Exigences relatives aux flexibles hydrauliques pour les appareils de forage et les équipements de puits d'eau

Appareils de forage et équipements pour puits d'eau Les systèmes hydrauliques fonctionnent à l'intersection de charges hydrauliques extrêmement élevées, d'environnements de terrain difficiles et de chantiers isolés où une rupture de flexible peut entraîner des heures, voire des jours, d'arrêt coûteux en attendant une pièce de rechange. Des appareils de forage rotatifs et à entraînement par le haut aux unités de forage de puits d'eau portables, les systèmes hydrauliques alimentent la quasi-totalité des fonctions critiques : levage, rotation, pompage de la boue et déplacement du mât/de la tour de forage. Comprendre les exigences spécifiques que ces systèmes imposent aux installations est essentiel. tuyau hydraulique est essentiel tant pour les équipementiers que pour les entreprises de forage.

Cet article traite des principaux circuits hydrauliques présents dans les installations de forage et les équipements de puits d'eau, des conditions de fonctionnement qui rendent le choix des tuyaux particulièrement crucial dans ce secteur, et des priorités que les équipementiers et les équipes de maintenance sur le terrain devraient prendre en compte.

Pourquoi les équipements de forage imposent des contraintes extrêmes aux flexibles hydrauliques

Plusieurs facteurs contribuent à rendre les systèmes hydrauliques des installations de forage particulièrement exigeants par rapport à de nombreuses autres catégories d'équipements mobiles ou industriels :

• exigences de pression très élevées — Les circuits de forage et de levage fonctionnent souvent à la limite supérieure des plages de pression hydraulique standard afin de générer la force nécessaire aux opérations de fond de puits.
• lieux de travail à distance — Une rupture de flexible sur le terrain entraîne souvent une interruption de service importante, car les pièces de rechange et les techniciens de maintenance ne sont pas toujours disponibles rapidement.
• Environnements abrasifs et contaminés — Sur les sites de forage, les tuyaux sont exposés à la saleté, aux déblais de roche et à la boue de forage, autant d'éléments qui accélèrent l'usure par abrasion
• Fonctionnement continu à charge élevée — Les opérations de forage fonctionnent souvent par roulements prolongés avec des charges hydrauliques élevées et constantes, contrairement aux équipements dont les cycles de fonctionnement sont plus intermittents.
• Exposition aux fluides de forage et aux additifs — Les tuyaux situés à proximité des systèmes de boue peuvent entrer en contact avec des produits chimiques du fluide de forage susceptibles de dégrader au fil du temps les gaines de tuyaux non protégées.

Principaux circuits hydrauliques des installations de forage

Systèmes de levage et de treuils

Le système de levage, qui assure la montée et la descente de la garniture de forage, est généralement l'un des circuits hydrauliques les plus sollicités sur une installation de forage. Les flexibles alimentant les vérins de levage ou les moteurs hydrauliques du treuil doivent supporter une pression élevée et constante sous forte charge, souvent pendant de longues périodes lors des opérations de manœuvre.

Systèmes rotatifs et à entraînement par le haut

Les tables de rotation et les unités d'entraînement de surface utilisent l'énergie hydraulique pour faire tourner la garniture de forage pendant les opérations de forage. Ces circuits combinent des exigences de couple élevées et un fonctionnement continu pendant toute la durée du forage, ce qui impose une charge thermique et de pression constante aux flexibles hydrauliques alimentant les moteurs d'entraînement rotatifs.

Systèmes de pompes à boue et de circulation

Les systèmes de circulation de boue de forage utilisent l'énergie hydraulique pour le fonctionnement des pompes et, dans de nombreuses installations, pour les équipements auxiliaires de manutention de la boue. Les flexibles dans cette zone doivent composer avec la proximité d'un fluide de forage abrasif, voire corrosif, même lorsqu'ils ne transportent pas directement la boue.

Systèmes de levage de mâts et de derricks

Les vérins hydrauliques permettent de lever et d'abaisser le mât ou la structure de la grue lors des opérations de montage et de démontage. Bien que ces cycles soient moins fréquents que les circuits de forage ou de levage, ils impliquent des forces très élevées et des enjeux importants en matière de sécurité structurelle, ce qui rend la fiabilité des flexibles et des raccords essentielle.

Systèmes de manutention et de rayonnage de tuyauterie

Les installations de forage modernes utilisent de plus en plus des systèmes de manutention de tubes à commande hydraulique pour déplacer les tiges de forage et les tubages lors des raccordements. Ces circuits fonctionnent fréquemment tout au long d'une opération de forage et nécessitent des performances hydrauliques constantes et réactives pour une manutention sûre et efficace des tubes.

Systèmes de forage de puits d'eau

Les petites installations de forage de puits d'eau présentent des exigences hydrauliques similaires à celles des équipements de forage pétrolier et gazier de plus grande taille (levage, rotation et élévation du mât), souvent dans un format plus compact et mobile. Ces installations opèrent fréquemment dans des zones reculées ou rurales, ce qui rend la fiabilité des flexibles et la facilité d'entretien sur site particulièrement importantes.

Conditions de fonctionnement déterminant le choix du tuyau

Pression de service et exigences d'impulsion élevées

Les systèmes hydrauliques des appareils de forage fonctionnent fréquemment à des pressions de service plus élevées que les engins de construction ou agricoles classiques, et les circuits tels que le levage et la rotation subissent d'importantes variations de pression en fonctionnement. C'est pourquoi les flexibles et raccords résistants aux chocs sont particulièrement importants — un sujet abordé plus en détail dans notre article sur impulsion du flexible hydraulique.

Abrasion due aux conditions du site de forage

Les déblais de forage, les résidus de boue de forage et les débris divers présents sur le chantier créent un environnement extrêmement abrasif pour les tuyaux installés près du sol ou des équipements de forage. L'utilisation de gaines de protection résistantes à l'abrasion, et dans les zones fortement exposées, de manchons protecteurs, contribue à prolonger leur durée de vie dans ces conditions.

Risque d'indisponibilité en site distant

Les opérations de forage se déroulant souvent loin des centres de service ou des fournisseurs de pièces détachées, les défaillances de flexibles entraînent des coûts d'immobilisation disproportionnés par rapport aux équipements fonctionnant à proximité d'infrastructures de service établies. De ce fait, la fiabilité des flexibles – et le stockage de flexibles de rechange appropriés sur site – constitue une priorité opérationnelle essentielle, et non une simple opération de maintenance.

Exposition chimique due aux fluides de forage

Les formulations de boues de forage peuvent contenir divers additifs chimiques, et les tuyaux situés à proximité des systèmes de circulation peuvent être exposés à des éclaboussures ou à des résidus au fil du temps. Les gaines de protection des tuyaux présentant une résistance chimique adéquate contribuent à prévenir leur dégradation prématurée dans ces zones.

Plages de températures extrêmes

Les opérations de forage se déroulent dans des climats très variés, allant des chaleurs extrêmes du désert aux programmes de forage hivernaux par temps froid. Le choix des flexibles doit tenir compte de toute la plage de températures auxquelles l'équipement sera réellement exposé, car les températures extrêmes, qu'elles soient chaudes ou froides, affectent leur flexibilité, leur étanchéité et leur durabilité.

Vibrations et chocs mécaniques

Les opérations de forage génèrent des vibrations importantes dues aux systèmes d'entraînement rotatifs, aux pompes à boue et au fonctionnement du moteur, ce qui contribue à la fatigue des raccords de flexibles au fil du temps – un facteur que nous explorons plus en détail dans notre article sur Pourquoi les flexibles hydrauliques se rompent-ils au niveau des raccords ?.

Types de tuyaux recommandés pour les applications de forage

Compte tenu de la combinaison de haute pression, d'abrasion et de conditions d'exploitation à distance, les spécifications des tuyaux pour les appareils de forage et les équipements de puits d'eau comprennent généralement :

• Tuyaux renforcés par fil spiralé pour les circuits de levage à haute pression, d'entraînement rotatif et de levage de mât
• Revêtements résistants à l'abrasion pour les tuyaux acheminés près du niveau du sol, des équipements de la plateforme de forage ou des systèmes de manutention de la boue
• Assemblages résistants aux impulsions pour les circuits soumis à des cycles de pression fréquents lors des opérations de forage actives
• Revêtements résistants aux produits chimiques pour les tuyaux positionnés à proximité des systèmes de circulation de boue et de fluide de forage
• Tuyaux à large plage de températures de fonctionnement pour les plateformes opérant dans des climats et des conditions saisonnières variés

Considérations relatives à la maintenance pour les entreprises de forage

Compte tenu de l'environnement opérationnel à distance et du coût élevé des temps d'arrêt imprévus, les entreprises de forage ont intérêt à adopter une approche proactive en matière d'entretien des flexibles hydrauliques :

• Transporter sur place des ensembles de tuyaux de rechange critiques, notamment pour les circuits à forte charge comme les systèmes de levage et d'entraînement rotatif, afin de minimiser les temps d'arrêt en cas de panne sur site.
• Inspectez fréquemment les circuits à haute fréquence., notamment les systèmes de levage et de manutention des tubes qui sont largement utilisés tout au long d'un programme de forage
• Surveillez les premiers signes de dommages par abrasion, notamment sur les tuyaux acheminés près du plancher de forage ou des équipements au niveau du sol
• Documenter les intervalles de remplacement des tuyaux en fonction de leur utilisationnon seulement en fonction du calendrier, car le cycle de travail des opérations de forage peut varier considérablement d'un projet à l'autre.
• Standardiser les spécifications des flexibles pour l'ensemble des flottes de plateformes de forage Dans la mesure du possible, afin de simplifier la logistique des pièces de rechange pour les entreprises exploitant plusieurs installations sur différents sites.

Partenariat avec un fabricant de flexibles hydrauliques pour équipements de forage

Les installations de forage et les équipements de puits d'eau présentent des exigences de pression hydraulique parmi les plus élevées du secteur mobile, et les conditions d'exploitation en zones isolées font de la fiabilité des flexibles un impératif opérationnel et financier. Les fabricants et les entreprises de forage ont besoin de flexibles conçus pour résister à une pression élevée et constante, à des environnements abrasifs et au fait que leur remplacement sur site n'est pas toujours immédiat.

Chez Kingdaflex, nous fabriquons des flexibles hydrauliques renforcés par un fil spiralé, résistants aux chocs et dotés de revêtements résistants à l'abrasion et aux produits chimiques, adaptés aux conditions exigeantes des équipements de forage et de puits d'eau. Notre équipe accompagne les fabricants et les entreprises de forage dans le choix des combinaisons flexibles/raccords les mieux adaptées pour minimiser les risques de panne et les temps d'arrêt lors des opérations de forage en zones isolées.

Questions fréquemment posées