Comment fonctionnent les pompes à boue ?

Faisant partie intégrante du forage terrestre et offshore, les pompes à boue font circuler le fluide de forage utilisé pour faciliter le forage des puits de pétrole et de gaz. Les fluides de forage sont utilisés pour stabiliser la pression et soutenir le puits pendant le forage, ainsi que pour réduire la friction et éliminer les déblais.

Les fluides de forage ont parcouru un long chemin depuis les débuts du forage, et les pompes à boue offshore sont constamment sollicitées pour aider les opérateurs à trouver et à développer des hydrocarbures dans des endroits plus difficiles, plus profonds et plus complexes.

Forage offshore avec une pompe à boue

Selon les conditions de forage et le type de formation rocheuse rencontrée par le trépan à chaque profondeur, les fluides de forage sont composés d'une variété de composants, notamment de l'argile, de l'eau, du pétrole et des matériaux synthétiques. Lors du forage offshore, l'impact environnemental des fluides de forage doit être pris en compte avec un soin particulier.

La pompe à boue est l'une des pièces d'équipement clés et essentielles sur les plates-formes de forage terrestres ou offshore. En offshore, où l'espace est précieux, les pompes à boue sont équipées de systèmes d'entraînement supérieurs compacts, réduisant la longueur totale dans un ensemble plus petit et stratégiquement placées dans la salle des pompes pour une installation permanente.

 Pompe à boue pour appareils de forage

Il existe de nombreuses situations différentes qui peuvent être rencontrées lors du forage offshore. Par exemple, tandis que les plates-formes auto-élévatrices se concentrent sur des eaux allant jusqu'à 350 pieds de profondeur, les navires de forage et les semi-submersibles peuvent forer dans des eaux allant jusqu'à 12 000 pieds de profondeur.

Les semi-submersibles auto-élévateurs et les navires de forage utilisent les mêmes pompes à boue ; cependant, le nombre de pompes installées dans la salle des pompes variera en fonction des spécifications de forage.

De plus, les formations et les pressions rencontrées lors du forage peuvent varier ; les conditions HT/HP et environnementales peuvent également affecter le processus de forage, ainsi que le fluide de forage sélectionné et la pompe à boue requise.

Comme les projets de forage exigent des débits et des pressions plus élevés, il est nécessaire d'augmenter la pression nominale, soit en augmentant le nombre de pompes à boue requises, soit en utilisant des pompes à boue de plus grande capacité. La plupart des premières plates-formes auto-élévatrices utilisaient deux pompes à boue et des systèmes de tuyauterie d'une pression de service de 5 000 psi et de 1 600 HP, tandis que la plupart des plates-formes auto-élévatrices actuelles ont une pression de service de 7 500 psi et jusqu'à quatre systèmes de tuyauterie de pompe de 2 200 HP.

Pompe à boue hydraulique

Comment fonctionnent les pompes à boue ?

Les pompes à boue sont intégrées à l'appareil de forage, elles ne sont donc généralement pas des unités autonomes. La pompe à boue est dotée d'un moteur d'entraînement et est connectée à un réservoir de mélange pour alimenter la boue si nécessaire. Les extrémités fluide d'entrée et de sortie de la pompe sont directement raccordées à la colonne de forage et à l'espace annulaire du puits. La pompe est généralement équipée d'amortisseurs de pulsation aux extrémités d'entrée et de sortie du fluide pour éliminer les variations de pression dans le flux de boue.

Les pompes à boue sont généralement entraînées par des moteurs électriques ou diesel. Les moteurs diesel sont les mieux adaptés aux zones éloignées. Le moteur est ralenti car la plupart des pompes fonctionnent à environ 100 à 200 tr/min, le moteur tournant généralement beaucoup plus vite. La plupart des pompes électriques utilisent des moteurs à courant alternatif, mais des unités à moteur à courant continu sont également disponibles. Les plus grandes pompes à boue ont une puissance nominale de plus de 2 500 ch.

Le fluide de forage, ou boue, est mis en circulation par l'extrémité fluide de la pompe. Il est pompé à travers le trou central du train de tiges et à travers la colonne de forage de son trépan. La boue est renvoyée à la surface par l'espace annulaire du puits, ou l'espace entre l'arbre et le diamètre intérieur du puits. Les puits profonds, tels que les plates-formes pétrolières offshore, nécessitent 7 500 psi pour forcer la boue vers le bas et vers l'arrière. Ces puits peuvent se trouver à la surface et jusqu'à 10 miles sous le fond marin. La boue de forage est généralement une boue visqueuse à base d'eau de colloïdes argileux en suspension, mais elle peut varier en fonction de l'endroit où elle est utilisée ou du but du puits foré. Il peut également s'agir d'un mélange de fluides à base d'huile ou de fluides synthétiques. Le mélange de boue est généralement stocké dans un grand réservoir de mélange.