue. En effet, le forage directionnel nécessite souvent que le trou se plie vers la zone souhaitée à certains points pendant le processus de forage. Faire cela sans moteur à boue peut être coûteux et inefficace, car les moteurs de forage ont la capacité de se plier et de fléchir à des angles limités. Dans le perçage vertical, il n’est pas nécessaire de plier le trou à percer.
L’un des inconvénients majeurs des moteurs à boue est le revêtement du stator, qui est un élastomère. Idéalement, une telle doublure serait capable de résister à des environnements difficiles et extrêmes pendant de plus longues périodes, mais un élastomère capable de résister à de telles conditions pendant de longues périodes n’a pas encore été développé. Pour cette raison, la plupart des pannes de moteur de forage résultent de problèmes d’élastomère.