BOP annulaire / BOP Ram / BOP rotatif / BOP Ram de cisaillement

Un préventeur de rupture est un dispositif de contrôle de puits nécessaire pour les opérations en fond de puits et joue un rôle très important dans la prévention et la gestion des ruptures. Les sections suivantes portent sur la classification des BOP, les paramètres techniques, la structure, les principes de fonctionnement, le fonctionnement, la maintenance et le dépannage.

1. Classification et dénomination des préventeurs de rupture

1. Classification

Les préventeurs de rupture sont divisés en deux grandes catégories : le BOP annulaire et le BOP de Bélier.

Les BOP annulaires sont divisés en BOP annulaire simple et BOP annulaire double. Ils sont équipés respectivement d’un élément d’empaquetement annulaire ou de deux éléments d’empilement annulaire.

Les Ram BOP sont divisés en un seul Ram BOP, un double Ram BOP et un triple Ram BOP. Ils sont équipés respectivement d’une paire, deux paires ou trois paires de bélins, afin que différentes cordes de tuyaux et un trou ouvert puissent être scellés.

2. Codes

Le code BOP est composé des premières lettres pinyin des principaux caractères chinois du nom BOP, comme indiqué dans le Tableau 1.

Tableau 1. Codes BOP

Note : FH indique un BOP annulaire avec un élément sphérique de package.

FHZ indique un BOP annulaire avec un élément d’empilement conique.

3. Paramètres de base

Le forage nominal et la pression maximale de travail d’un BOP doivent respecter le tableau 2.

Tableau 2. Alésage nominal et pression maximale de travail du BOP

Note : la déviation limite du diamètre de la jauge de dérive est de +0,25 à 0 mm. Sa longueur doit être supérieure à l’alésage de 50 mm et ne pas être inférieure à 300 mm.

4. Dénomination

Désignation du modèle : pression de travail maximale en MPa, code d’alésage et code produit.

Exemple : pour un double Ram BOP avec un alésage de 346,1 mm et une pression de travail maximale de 70 MPa, le modèle est exprimé comme 2FZ35-70.

Désignations des codes API BOP :

R - un seul Ram BOP, qui peut être un Ram BOP aveugle ou un Ram BOP en tuyau.

Rd - double Ram BOP.

Rt - triple Ram BOP.

A - BOP annulaire.

G - BOP rotatif.

M - pression de travail de 1000 psi.

Cn - connecteur hydraulique à distance installé entre la colonne BOP et la tête de puits ou entre les BOP, avec une pression de travail maximale égale à celle de la colonne BOP, utilisé pour les têtes de puits sous-marines.

Cv - connecteur hydraulique à distance basse pression installé entre le riser et la cheminée BOP, utilisé pour les têtes de puits sous-marines.

Exemple : un certain code d’équipement de contrôle de puits est 5M-13 3/8-SRdA. Ici, 5M indique une pression de travail nominale de 5000 psi ; 13 3/8 indique la taille du canon ; SRdA indique, à partir de la tête de puits permanente, une bobine plus double Ram BOP plus un BOP annulaire.

2. BOP annulaire

Un BOP annulaire est également appelé BOP multifonction. Lors de la fermeture du puits, l’élément d’empilement annulaire est comprimé uniformément vers le centre du puits. Il présente les avantages d’une capacité de haute pression, d’un scellement fiable, d’un fonctionnement pratique et d’une ouverture et fermeture rapides. Il est particulièrement adapté pour sceller des tuyaux de différents types et tailles, et il peut également fermer complètement la tête de puits.

Les BOP annulaires peuvent être divisés en types d’éléments d’empilement coniques, d’élément d’empilement sphérique et d’éléments d’empilement cylindriques.

1. Élément d’empolage effilé BOP annulaire

1) Structure

Un BOP d’élément de repositionnement conique est principalement composé de corps, de la manche de support de l’élément de recharge, du piston, de l’élément de remplissage, du couvercle supérieur, de la bague anti-poussière, des boulons, de la plaque de recouvrement, de la bague de levage, de la bague de retenue, du connecteur supérieur et du connecteur inférieur. La structure est illustrée à la Figure 1.

1. Couverture supérieure ; 2. élément de remplissage ; 3. anneau de poussière ; 4. piston ; 5. Corps

Figure 1. Élément d’empilement conique, structure annulaire BOP

Élément d’emballage conique, BOP annulaire

2) Principe de fonctionnement

Pendant l’utilisation, le BOP est actionné hydrauliquement. L’huile sous pression du système hydraulique entre dans le cylindre par le connecteur inférieur du corps et pousse le piston vers le haut. La surface effilée du piston comprime l’élément de repleinement, tandis que la surface supérieure de l’élément d’emballage est limitée par le couvercle supérieur. L’élément de rebouchage se contracte radialement et saisisse la tige de tuyau, ou scelle complètement l’alésage lorsqu’il n’y a pas de tuyau dans le puits. Pour ouvrir le BOP, le système hydraulique est actionné de manière à ce que l’huile sous pression entre dans le cylindre supérieur par le connecteur supérieur tandis que l’huile dans le cylindre inférieur revienne. Le piston descend, et l’élément de rebouchage reprend progressivement sa forme d’origine sous l’élasticité, ouvrant ainsi la tête de puits. Le temps de fermeture de ce BOP n’est généralement pas supérieur à 30 secondes, tandis que l’ouverture prend un peu plus de temps.

2. Élément sphérique d’empassement annulaire

Un élément d’agglutinement sphérique (BOP) est principalement composé de couvercle supérieur, d’élément d’agglutinement, de piston, de corps, de bague d’accouplement et de bagues d’étanchéité. Sa structure est illustrée dans les Figures 2 et 3.

Figure 2. Élément sphérique d’empaquetage Structure annulaire BOP (1)

Élément sphérique de regroupement Annulaire BOP

Figure 3. Élément d’empaquetage sphérique Structure annulaire BOP (2)

Élément sphérique d’empaquetage Structure annulaire BOP

Lors de la fermeture, le fluide sous pression dans la chambre inférieure à huile, la chambre de fermeture, pousse rapidement le piston vers le haut. L’élément de rebouchage est forcé le long de la cavité sphérique interne du couvercle supérieur, comprimé et rassemblé de bas en haut et du bord extérieur vers le centre, afin que le puits soit scellé. Lors de l’ouverture, l’huile sous pression dans la chambre supérieure à huile, la chambre d’ouverture, pousse le piston vers le bas. La force de compression sur l’élément de rebouchage disparaît, et l’élasticité du caoutchouc restaure rapidement l’élément à sa forme d’origine, ouvrant ainsi la tête de puits.

Le fluide de la tête de puits à haute pression agit dans la rainure annulaire au-dessus du piston et forme une force vers le haut qui aide le piston à se soulever et à comprimer l’élément de rebouchage pour fermer le puits. Par conséquent, la pression du puits aide à l’étanchéité dans un élément sphérique de regroupement annulaire.

L’élément sphérique d’empaquetement a un grand diamètre et une hauteur relativement faible. Il possède 12 à 20 nervures de support, stocke plus de caoutchouc et a une durée de service plus longue qu’un élément d’emballage conique. Le bas des nervures de support est conçu en surface circulaire courbée afin d’assurer un bon contact entre le bas de l’élément de revêtement et le haut du piston.

Comme l’élément d’oblaisement conique, l’élément sphérique peut être remplacé sur le site du puits. Lorsqu’il y a une corde de tuyau dans le puits, l’ancien élément peut également être retiré en coupant et remplacé par un nouveau. Contrairement à un élément d’emballage conique, la durée de vie d’un élément sphérique ne peut pas être vérifiée sur le terrain.

La structure globale d’un élément sphérique d’embassement sphérique, le BOP annulaire, est courte et large. La distance entre les positions supérieures et inférieures de support d’étanchéité du piston est petite, donc l’effet de guidage et de centrage est faible. Vers la fin de la course de fermeture, la distance entre le support du piston devient encore plus réduite, et le piston est sujet à une usure excentrique. Si l’huile hydraulique n’est pas propre, des particules solides peuvent pénétrer dans le jeu entre le piston et le corps, provoquant facilement le blocage du piston ou la dégradation du cylindre. Un élément sphérique de repositionnement (BOP annulaire) nécessite donc une grande propreté de l’huile de contrôle hydraulique, et l’huile hydraulique doit être filtrée et remplacée dans les délais.

3. Élément d’empaquetage cylindrique Annulaire BOP

Un élément d’emballage cylindrique, le BOP annulaire, est principalement composé de la partie supérieure du corps, de l’élément de garde, de la bague d’étanchéité, de la bague de protection et du bas du corps. L’huile haute pression se trouve entre le corps et le cylindre en caoutchouc. Le cylindre en caoutchouc joint les tubes et autres tuyaux similaires. Il n’y a qu’un seul orifice d’huile, et une valve d’inversion à trois positions à quatre positions est utilisée pour l’entrée et la sortie d’huile. La structure est illustrée à la Figure 4.

Figure 4. Élément d’empaquetement cylindrique Structure annulaire BOP

Élément d’empaquetement cylindrique Structure annulaire BOP

1. Écrou M30 x 3 ; 2. Montant M30 x 3 x 190 ; 3. le haut du corps ; 4. élément d’emballage ; 5. bague d’étanchéité du canon ; 6. bague protectrice ; 7. Joint torique ; 8. le bas du corps ; 9. Squelette à éléments d’empilement

L’élément cylindrique d’empaquetage Annulaire BOP présente une structure simple, une petite taille, un poids léger et une forte pression hydraulique. Il convient aux opérations de puits vivants à basse pression telles que le raclage de paraffine, le lavage de sable, l’étanchéité de petits tubes et le scellement de câbles.

Entretien quotidien : les principales pièces d’usure sont le cylindre en caoutchouc et la bague d’étanchéité du cylindre en caoutchouc. Après chaque opération de puits, l’usure du cylindre en caoutchouc doit être vérifiée rapidement. Lorsque plus des deux tiers de l’épaisseur du cylindre s’est usé, il doit être remplacé à temps.

Paramètres techniques :

(1) Pression de travail nominale : 14 MPa.

(2) Pression de fonctionnement hydraulique : pression de travail réelle plus 0,5 MPa.

(3) Milieu de travail : pétrole brut, eau et fluide de travail.

(4) Plage de scellement des tubes : 1 1/2 à 4 1/2 pouces.

3. Ram BOP

Le Ram BOP est une composante clé des équipements de contrôle de puits. Il est principalement utilisé pour contrôler la pression de la tête de puits lors de la remise en service, des essais et de la maintenance, afin de prévenir efficacement les accidents de rupture et de soutenir des opérations sûres. Il peut effectuer les opérations suivantes :

(1) Lorsqu’il y a une colonne de tuyau dans le puits, l’espace annulaire entre le tubage et la colonne de tubage peut être scellé avec des bélins de la taille correspondante.

(2) Lorsqu’il n’y a pas de tuyau dans le puits, le puits peut être complètement fermé avec des vérins aveugles.

(3) En conditions de verrouillage, la circulation, l’étranglement, le recul, le débarrassage du puits et le lavage du puits peuvent être effectués via le Manifold Manifold de neutralisation et le Manifold de goulot reliés à la sortie latérale de la bobine.

(4) Il est utilisé conjointement avec le Manifold d’étranglement, Manifold de neutralisation et les équipements associés.

Utilisé en combinaison, l’équipement peut contrôler la pression du fond du trou et soutenir un travail quasi équilibré.

Selon la méthode de contrôle, les BOP Ram sont divisés en BOP hydrauliques Ram et BOP manuels Ram BOP. Selon le nombre de cavités de bélier, elles sont divisées en un seul Ram BOP, un double Ram BOP et un triple Ram BOP.

1. BOP à bélier hydraulique

De manière générale, un BOP manuel Ram ne peut être utilisé que pour prévenir une explosion, pas pour empêcher une explosion. Lorsque la pression de flux de la tête de puits dépasse 5 MPa, la vis ne peut plus être tournée manuellement pour fermer les vérons. Une BOP hydraulique doit être actionnée à distance et fermée rapidement en quelques secondes. L’utilisation d’un BOP hydraulique nécessite un dispositif de commande hydraulique adapté, des tuyaux haute pression, des accouplements rapides et des équipements associés.

Selon la forme de la cavité, les BOB possèdent des cavités circulaires, rectangulaires et ovales. Une cavité circulaire a une répartition des contraintes raisonnable et une bonne usinabilité, mais elle a une grande hauteur, un poids important et un étanchéité relativement médiocre. Une cavité rectangulaire, généralement utilisée pour les carrosseries en acier coulé, a une faible hauteur et une bonne étanchéité, mais les corps en acier moulé présentent une qualité de matériau inférieure, une porosité et des trous de sable possibles, une concentration de contraintes aux quatre coins et une résistance à la pression inférieure. Une cavité ovale, généralement utilisée pour les BOP forgés, a une faible hauteur, une répartition raisonnable des contraintes, un poids léger et une bonne étanchéité, mais elle est difficile à usiner. Selon les types de connexion supérieure et inférieure, les BOP peuvent être de type bride supérieure et inférieure, de type bride inférieure à cloches supérieures, de type à bride supérieure à cloyons inférieurs, de type à cloches supérieures et inférieures, de type pince supérieure et inférieure, de type connexion filetée ou de type tête d’union. Le type de connexion doit être sélectionné par l’utilisateur en fonction des conditions réelles du champ. Les carrosseries en BOP sont fabriquées en acier coulé ou forgé, et le matériau doit être conforme aux normes nationales.

Les passages d’huile hydraulique des BOP hydrauliques sont généralement internes, ce qui empêche les dommages causés par collision. Les passages d’huile exposés ont pratiquement été éliminés. Les méthodes d’ouverture latérale en BOP hydraulique incluent le type siège articulé, le type sans charnière et le type à ouverture hydraulique de cylindre.

Lors du choix des dimensions supérieure et inférieure des brides pour les BOP manuelles SFZ18-35 et les FZ18-35 hydrauliques, notez ce qui suit : (1) pour une utilisation courante sur des têtes de puits de type 250 et 350, sélectionnez une bride de 480 mm de diamètre avec une structure de trous à double rangée et un anneau en acier spécial. (2) Pour une tête de puits de type 350, sélectionnez une bride de 480 mm de diamètre avec des trous à rangée unique. (3) Pour l’association avec une bobine standard 18-35, sélectionnez une bride de 395 mm de diamètre. (4) Pour une utilisation seule sur une tête de puits de type 250, sélectionnez une bride de 380 mm de diamètre et épaissez-la selon la classe de pression de 35 MPa.

1) Composition structurelle de base du BOP hydraulique du Ram

Structurellement, un BOP hydraulique Ram se compose de la carrosserie, de l’ensemble ram, de l’ensemble cylindre et du piston, de l’ensemble porte latérale, du dispositif de verrouillage et des pièces associées.

(1) Corps. La carrosserie est moulée en acier allié et possède des alésages verticaux supérieurs et inférieurs ainsi que des trous latéraux. Il y a des cavités de bélier à l’intérieur du corps, et le nombre de cavités dépend du nombre de béliers. La cavité du bélier corporel adopte une forme oblongue pour réduire la concentration de contrainte. La surface supérieure de la cavité du bélier est une surface d’étanchéité et doit être protégée contre les dommages. Au fond de la cavité du bélier se trouve une rainure de décantation de sable inclinée vers le puits. Il peut automatiquement retirer la boue et le sable lorsque les vérins s’ouvrent et se ferment, réduire la résistance au frottement lors du mouvement du bélier et aider à bien aider l’étanchéité du bélier sous pression. Des passages hydrauliques d’huile sont intégrés dans le corps, simplifiant la structure externe du Ram BOP et évitant les dommages aux passages d’huile lors de l’installation, du transport et de l’utilisation. Les BOP de classe haute pression ont des sièges articulés sur la carrosserie pour fixer les portes latérales.

Au-dessus du corps du Ram BOP se trouve une bride, ou trou clouté, relié par des goujonnements à un BOP annulaire ou directement à un tube d’écoulement. Sous le corps se trouve une bride reliée à la bobine par des montants.

(2) Assemblage du bélier. L’ensemble du bélier est principalement composé du joint supérieur, du joint avant et du corps du bélier, comme montré dans les Figures 5 et 6.

1. Corps en bélier ; 2. Joint supérieur ; 3. Joint avant ; 4. corps de bélier ; 5. Joint supérieur

Figure 5. Ensemble de la bélier de tuyau

Ensemble de la bélier de tuyau

Figure 6. Corps en bélin

Corps en bélin

Le bélier est un type intégral oblongu. Son packer en caoutchouc utilise une structure assemblée à joint avant et à joint supérieur. Le joint avant et le joint supérieur peuvent être remplacés séparément selon leur état de dommage, et le retrait ainsi que l’installation sont simples et coûtent du travail. La structure du joint avant du bélier et du caoutchouc du joint supérieur est illustrée à la Figure 7.

Figure 7. Étanchéité avant et caoutchouc de joint supérieur

Étanchéité avant et caoutchouc de joint supérieur

Le caoutchouc de bélier peut être remplacé après usure. Lorsque la taille de la chaîne de tuyau au fond change, les bélins doivent également être remplacés. Lors du changement de taille des rams de tuyau, un bélier double face peut conserver le corps du bélier et ne remplacer que le bloc de pression et le caoutchouc ; Une RAM simple face nécessite de remplacer l’ensemble de la RAM. Les surfaces supérieure et inférieure du caoutchouc dans un bélier double face sont symétriques. Lorsque la surface supérieure est usée pendant l’utilisation, la surface inférieure sera également rayée, de sorte que le caoutchouc d’un bélier double face ne peut pas être retourné et réutilisé.

Le bélier utilise un scellement flottant. Il y a un certain dégagement entre l’ensemble du bélier et la cavité du corps où le bélier est installé, ce qui permet au bélier de flotter de haut en bas dans la cavité du corps. Le caoutchouc du bélier supérieur ne contacte pas la surface d’étanchéité supérieure de la chambre. Lorsque le bélier est fermé, la nervure de support haute au fond de la chambre du bélier et la surface supérieure d’étanchéité présentent toutes deux des pentes progressives, assurant un dégagement suffisant entre le bélier et le corps avant d’atteindre la position d’étanchéité. Lors de l’étanchéité, le caoutchouc avant du bélier entre d’abord en contact avec la chaîne de tuyaux dans le puits et s’étanche hermétiquement autour de celle-ci sous la poussée du piston. Lorsque le bélier s’ouvre, le caoutchouc d’étanchéité supérieure quitte la surface de l’épaule du corps et se rétracte dans le plan de bélin, et le bélier recule le long de la pente de la nervure de support jusqu’à la position complètement ouverte. Cette fonction flottante assure un joint fiable, réduit la résistance à l’ouverture et à la fermeture ainsi que l’usure du caoutchouc, prolonge la durée de service du bélier (ram), évite les grippements de rouille entre la carrosserie et le ram, et facilite le démontage.

Lorsqu’une chaîne de tuyaux est dans le puits et qu’un Ram BOP est utilisé pour fermer le puits, la chaîne de tuyaux n’est généralement pas exactement centrée dans le trou et penche souvent d’un côté. La chaîne de tuyaux peut donc être accrochée par le bélier et ne pas sceller. Pour résoudre le centrage des tuyaux, un bloc guide saillant et une rainure correspondante sont réalisés à l’avant du bloc de pression de la branche. Lorsque les vérins se dirigent vers le centre du puits, le bloc guide force le tuyau excentrique vers le centre, permettant un étanchéité lisse. Après l’arrêt, le bloc guide entre dans la rainure du bloc de pression opposé, comme montré à la Figure 8.

Figure 8. Schéma de centrage automatique de la RAM

Schéma de centrage automatique de la RAM

(3) Ensemble cylindre et piston. Cet ensemble se compose de cylindre, piston, tige de piston, couvercle de cylindre et pièces associées.

(4) Assemblage de porte latérale. Un Ram BOP possède des portes latérales amovibles ou ouvertes à battant. Normalement, les portes latérales sont fixées à la carrosserie avec des boulons. Des joints de bielle de piston et des joints de porte latérale à caisse sont installés sur les portes latérales. Les portes latérales doivent être ouvertes lors du remplacement des rams, des joints de bielle de piston, de l’inspection des rames ou du nettoyage des chambres de pistons.

(5) Dispositif de verrouillage. Le dispositif de verrouillage a deux fonctions : premièrement, lorsque le contrôle hydraulique échoue, les vérins peuvent être fermés manuellement ; Ensuite, après un blocage hydraulique, les vérins peuvent être réparés mécaniquement et la haute pression dans l’huile de commande hydraulique peut être libérée, évitant ainsi les fuites prolongées de conduites d’huile hydraulique et évitant les accidents de mauvais fonctionnement.

Les dispositifs de verrouillage de bélier sont divisés en dispositifs de verrouillage manuels et dispositifs de verrouillage hydrauliques, également appelés dispositifs de verrouillage automatique.

Dispositif de verrouillage manuel :

Lorsque le système de commande hydraulique tombe en panne, l’opération manuelle peut fermer les vérins. Le dispositif de verrouillage manuel du bélier est montré à la Figure 9. Il se compose d’un arbre de verrouillage, d’un arbre à piston et d’un ensemble à commande manuelle.

(a) État verrouillé ; (b) État déverrouillé

Figure 9. Dispositif de verrouillage manuel de la RAM

Dispositif de verrouillage manuel de la RAM

Le dispositif de verrouillage manuel repose sur la rotation manuelle du volant pour entraîner l’arbre de verrouillage et verrouiller les vérins. Sa fonction est de verrouiller les vérins en position fermée après la fermeture hydraulique lorsqu’un verrouillage à long terme est nécessaire, après quoi la pression hydraulique peut être purgée. Après la fermeture hydraulique des vérins, tournez le volant vers la droite pour le verrouillage manuel. La tige d’actionnement entraîne l’arbre de verrouillage pour qu’il tourne. Comme l’arbre de bélier ne peut ni tourner ni avancer, l’arbre de verrouillage recule jusqu’à ce que son épaule appuie contre le couvercle du cylindre, bloquant ainsi les rams.

Le dispositif de verrouillage manuel ne peut fermer que les vérins et ne peut pas les ouvrir. Pour ouvrir les vérins verrouillés manuellement, le dispositif de verrouillage manuel doit d’abord être réinitialisé et déverrouillé, puis les vérins doivent être ouverts hydrauliquement. C’est la seule méthode. Le fonctionnement spécifique est : d’abord tourner le volant à gauche jusqu’à ce qu’il s’arrête, puis revenir d’un 8 à un quart de tour pour éviter que l’arbre de verrouillage ne se bloque en position déverrouillée à cause du changement de température, puis ouvre les vérins hydrauliquement.

Dispositif de verrouillage automatique :

Le dispositif de verrouillage automatique d’un Ram BOP reste un mécanisme de verrouillage mécanique, mais le verrouillage et le déverrouillage du ram sont tous deux réalisés par pression hydraulique, ce qui l’appelle souvent un dispositif de verrouillage hydraulique.

Sa caractéristique de fonctionnement est qu’après la fermeture du Ram BOP par pression hydraulique, l’action de verrouillage du ram est automatiquement achevée sous pression hydraulique d’huile. Inversement, lorsque le Ram BOP s’ouvre hydrauliquement, l’action de déverrouillage du bélier est d’abord réalisée automatiquement sous pression hydraulique, puis l’ouverture hydraulique se produit.

Un dispositif de verrouillage hydraulique ne peut pas fermer le puits manuellement. Si le contrôle hydraulique échoue, un BOP Ram équipé uniquement de ce dispositif ne peut pas effectuer une action de fermeture.

Les BOP de bélier avec dispositifs de verrouillage hydrauliques sont souvent utilisés au large. En exploitation offshore, le BOP est souvent installé sur le fond marin, de sorte que le verrouillage et le déverrouillage du bélier ne peuvent pas être effectués manuellement et doivent être effectués à distance hydraulique.

2) Étanchéité du BOP hydraulique du Ram

L’essence de l’étanchéité Ram BOP est d’utiliser des produits en caoutchouc qui se déforment fortement sous charge, s’ajustent uniformément à la surface étanche, évitent les fuites et se restaurent après suppression de la force extérieure. Selon la position de scellement et la forme du corps d’étanchéité, des pièces de scellement en caoutchouc de différentes formes sont fabriquées et installées pour obtenir un scellement.

Pour obtenir une performance fiable de verrouillage, quatre joints doivent être solides :

(1) Étanchéité entre le joint avant du bélier et le tube. L’avant en bélier est équipé de caoutchouc avant. Sous la poussée du piston, le caoutchouc avant saisit le tuyau et les joints. Si le caoutchouc avant est très usé ou déchiré, le fluide de puits à haute pression passera par ici et provoquera une défaillance de l’étanchéité. Pour les béliers aveugles, les caoutchoucs avant scellent les uns contre les autres.

(2) Sceller entre le sommet du bélier et la carrosserie. Le caoutchouc supérieur est installé sur le plan supérieur du bélier. Sous une forte pression de la tête de puits, le caoutchouc supérieur appuie fermement contre l’épaule du corps, empêchant le fluide du puits de fuir par le trou supérieur.

Le scellement du bélier se réalise en deux étapes. Premièrement, sous pression d’huile hydraulique, l’arbre de bélier pousse le caoutchouc avant du bélier pour déformer et sceller l’avant, tandis que le caoutchouc supérieur et le corps forment un joint d’interférence-compression au sommet, créant un joint initial. Deuxièmement, lorsque la pression existe dans le puits, le fluide dans le puits pousse le joint avant du bélier depuis l’arrière et le comprime et le déforme davantage. En même temps, le fluide venant de dessous pousse le bélier vers le haut contre la surface supérieure d’étanchéité du corps, formant un joint fiable. Cela s’appelle un joint à effet de pression assisté, incluant à la fois l’assistance avant et l’assistance à la tête supérieure, comme illustré à la Figure 10.

Figure 10. Principe d’étanchéité assistée par pression

Principe d’étanchéité assistée par pression

Évidemment, plus la pression dans le fluide du puits est élevée, meilleure est la jointure entre le sommet du bélier et la carrosserie. Lorsque la pression du fluide du puits est très basse, le joint supérieur n’est pas totalement fiable et peut fuir. Ainsi, lors des essais de pression sur le terrain d’un Ram BOP, un test à basse pression est souvent nécessaire pour vérifier le contact entre le sommet du bélier et l’épaule du corps. À une pression de puits de 2 MPa, il ne devrait pratiquement pas y avoir de fuite au sommet du ram.

La pression du fluide du puits agit également derrière le bélier et pousse le bélier vers le centre du puits, faisant en sorte que le caoutchouc avant adhére au tuyau dans le puits. Après la fermeture des pistons, plus la pression de la tête de puits est élevée, plus l’étanchéité assistée par pression sur l’avant du bélier est forte et plus les joints en caoutchouc avant autour du tuyau sont serrés. Grâce à cette étanchéité assistée, la pression d’huile hydraulique dans la chambre de fermeture n’a pas besoin d’être très élevée.

(3) Sceller entre la porte latérale et la carrosserie. Un anneau d’étanchéité est installé sur la surface d’accouplement entre la porte latérale et la carrosserie. Les boulons de fixation des portes latérales compriment la bague d’étanchéité afin que le liquide du puits ne puisse pas fuir de cette zone. Cet anneau de scellement ne s’use pas, mais il vieillit et se détériore au cours d’une utilisation prolongée et doit être remplacé régulièrement selon sa durée de vie spécifiée.

(4) Étanchéité entre la cavité de la porte latérale et la tige du piston. Un anneau d’étanchéité est installé dans l’espace annulaire entre la cavité latérale de la porte et la tige du piston pour empêcher l’huile, le gaz, l’eau ou le fluide de tuer à haute pression dans le puits de fuir en croix dans l’huile hydraulique. Si des fluides de puits à haute pression percent la bague d’étanchéité en caoutchouc, ils pénètrent dans le cylindre et les conduites de contrôle hydraulique, contaminent l’huile hydraulique et endommagent les soupapes de contrôle hydraulique. Lors du fonctionnement du BOP, la tige du piston se réciprocha et la bague d’étanchéité s’use inévitablement. Avec le temps, cela peut entraîner une défaillance des joints, donc les joints endommagés doivent être remplacés fréquemment. Les BOP supérieures à 35 MPa disposent généralement d’un dispositif de scellement secondaire à cet emplacement.

3) Principe d’ouverture et de fermeture des béliers

Lorsque l’huile haute pression du système de commande hydraulique entre dans les chambres de fermeture des cylindres gauche et droit, elle pousse les pistons et entraîne les arbres de bélier ainsi que les ensembles de bélins gauche et droite vers le centre de la tête de puits, fermant ainsi le puits. Lorsque de l’huile à haute pression entre dans les chambres d’ouverture des cylindres gauche et droit, elle pousse les pistons et éloigne les arbres et ensembles de rames du centre de la tête de puits, ouvrant ainsi la tête de puits. L’ouverture et la fermeture du piston sont contrôlées par la valve de renversement du système de commande hydraulique. L’ouverture ou la fermeture se fait généralement en 3 à 5 secondes.

Lors de la fermeture, l’huile hydraulique dans la chambre d’ouverture revient vers le réservoir de l’unité de contrôle par des passages d’huile et des conduites de commande hydrauliques.

Lors de l’ouverture, l’huile hydraulique dans la chambre de fermeture revient vers le réservoir de l’unité de contrôle par des passages d’huile et des conduites de commande hydrauliques.

4) Blocage et ouverture des étapes d’opération pour le Ram BOP

(1) Lors de l’utilisation d’un Ram BOP pour fermer le puits, suivez cette séquence :

1. Blocage hydraulique. Actionnez la vanne de marche arrière sur la console de contrôle hydraulique pour fermer les vérets.

2. Verrouillage manuel. Faites pivoter les deux roues à tiges d’opération dans le sens horaire de sorte que les arbres de verrouillage s’étendent complètement et verrouillez les pistons. Après que les volants ont été forcés à s’arrêter, faites tourner les deux volants dans le sens antihoraire d’un huitième à un quart de tour. Les points clés sont : tourner dans le sens des aiguilles d’une montre, atteindre l’arrêt, puis revenir en arrière.

3. Purger la pression de contrôle hydraulique. Actionner la vanne d’inversion de l’unité accumulatrice en position neutre, coupant la source hydraulique et déchargeant la haute pression de la conduite.

(2) Étapes d’ouverture pour un BOP de bélier :

1. Déverrouillage manuel. Faites tourner les deux roues à bielle d’opération dans le sens antihoraire afin que les arbres de verrouillage se rétractent complètement. Après que les roues manuelles ont été forcées à s’arrêter, faites tourner les deux roues dans le sens horaire d’un huitième à un quart de tour. Les points clés sont : tourner dans le sens antihoraire, atteindre l’arrêt, puis revenir en arrière.

2. Ouverture hydraulique. Actionnez la vanne de marche arrière sur la console de contrôle hydraulique pour ouvrir les pistons.

3. Purger la pression de contrôle hydraulique. Actionner la vanne d’inversion de l’unité accumulatrice jusqu’à la position neutre.

(3) Étapes de fermeture manuelles :

1. Actionner la valve de marche arrière contrôlant le Ram BOP jusqu’à la position de fermeture.

2. Verrouillage manuel. Faites pivoter les deux roues à bielle d’opération dans le sens des aiguilles d’une montre pour pousser les rames vers le centre du puits. Après que les volants ont été forcés à s’arrêter, faites tourner les deux volants dans le sens antihoraire d’un huitième à un quart de tour. Le but du retour arrière est de laisser un bon dégagement entre l’arbre de verrouillage et le filetage du piston pour la prochaine opération manuelle.

3. Actionner la valve de retournement contrôlant le Ram BOP en position neutre.

Les points clés du verrouillage manuel sont : tourner dans le sens des aiguilles d’une montre, atteindre l’arrêt, puis revenir en arrière.

Le verrouillage manuel est essentiellement la même chose que le verrouillage manuel. Cependant, avant l’arrêt manuel, la vanne de marche arrière sur la console de contrôle hydraulique qui contrôle le Ram BOP doit d’abord être placée en position fermée. Cela permet à l’huile hydraulique dans la chambre d’ouverture de passer directement vers le réservoir d’huile. Le verrouillage manuel ne peut être réalisé que lorsque la soupape de marche arrière est en position fermée. Après un arrêt manuel, la poignée de la vanne de reculement doit être déplacée au neutre avant la réparation du dispositif de commande hydraulique.

Si le contrôle hydraulique échoue et que le verrouillage manuel est effectué, le BOP doit toujours être ouvert hydrauliquement lorsque l’ouverture est nécessaire. Sinon, le BOP de la RAM ne peut pas être ouvert. La structure du dispositif de verrouillage mécanique manuel ne permet que la fermeture manuelle, et non l’ouverture manuelle.

5) Utilisation et maintenance du Ram BOP

(1) Préparation avant l’opération. Après l’installation du Ram BOP sur la tête de puits et avant l’exploitation, vérifiez les éléments suivants. Ne fonctionnez qu’après avoir confirmé qu’il n’y a pas de problème.

1. Vérifier si les connexions des conduites d’huile sont compatibles avec les marquages ouverts et fermés sur le BOP. Opérez une fois depuis la console de contrôle à une pression de commande de 2 à 3 MPa. Si l’action de la RAM n’est pas cohérente avec l’indication de la poignée de la console de contrôle, échangez les lignes jusqu’à ce qu’elle soit cohérente.

2. Vérifier si le mécanisme manuel est en position déverrouillée et si toutes les conduites de retour de courant ont été installées.

3. Vérifiez que tous les boulons de connexion sont serrés.

4. Effectuer un test de pression complet pour vérifier la qualité de l’installation. La norme de test de pression doit atteindre la pression de travail BOP. Après un test de pression, serrez à nouveau tous les boulons de connexion pour corriger un serrage inégal.

5. Vérifier si la tige manuelle actionne les rams de manière flexible et noter le nombre de tours de volant nécessaires pour le verrouillage. Après le test, tournez le volant à gauche pour le rétracter et ouvrez les vérins hydrauliquement.

6. Vérifier si la taille du ram installée correspond à la taille de la chaîne de tuyau en fond de puits.

(2) Utilisation et précautions :

1. Une personne dédiée doit être responsable de l’utilisation de la BOP. L’opérateur doit comprendre le principe de fonctionnement, la performance de l’équipement et le flux des procédés, et être capable d’exploiter, entretenir, entretenir et dépanner l’équipement.

2. Lorsqu’il n’y a pas de tuyau dans le puits ni de vérins fermés pour l’essai, la pression hydraulique maximale de contrôle ne doit pas dépasser 3 MPa. Lorsqu’il y a une corde de tuyau dans le puits, ne fermez pas les vérins aveugles.

3. Les vérins doivent être complètement ouverts ou complètement fermés.

4. Au moins un jeu de béliers de rechange doit être conservé sur le site du puits afin que les béliers installés endommagés puissent être remplacés à temps.

5. Lorsque vous fermez des vérins avec la roue manuelle, notez que la rotation à droite se ferme. Le mécanisme manuel ne peut fermer que les vérins et ne peut pas les ouvrir. Le fonctionnement hydraulique est la seule méthode pour ouvrir les vérets. Pour ouvrir les vérins verrouillés par le mécanisme manuel, il faut d’abord tourner la roue à gauche jusqu’à la butée, puis tourner d’un 8 à un quart de tour en arrière pour éviter que le blocage à la position déverrouillée soit dû au changement de température, puis ouvre les vérins hydrauliquement. Lors de l’utilisation du mécanisme manuel pour fermer les vérines, la poignée de commande de la console doit être en position fermée et un panneau doit être placé sur la console indiquant l’état de verrouillage.

6. Ouvrir et fermer les béliers une fois par jour pour vérifier la flexibilité.

7. N’utilisez pas l’ouverture et la fermeture du BOP pour soulager la pression, afin d’éviter d’endommager le packer en caoutchouc.

8. Garder l’huile hydraulique propre.

9. Après utilisation du BOP, les rams doivent être en position ouverte.

(3) Démontage et installation :

1. Lors de l’installation de la tête de puits, ne pas installer les côtés supérieur et inférieur du BOP à l’envers.

2. Les anneaux et rainures en acier doivent être propres, intacts, exempts de saleté et de corrosion, et recouverts d’une huile légère.

3. Les boulons de connexion doivent être serrés uniformément et en diagonale.

4. Après l’installation, effectuer un test de pression hydrostatique. La pression de test doit atteindre la pression de travail et tenir pendant 5 minutes.

La BOP est généralement positionnée avec ses deux ailes parallèles à l’avant de la derrick.

(4) Maintenance. Pendant l’utilisation, faites fonctionner les bélins une fois à chaque passage et vérifiez la partie de contrôle hydraulique. Si les conditions le permettent, effectuez un test de pression une fois par semaine, une révision une fois par an, puis après chaque puits, effectuez un nettoyage et une inspection complets. Remplacez rapidement les pièces endommagées et appliquez la graisse entièrement sur les pièces nécessaires. Appliquez de la graisse disulfure de molybdène sur les surfaces supérieure, inférieure et latérale de la chambre et des béliers ; Appliquez de l’huile filetée sur les filetages des boulons de connexion.

6) Défauts et remèdes courants du BOP hydraulique du Ram

Les défauts et remèdes courants sont présentés dans le tableau 3.

Tableau 3. Fautes et remèdes courants

7) Formes de base du Ram BOP hydraulique

(1) BOP à un seul Ram hydraulique. Sa structure est illustrée à la Figure 11.

Figure 11. BOP à rame simple hydraulique

BOP à rame simple hydraulique

(2) Double Ram BOP hydraulique. Sa structure est illustrée à la Figure 12.

Figure 12. BOP double rame hydraulique

BOP double rame hydraulique

(3) Triple Ram BOP hydraulique. Sa structure est illustrée à la Figure 13.

Figure 13. BOP triple rame hydraulique

BOP triple rame hydraulique

2. BOP de la RAM manuelle

Le BOP Ram manuel est un BOP spécial pour les opérations conventionnelles en fond de puits. Sa classe de pression est généralement de 14 MPa ou 21 MPa, et certains BOP manuels Ram sont évalués à 35 MPa. Selon la quantité de ram, les BOP manuels de RAM sont divisés en BOP manuel simple et BOP manuel double Ram.

1) BOP manuel simple RAM

(1) Structure et classification. Le BOP manuel simple du Ram de base se compose de la carrosserie, de l’ensemble ram, de la porte latérale, de l’ensemble commande manuelle et du dispositif d’étanchéité, comme illustré à la Figure 14.

Figure 14. BOP manuel simple Ram

BOP manuel simple Ram

Les pièces contenant la pression d’un Ram BOP manuel unique, telles que la carrosserie, la porte latérale et le véron, sont des forges en acier allié. La chambre de bélier utilise une structure ovale, améliorant la répartition des contraintes corporelles et les performances de sécurité du corps. La porte latérale est de type plaque plate, ce qui facilite le remplacement du bélier. Le joint entre la porte latérale et l’arbre de bélin combine l’étanchéité en Y et en joint torique, offrant un scellement fiable et un remplacement pratique. Le joint de bélier est de type split et comprend le joint supérieur et le joint avant, ce qui facilite le démontage et le remplacement.

Selon la forme du ram, les BOP manuels à un seul ram sont divisés en BOP manuel à simple rame aveugle et BOP manuel à simple rame en tuyau. Selon le type de connexion, ils sont divisés en Ram BOP manuel simple à double bride, comme montré à la Figure 15, et BOP manuel à simple bride Ram simple, comme montré à la Figure 16. Selon les performances, ils sont divisés en BOP manuel simple de RAM multifonction et BOP de RAM simple manuel conventionnel.

Figure 15. BOP manuel simple à double bride

BOP manuel simple à double bride

Figure 16. BOP manuel à une seule bride Ram

BOP manuel à une seule bride Ram

(2) Principe de fonctionnement. Le BOP manuel à un seul Ram fonctionne en utilisant la vis dans l’ensemble de commande manuelle pour entraîner le bélier afin de saisir la corde de tuyau et d’obtenir l’étanchéité. Le dispositif de commande manuelle est à la fois le mécanisme de transmission pour l’ouverture et la fermeture du moteur et le mécanisme auto-verrouillant qui scelle autour du diamètre extérieur du tuyau. L’ensemble du ram utilise un ram d’étanchéité unidirectionnel.

Le BOP manuel simple multifonction est une combinaison d’un préventeur de tête de puits auto-étanche et d’un BOP manuel à un seul Ram BOP, comme illustré à la Figure 17. Une tête auto-étanchée, ou élément en caoutchouc auto-étanché, est installée sur la bride supérieure et fixée par quatre vis de réglage. Lors des opérations de fonctionnement et de tirage, la tête auto-étanchée la tubulure sous une force de restauration caoutchoucoute et la pression du puits, scellant l’annulus du tubage, empêchant le débordement et le coup de poing, et raclant la contamination d’huile de la paroi extérieure du tuyau vers le puits. Si la pression du puits est élevée et que la tête auto-étanchée ne peut pas sceller normalement, ou si des signes d’éclat apparaissent, fermez rapidement les vérins manuels afin que les pistons s’agrippent à la corde de tuyau dans le puits et scellent l’anneau tubulaire-tubage avant d’effectuer d’autres opérations. En condition de trou ouvert sans tuyau, pour éviter le coup, une tige d’étanchéité aveugle est déposée dans le BOP et les étamis de tuyau sont fermés autour de la tige pour sceller tout le puits. Si la pression du puits est trop élevée et que la tige est difficile à faire tomber directement, la tige d’étanchéité aveugle peut être reliée à l’extrémité inférieure du tube et descendue dans le BOP par le crochet.

Figure 17. BOP manuel multifonction simple RAM

BOP manuel multifonction simple RAM

(3) Paramètres techniques de base. Par exemple, le BOP manuel de la RAM FZ18-21 a ces paramètres de base :

1. Diamètre nominal : 180 mm.

2. Pression de travail maximale : 21 MPa.

3. Course maximale du bélier : 105 mm.

4. Couple maximal du volant : moins de 412 N.m.

5. Spécifications de la RAM : 60,3 mm, 73 mm et aveugle.

6. Tenaisons de tuyaux applicables : tuyaux de forage de 60,3 mm et 73 mm ; Tubes de 50,3 mm et 62 mm.

7. Médias applicables : boue de forage, eau propre, pétrole brut et gaz naturel.

(4) Installation et mise en service du Ram BOP unique :

1. Avant l’installation sur le puits, effectuer un test de pression d’étanchéité jusqu’à la pression maximale de travail. À utiliser seulement après avoir réussi. Lors de la connexion à la tête de puits, toutes les pièces et surfaces de connexion doivent être propres et graissées, et les boulons doivent être serrés en diagonale.

2. La taille du bélier doit correspondre à la taille de la corde de tuyau. Si des BOP à Ram aveugle et un seul tuyau sont tous deux utilisés, des panneaux doivent les identifier pour éviter de fermer le mauvais BOP.

3. Assurez-vous que le système de déplacement de la plateforme de retravail, la table rotative et la tête de puits sont alignés verticalement. Fixez le BOP et gardez-le concentrique avec la tête de puits. Lorsque le BOP est utilisé seul, une bride de protection doit être ajoutée au-dessus pour éviter les collisions ou les accrochages.

4. Après la connexion du BOP à l’entrée, effectuez des tests de pression pour vérifier l’étanchéité de toutes les pièces de connexion.

5. Actionner le dispositif de commande manuel pour fermer et ouvrir les rams. Vérifie la flexibilité ; À utiliser uniquement lorsque l’ouverture et la fermeture sont exemptes de blocage et faciles à utiliser.

6. Si un ensemble de commande manuelle est utilisé pour la télécommande, installer un support de support à une position appropriée.

(5) Précautions :

1. Lors du débordement ou de l’éclatement, un seul Ram BOP manuel peut sceller une corde de tuyaux de la même taille que les rams. Lorsqu’il y a une corde de tuyau dans le puits, ne fermez pas les vérins aveugles.

2. Avant de faire couler ou tirer le tuyau, vérifiez que l’ensemble RAM est complètement ouvert. Maintenez un fonctionnement fluide et évitez les collisions ou les accrochages avec le BOP.

3. Ne jamais soulager la pression de la tête de puits en ouvrant les béliers. Après chaque ouverture, vérifiez que les vérins sont complètement ouverts et non arrêtés au milieu, afin d’éviter que les tuyaux ou les outils de fond de trou ne les endommagent. Si une résistance survient lors de l’ouverture ou de la fermeture, ouvrez le petit couvercle latéral et nettoyez la boue et le sable à l’intérieur avant utilisation.

4. Remplacer l’ensemble RAM ou le caoutchouc de rame uniquement lorsqu’il n’y a pas de pression dans la cavité BOP. L’ensemble RAM doit être complètement ouvert avant d’ouvrir la porte latérale.

5. Lors de l’utilisation, vérifiez régulièrement si l’ouverture et la fermeture sont flexibles. Si un blocage survient, identifiez la cause et gérez-le. Ne forcez pas l’ouverture ou la fermeture, pour éviter d’endommager les pièces.

6. Garder le BOP propre, surtout les parties exposées à vis, et les nettoyer à tout moment pour éviter que la boue et le sable ne coincent la vis et ne provoquent un fonctionnement inflexible.

7. Après chaque puits, nettoyez et inspectez le BOP. Concentrez-vous sur les pièces mobiles et les pièces d’étanchéité, remplacez les pièces endommagées ou défectueuses, et nettoyez soigneusement l’extérieur du BOP, la cavité du corps, la chambre du RAM, l’ensemble du RAM et la vis. Après nettoyage et séchage, appliquez de la graisse sur les trous de boulonnage, les rainures des anneaux en acier, l’épaule de scellement supérieure de la chambre de bélier, les nervures de support inférieures et les charnières latérales de la porte.

8. Compter, nettoyer et emballer les petites pièces et outils spéciaux qui ont été retirés.

9. Après l’entretien, placez le BOP à plat sur des traverses en bois, évitant le soleil et la pluie. La température ambiante est de -30 à 40 °C.

10. Avant chaque opération de passage ou de tirage de tuyau, vérifiez si les vérins sont ouverts. La traction ou la traction forcée sont strictement interdites si les bélins ne sont pas complètement ouverts.

11. Avant les tests de pression, injection à pression et opérations similaires, fermer et vérifier les étapes. L’injection par pression est strictement interdite sauf si les vérins sont complètement fermés, afin d’éviter le lavage du caoutchouc de bélier et les blessures corporelles.

(6) Démontage et procédure d’assemblage. La procédure de démontage et d’assemblage pour un BOP manuel à une seule RAM est présentée dans le tableau 4.

Tableau 4. Démontage manuel et procédure d’assemblage du BOP sur un seul RAM

Notes d’ouverture

Ouvre la porte latérale.

Vérifie le joint torique. Note : lors de l’ouverture de la porte latérale, le cœur de RAM doit être complètement ouvert.

Retirez le noyau de RAM.

Vérifiez l’ensemble RAM, la cavité du BOP et toutes les pièces de connexion. Note : lors du retrait de la meute, fermez le noyau de la rame d’une courte distance vers la direction de fermeture, puis déplacez-le à gauche et à droite avant de retirer le noyau de la rame.

Ouvre le petit couvercle latéral.

Note : ne perdez pas les vis de fixation.

Enlève la vis.

Note : d’abord retirez la vis anti-retour, puis faites pivoter la vis dans le sens horaire pour la retirer. Vérifiez la vis après le retrait.

Enlève la grande couverture latérale.

Retirez la gaine de protection, retirez la bague de positionnement et inspectez-la.

Retirez les pièces d’étanchéité.

Retirez d’abord la bague de prise, puis retirez la bague d’étanchéité, la bague de pression, le roulement, l’arbre de vis et la chambre d’étanchéité.

Note : lors du retrait de l’arbre du ram, utilisez un matériau souple pour le taraudage afin d’éviter d’endommager les pièces.

2) BOP double RAM manuel

Un BOP double Ram manuel est une combinaison de BOP manuels à simple RAM. Le corps possède des cavités du bélier supérieur et inférieur. Différentes combinaisons de RAM peuvent être organisées selon les besoins pour répondre aux exigences opérationnelles, tout en réduisant la hauteur de la pile BOP et en facilitant les opérations en fond de trou. Il existe deux combinaisons courantes de bélier : bélier de tuyau et bélier aveugle, avec bélier de tuyau au-dessus et bélier aveugle en dessous, adapté aux opérations conventionnelles en fond de puits ; et le rame de tuyau plus le bélier de tuyau, avec deux tailles différentes, adaptées aux opérations utilisant deux tailles différentes de fils de tuyau en fond de puits en un même travail. La structure est illustrée à la figure 18.

Figure 18. BOP double RAM manuel

BOP double RAM manuel

1. Bouchon de serrure ; 2. bouclier ; 3. verrou de porte latérale ; 4. corps ; 5. Ensemble de bélier de tuyau ; 6. assemblage de bélier aveugle ; 7. porte latérale ; 8. arbre d’arbre ; 9. vis

En utilisation et en entretien quotidien, les exigences pour un BOP manuel double Ram sont essentiellement les mêmes que pour un BOP manuel à simple Ram.

4. BOP rotatif

Le BOP rotatif est installé à l’extrémité supérieure de la pile BOP de la tête de puits, remplaçant le tube d’écoulement. Il peut sceller l’espace annulaire formé par le tubage et la colonne de tubes, un petit tuyau de forage et des tuyaux similaires, et sous une pression limitée de la tête de puits, il permet à la colonne d’opération de tourner, permettant ainsi des opérations en puits vivants.

Ce qui suit utilise le BOP rotatif FSI2-5 comme exemple pour décrire les spécifications techniques, la structure, le principe de fonctionnement et le fonctionnement.

1. Spécifications techniques du BOP rotatif FSI2-5

(1) Pression nominale : 5 MPa.

(2) Vitesse nominale : 80 r/min.

(3) Alésage interne maximal : 120 mm.

(4) Diamètre extérieur maximal : 430 mm.

(5) Hauteur : 950 mm.

(6) Poids : 360 kg.

(7) Pistes de tuyaux applicables : petits tuyaux de forage de 60,3 mm et 73 mm ; des tubes de 50,5 mm et 62 mm ; 64 mm et 76 mm Kelly.

(8) Supports applicables : fluide de travail, pétrole brut, eau propre et médias similaires.

2. Structure et principe de fonctionnement du BOP rotatif FSI2-5

Le BOP rotatif FSI2-5 se compose principalement d’une coque et d’un ensemble rotatif. L’ensemble rotatif se compose d’une tête auto-obtantrice, d’un élément en caoutchouc d’étanchéité, d’un anneau d’étanchéité chevron, d’un roulement de pression et de pièces associées, comme illustré à la Figure 19.

Figure 19. FSI2-5 BOP rotatif

FSI2-5 BOP rotatif

Le BOP rotatif s’appuie sur les caractéristiques de contraction et de dilatation de son élément de caoutchouc d’étanchéité pour sceller l’espace annulaire entre la colonne de travail et le tubage. La pression du puits favorise l’effet d’étanchéité. La pression supporte la charge de la chaîne de tuyaux dans le puits et assure une rotation flexible.

3. Installation du BOP rotatif FSI2-5

(1) Le BOP rotatif est généralement installé au sommet du système de contrôle du puits. Si un dispositif anti-levage est nécessaire, installez des coulons de sécurité manuels au-dessus du BOP rotatif.

(2) Avant l’installation, nettoyez la bride inférieure, la rainure de la bague en acier, les boulons et les pièces associées. Si le BOP rotatif est utilisé seul, connectez-le à la tête de puits via un T correspondant.

(3) Lors de l’installation, appliquer de la graisse sur les anneaux en acier et autres pièces de connexion, et serrer les boulons en diagonale.

(4) Après l’installation, effectuer un test de pression d’étanchéité de 5 MPa sur la tête de puits et maintenir pendant 5 minutes. Aucun lavage ni fuite n’est acceptable.

4. Fonctionnement du BOP rotatif

(1) Chaîne de tuyaux :

1. Si le diamètre de l’outil est petit, inférieur à 110 mm, insérez directement la chaîne de tuyaux et l’outil. Utilisez le dispositif de pressurisation ou le poids de la chaîne de tuyau pour faire passer la ficelle et l’outil à travers la tête auto-étanchée jusqu’au puits.

2. Si le diamètre de l’outil est grand, supérieur à 110 mm, l’action d’auto-étanchéité de la tête auto-étanchée de l’ensemble rotatif empêche l’outil de passer directement. Retirer la pince du BOP rotatif, soulever l’ensemble rotatif de la coque, connecter un cône guide à la partie inférieure de la chaîne de tuyaux, le baisser pour que le cône guide et la chaîne de tuyaux passent à travers l’ensemble rotatif, soulever l’ensemble rotatif avec la chaîne de tuyaux, retirer le cône guide, connecter l’outil, puis descendez ensemble la corde de tuyaux et l’ensemble rotatif dans la coque. Installez la serre et abaissez la corde de tuyau avec le dispositif de pressurisation. Lorsque la corde de tuyaux peut surmonter la force vers le haut et tomber librement sous son propre poids, le dispositif de pressurisation peut être retiré.

(2) Opération tournante. Après que la chaîne de tuyaux atteigne la profondeur prévue, le fonctionnement de rotation peut commencer. Si le fonctionnement rotatif dure plus de 24 heures, connectez la circulation de l’eau de refroidissement et confirmez la circulation normale avant de continuer.

(3) Tirer la ficelle du tuyau. Le tirage est le même que le fonctionnement normal. Lorsque la force ascendante de la pression du puits est légèrement inférieure au poids de la chaîne de tuyau, le dispositif pressurisant doit être installé avant le tirage. Si le diamètre extérieur de l’outil est inférieur à 110 mm, la chaîne de tuyau peut être retirée directement. Si le diamètre extérieur de l’outil est grand, retirez la pince et soulevez ensemble l’outil de fond de trou et l’ensemble rotatif de fond de trou, puis retirez l’outil de fond de trou. Lors du fonctionnement en puits vivant, retirez l’outil de fond au-dessus des vérins aveugles, fermez d’abord le BOP aveugle du puits, puis ouvrez le bouchon de décharge de pression sur la coque ROP ROTATIF. Une fois la pression confirmée à zéro, retirez l’outil de fond de puits.

(4) Remplacement de l’élément en caoutchouc. Retirez la colle, soulevez l’ensemble rotatif de la coque et placez-le sur un support, retirez les vis de fixation des éléments en caoutchouc, retirez l’élément en caoutchouc et remplacez-le avec la taille requise. Assemblez-vous dans l’ordre inverse. Si l’élément en caoutchouc est remplacé lors du fonctionnement du puits vivant, fermez d’abord les vérins de tuyau, installez le dispositif de pressurisation si nécessaire, ouvrez le bouchon de déchargement de pression, faites purger la pression, puis remplacez l’élément en caoutchouc.

5. Précautions pour la rotation du BOP

(1) Avant utilisation, vérifiez si le bouchon de décharge de pression est serré.

(2) Lors de l’installation, assurez-vous que le centre du gru, le centre de la table rotative et le centre ROP ROP sont alignés en ligne droite pour éviter les collisions et les accrochages lors du fonctionnement et du tirage.

(3) Serrer et installer complètement tous les boulons de connexion pour éviter les accidents lors de l’exploitation.

(4) Lors du soulèvement ou de l’abaissement de l’ensemble rotatif, maintenez-le centré et ne bougez pas trop vite pour éviter d’endommager l’élément en caoutchouc et les anneaux d’étanchéité.

(5) Faites attention à la sécurité lors du remplacement de l’élément en caoutchouc et empêchez que l’élément ou l’ensemble rotatif ne renverse et blesse le personnel.

(6) Lorsque la pression de la tête de puits dépasse 5 MPa, ne pas utiliser le BOP rotatif comme un tube Ram BOP unique, afin d’éviter de laver ses joints.

(7) Lors du fonctionnement en rotation, si la zone du roulement ou la zone du joint en V devient très chaude, arrêter et inspecter, puis réparer ou remplacer les pièces associées à temps.

6. Maintenance du BOP rotatif

(1) Les pièces d’usure incluent les joints et les éléments en caoutchouc. Chaque fois que l’ensemble rotatif est retiré, vérifiez les joints toriques et remplacez ceux endommagés à temps. Vérifiez les anneaux en V en même temps.

(2) Après 7 jours ouvrés cumulés, ajouter de la graisse à base de lithium aux roulements.

(3) Pendant le passage et le tirage, ajoutez du lubrifiant comme de l’eau savonneuse entre la corde de tuyau et le tuyau central du BOP rotatif.

(4) En plus de vérifier et remplacer les pièces usurées à tout moment, effectuer une inspection complète et une réparation après chaque puits.

7. Étapes de démontage pour le BOP rotatif

Lors de la réparation, démontez le BOP rotatif selon les étapes suivantes. L’assemblage est dans l’ordre inverse.

5. BOP rotatif annulaire hydraulique

Le BOP rotatif FSI2-5 est un BOP rotatif à tête auto-étanchée. Son élément en caoutchouc auto-étanche a une faible auto-compensation, l’installation d’outils de fraisage et de forage est problématique, et la capacité de pression est faible. Un nouveau type de BOP rotatif est donc apparu, avec un alésage plus grand, permettant aux têtes de fraisage et de perçage de passer directement à travers l’élément d’ameublement. L’élément saisisse la chaîne de tuyau, est contrôlé hydrauliquement et scelle la chaîne de tuyaux tournant sous haute pression. Il se compose des corps supérieurs et inférieurs extérieurs, du piston, des corps supérieurs et inférieurs internes, des charges portantes, des pales radiaux, de l’élément sphérique d’empaquetage et des parties associées. Le BOP rotatif FHS18-35 illustré à la Figure 20 a un alésage de 180 mm, une pression d’étanchéité statique de 35 MPa, une pression d’étanchéité dynamique de 21 MPa, et une vitesse de rotation ne descendant pas 120 r/min. Il est principalement utilisé pour la révision des puits vivants ou la révision sous-équilibrée des puits de pétrole et d’eau.

Figure 20. FHS18-35 BOP rotatif annulaire à commande hydraulique

FHS18-35 BOP rotatif annulaire à commande hydraulique

6. BOP filaire

La cavité de la coque d’un Wireline BOP peut être divisée par structure en types de bélier circulaire et de type bélier ovale. La structure ovale du bélier offre une faible hauteur, un poids léger et de bonnes performances d’étanchéité.

Le SFZ12-21 Wireline BOP, Figure 21, utilise une connexion à bride et est utilisé pour les opérations de perforation.

Le FZ7.6-14 Wireline BOP, Figure 22, possède trois formes de connexion : pince, union et filetage. Il est utilisé pour les tests et l’étanchéité des tiges de sucke, des câbles et des tubes de petit diamètre.

Figure 21. SFZ12-21 BOP filaire

SFZ12-21 BOP filaire

Figure 22. FZ7.6-14 BOP filaire

FZ7.6-14 BOP filaire

L’élément d’emballage cylindrique à commande hydraulique, Wireline BOP (Figure 23), est utilisé pour sceller les tubes de petit diamètre et les tiges de retenue.

Figure 23. FH6.5-14X élément d’emballage cylindrique à commande hydraulique annulaire Wireline BOP

FH6.5-14X élément d’emballage cylindrique à commande hydraulique annulaire Wireline BOP

7. Coupe de cisaillement (BOP)

Lors des opérations sur des puits importants de pétrole, d’eau ou de gaz à haute pression, si la tubulure est bouchée et que le contrôle est perdu, ou si aucun bouchon n’a été installé, l’anneau tubage de tubage peut déjà être fermé par le Ram BOP, mais de grandes quantités de huile, de gaz ou d’eau à haute pression peuvent encore s’écouler par la tubulure. Si l’installation d’une vanne tubulaire tombe en panne et que le personnel ne peut plus approcher la tête de puits, seule une BOP équipée de vérons de cisaillement et capable de fermeture complète peut arrêter la rupture. Le cisaillement, Figure 24, cisaille d’abord le tuyau ou le tuyau de forage dans le puits, puis scelle complètement la tête de puits, empêchant ainsi l’escalade de l’accident. Une fois la tête de puits scellée, des mesures de pêche au puits et à la tubulure peuvent être prises.

Figure 24. Schéma du bélier de cisaillement

Schéma du bélier de cisaillement

1. Corps de cisaillement inférieur ; 2. Joint supérieur ; 3. joint latéral ; 4. joint de coche ; 5. Corps de bélier de cisaillement supérieur

Méthode de désignation du modèle BOP

Méthode de désignation du modèle BOP