La fonction principale du Manifold de fluide de forage haute pression est de relier la sortie de la pompe à boue à l’entrée du swivel. Il peut répondre aux différents besoins des opérations de forage, tels que le fonctionnement avec une seule pompe, le fonctionnement avec deux pompes, la décharge et le remplissage de boue. L’ensemble du manifold se compose de flexibles haute pression, d’un groupe de vannes, de Raccord union à marteau, de standpipe, de Raccord pivotant, de rotary hose, de manomètres et d’autres composants. Son débit et sa résistance à la pression doivent correspondre à la pompe à boue.
L’ensemble complet comporte sept mud gate valves de 4 in, trois manomètres antivibratoires, deux ou trois flexibles haute pression, y compris la rotary hose, ainsi que des tubes en acier de 4 in, des Raccords union à marteau haute pression ou des brides. Les principaux équipements sont décrits ci-dessous.
Schéma du Manifold de fluide de forage haute pression
1. Ensemble de vannes
Actuellement, deux modèles d’ensembles de Vanne à opercule parallèle sont produits localement: 4" GX-Z43X-200 et 4" GX-Z43X-350. La composition de base de ces deux modèles est presque la même; la différence réside dans la résistance à la pression. L’un résiste à 200 kg/cm2, l’autre à 350 kg/cm2. Ils peuvent globalement répondre aux besoins de différents appareils de forage.
Ensemble de vannes
Le tube en Y et le tube en T de l’ensemble de vannes sont coulés en acier moulé, puis reliés par Raccord union à marteau. La vanne utilisée ici est différente d’une vanne à coin ordinaire; il s’agit d’une Vanne à opercule parallèle assemblée, à tige montante, avec siège d’étanchéité en caoutchouc.
Vanne à opercule parallèle
L’étanchéité est obtenue par la déformation du siège en caoutchouc lorsque l’opercule descend, avec une propriété de self-sealing. Ce siège en caoutchouc est relativement durable, surtout lorsque le fluide transporté contient des particules de sable; sa durée de vie est plus longue, le couple de fermeture est plus faible et le remplacement du siège est également plus simple. Les connexions aux deux extrémités de la vanne peuvent être de type union haute pression, filetées ou bridées.
Pour faciliter les raccordements, les différentes lignes du site de puits utilisent actuellement des connexions union haute pression, c’est-à-dire des Raccords union à marteau. Leur avantage est que les deux extrémités de la connexion union haute pression n’ont pas besoin d’être sur le même axe. Comme l’ajustement est sphérique, les deux extrémités peuvent occuper n’importe quelle position dans l’espace; bien sûr, l’angle ne doit pas être trop grand, généralement dans la limite de 8°.
Raccord union à marteau
2. Flexible haute pression
Comme la boue haute pression doit être transportée jusqu’au fond du puits, elle entre en surface dans le drill pipe par le swivel. Pendant le forage, le swivel se déplace vers le haut et vers le bas. Pour s’adapter à ce mouvement, un tronçon de flexible est nécessaire pour relier le standpipe au swivel; ce flexible est couramment appelé rotary hose. De plus, afin d’accélérer l’installation de la pompe à boue et des lignes de surface, des flexibles sont aussi utilisés à la sortie haute pression de la pompe à boue et au raccordement du manifold de boue.
Les flexibles haute pression utilisés dans les champs pétroliers se divisent en deux types. Un type est fabriqué en enroulant du gros fil d’acier autour d’un flexible en caoutchouc renforcé par toile, puis en vulcanisant à l’extérieur une autre couche de caoutchouc renforcé par toile. L’autre type utilise du fil d’acier fin tressé ou enroulé en plusieurs couches, puis vulcanisé avec le caoutchouc. Le premier type, ayant une flexibilité relativement faible et ne pouvant pas résister à une très haute pression, tend à être progressivement éliminé.
Le raccordement entre flexible et tube en acier est réalisé au moyen d’un raccord de flexible. Il existe deux types de raccords de flexible. L’un est le raccord vulcanisé, directement vulcanisé avec le flexible et livré par le fabricant avec le flexible à longueur fixe. L’autre est une connexion mécanique, comprenant le type ferrule, le type slip, le type roulé et d’autres structures. Dans les champs pétroliers, la rotary hose utilise surtout le type slip. Sa structure consiste à insérer un tube noyau dans le flexible, à placer des slips autour du flexible et une enveloppe de raccord à l’extérieur des slips. L’enveloppe et le tube noyau sont serrés par des vis au moyen d’une bride, de sorte que le flexible soit fermement comprimé sur le tube noyau. Ce type de raccord peut facilement endommager le flexible au point de connexion, mais il peut être monté à plusieurs reprises sur site.
Le modèle de la rotary hose et du flexible haute pression est indiqué par le diamètre intérieur, la pression de service et la longueur. Les spécifications courantes comprennent 2 in (51 mm), 2-1/2 in (64 mm), 3 in (76 mm) et 4 in (102 mm). Les pressions de service comprennent 100 kg/cm2, 160 kg/cm2, 210 kg/cm2, 300 kg/cm2 et 350 kg/cm2. La longueur peut être fabriquée selon la demande de l’utilisateur, mais en général la rotary hose d’un appareil de forage mesure environ 18 m et le flexible de raccordement de la pompe à boue environ 3 m.
