TREUIL DE FORAGE Figure 26 : Treuil de forage

Entraînement de la table de rotation à partir du treuil Le treuil de forage (drawworks)( figure 26) est un organe destiné à assurer les fonctions suivantes : La suspension de la garniture en cours forage La suspension du tubage lors de la cimentation. L’entraînement de la table de rotation sur certains appareils, par l'intermédiaire des cardans, des chaînes et pignons figure ci-dessous. Figure 27: Entraînement de la table de rotation à partir du treuil

Le treuil entraîne aussi l’arbre du cabestan (cat head) pour assurer le vissage et le dévissage des tiges et les tubages figure ci-dessous Figure 27: Cabestan

Les principaux éléments du treuil de forage Châssis, Skid et la carcasse. Ces éléments doivent être rigides pour éviter le décentrage et le mauvais alignement des paliers à roulements.   Le tambour de manœuvre. C’est la partie active du treuil, le câble de forage s’enroule sur cet élément. Le tambour de manœuvre peut être lisse ou cannelé. Le tambour cannelé figure ci-dessous est recommandé afin obtenir un enroulement correct pour éviter l'écrasement du câble durant la suspension des lourdes charges. Dimensions du tambour : Le diamètre d'un tambour doit être supérieur ou égale à 20 fois le diamètre du câble D ≥ 20.d. ( D : diamètre du tambour, d diamètre du câble)

Tambour de frein cannelé Bande de frein Barre d’équilibrage Fut Jante Figure 28: Tambour de frein cannelé

Figure 29: Angle de déflexion La longueur minimale du fût d'un tambour est fonction de l'angle déflexion du brin actif, pour éviter l’usure prématurée du câble par frottement par flexion latérale, l'angle de déflexion doit être compris entre 1° à 1.5° Moufle fixe Φ =1° à 1.5° Tambour Figure 29: Angle de déflexion

Les arbres du treuil de forage Le treuil de forage comprend aussi 04 arbres qui sont : 1. Arbre d’entrée (input shaft) L’arbre d’entrée comporte trois (03) roues dentées 19,20 et 26 dents, à son extrémité se trouve le frein d’inertie pour absorber le couple résistant inverse lors de l’arrêt de deux moteurs électriques d’entrainement. 2. Arbre secondaire (output shaft) L’arbre secondaire comporte trois (03) roues dentés 25,42 et 22, avec deux (02) pignons à ses extrémités 37 dents et 19 dents. Un système d’engrenage de deux (02) roues 85 et 101 dents liants les deux arbres input et ouput. L’arbre secondaire comporte aussi un embrayage à crabot permet la sélection des vitesses.  

Les arbres du treuil de forage 3. Arbre de tambour de manœuvre L’arbre de tambour de manœuvre comporte : Quatre (04) pignons (43,83) dents et (43, 39) dents. Deux (02) embrayages (High et Low) Frein auxiliaire.   Le pignon 43 son rôle est de transmettre le mouvement du treuil à la table de rotation. Le pignon 39 son rôle est de transmettre le mouvement du treuil au cabestan.

Les différents types de freins au niveau du treuil Le frein mécanique à bandes Le frein mécanique à bandes figure 30 est utilisé pour maîtriser l’avancement de l’outil durant le forage, pour la monté de la garniture et la descente de la garniture. Le frein mécanique à bandes comprend deux bandes métalliques (figure 30) équipées de garnitures de frein qui sont fixées par des boulons ou des rivets. Les bandes sont reliées par une barre d'équilibrage son rôle est d’équilibrer la force de freinage entre les deux bandes et réduit ainsi l'usure des patins Les jantes sont creuses et équipées d'un système de refroidissement à eau sous pression à circuit fermé afin d’évacuer la chaleur dégagée par le freinage.

Eléments de frein mécanique Bandes de frein Patins de frein Bande de frein Levier de frein Barre d’équilibrage Figure 30: Eléments de frein mécanique

Les différents types de freins au niveau du treuil Le frein auxiliaire( ralentisseur) Le frein auxiliaire son rôle est de ralentir le mouvement du moufle mobile durant la descente de la garniture avec une vitesse maitrisée( création d’un mouvement inverse à celui du tambour) Il existe deux type de frein auxiliaire: 1- Ralentisseur hydraulique 2- Ralentisseur électromagnétique (El Mago)

Système de sécurité et de régulation du fonction levage Twin Stop Le twin stop est un système de protection, il protège les deux moufles et le plancher par un engagement automatique du frein mécanique du treuil. Le twin stop freine automatiquement le mouvement du moufle mobile à deux positions présélectionnées basse coté plancher et haute coté moufle fixe.

Entrainement du twin stop Le twin stop est entrainé par chaine à partir du tambour du treuil. L’arbre de sortie du système actionne un embrayage pour faire tourner le disque à cames, l’épaulement de la came engage le bras de commande de la soupape pilote, la soupape pilote à son tour actionne la soupape de commande à quatre voies, l’air comprimé sort et se dirige vers le cylindre pneumatique placé sur le frein mécanique du treuil, et par la suite le frein mécanique fonctionne automatiquement arrêtant le moufle mobile. Le twin stop est composé de: Système de commande mécanique Système de commande pneumatique Système de freinage pneumatique

Système de sécurité et de régulation de la fonction levage Crown-O-Matic Le Crown-O-Matic est un système de protection qui protège les deux moufles, il arrête le moufle mobile dans son mouvement ascendant pour éviter le bloc à bloc ( évite la percussion du moufle mobile sur le mofle fixe), limitation de mouvement vers le haut, le capteur du Crown-O-matic est placé au niveau du tambour

Puissance entrée treuil Puissance requise pour le levage de la garniture: Pr = (Pc + P0) x 1000 x V / 75 Ch Pc : poids au crochet en tonnes Po: poids du crochets , moufle mobiles et ses accessoires en tonnes V:vitesse de remonté ou descente m/s Puissance entrée treuil Pt = Pr / (m x t) t = Tm . Cha . Pal Tm : rendement du tambour= 0.97 Pal : rendement des paliers= 0.97 Cha : rendement des chaines et pignon = 0.97 Pt est la puissance entrée treuil (ch), m le rendement du mouflage, t le rendement du treuil, Pr puissance au crochet (la puissance requise au levage) (). m mouflage : 0,841 pour 8 brins (valeur API), t = 0,973.

Freinage du tambour Levier de frein Câble Bande de frein Jante

LE MATERIEL DE MANOEUVRE Durant les opérations des manœuvres et les ajouts de tiges en cours de forage, on utilise des outils spéciaux (matériel de manœuvre): Ces équipements peuvent être classés en deux catégories : Equipements de levage. Equipements de vissage, blocage et déblocage de la garniture.   Outils de levage Crochet de levage  Elévateurs, Cales ou coins de retenue, Colliers de sécurité. Crochet de levage : il comporte deux oreilles, sur ces deux oreilles qu’on peut fixer deux bras qui supportent un élévateur figure 01

LE MATERIEL DE MANOEUVRE Figure 01 : Elévateur Figure 02 : têtes de levage des massas tiges

Il y a plusieurs type d’élévateur, donc pour chaque tiges de forage on utilise un élévateur correspondant à son diamètre extérieur. Pour manœuvrer les masses tiges lisses, on visse des têtes de levage sur les filetages de la masse-tige Figure 02 ,   Masses-tiges lisses  La forme de masse-tiges la plus simple, elles sont lisses sur toute leur longueur Ces masse-tiges nécessitent le vissage de la tête de levage pour les manipuler et l’utilisation des colliers de sécurité pour les descendre sur la table de rotation par l’intermédiaire des cales. Deux retreints sont usinés sur les masses tiges lisses dans la partie supérieure figure 03 pour permettre l’utilisation de la cale et l’élévateur sans collier de sécurité

Retreints masse-tiges Retreints pour élévateurs Retreints pour la cale Figure 04 : master bushing et cales Figure 03 : masse-tige lisse et ses deux retreints

2 Cales ou coins de retenue,   Pour permettre la suspension de la garniture sur la table de rotation, on utilise des cales ou coins de retenue, on pose ces cales dans les fourrures coniques de la table (master bushing) figure 04 et 05, pour manipuler les masses-tiges lisses (non équipées des retreints) on doit augmenter la sécurisé en utilisant des collier (clamp) figure 06 au dessus des cales

Collier et cales de sécurité Figure 06 : Collier de sécurité Figure 05 :  cales (coins de retenue)

Collier de sécurité Ils sont utilisés pour manipuler un matériel tubulaire lisse (masse-tiges lisses) ou ayant un poids faible, qui risquent de glisser à travers les coins de retenue et tomber dans le puits (figures 07). Si la glisse à travers les coins de retenue et descend quelques centimètres, le collier de sécurité pose sur les coins et les serre davantage;

Collier de sécurité Figure 07 : Collier de sécurité sur une masse-tige lisse

Exercice 01 1 .Quels sont les problèmes qui peuvent surgir au niveau du frein mécanique du treuil de forage. 2 Donner la nature des pannes et les remèdes : Le treuil est en bon état mais le twin stop ne fonctionne pas. Le frein mécanique est engagé le moufle mobile ne s’arrête pas. Le frein mécanique et twin stop sont en bon état: le chef de poste a oublié d’actionner le frein mécanique, le moufle mobile se percute sur le moufle fixe. La table de rotation ne fonctionne pas (entrainement dépendant)

Exercice 02 En Phase de 8"1/2 à 1600 m de profondeur, le travail réalisé par le câble de forage durant une manœuvre complète est égale à 194 (103 daN .Km). Calculer la masse totale des tiges dans la boue. On donne : Masse du moufle et ses accessoires P = 8.5 tonnes Masse totale des masses-tiges dans la boue d=23.8 tonnes Longueur d’une longueur l=27 m Compléter le tableau suivant :

Travail réalisé par le câble de forage 194 103 daN.Km Exercice 02 Paramètres Valeurs Unités Profondeur 1600 m Travail réalisé par le câble de forage 194 103 daN.Km Masse linéaire des tiges dans la boue,Pt …………………… ……………………………………………………….. Masse totale des tiges dans la boue ……………………………………

Exercice 03 Considérons un mouflage de 08 brins, on demande de compléter le tableau suivant Paramètres Valeurs Unité Poids des équipements mobiles : Po 9810 daN Rendement des poulies : k 0.98 Sans unité Puissance requise au levage : Pr 668288 W Tension de huitième brin (brin n° 08) : t8 12517.6 …………………………………………………………. ………..   …………………………………………………………… ………… …………. Vitesse de remonté du moufle mobile : V ………………. ……………..