API 4F Sous-structure de puits de forage Cadre en acier pour le support du plancher de puits

La sous-structure est la grande charpente en acier assemblée directement sur le site de forage qui supporte l'ensemble du plancher de la plate-forme, le mât, la table rotative, les treuils et tout l'équipement de forage associé. C’est la base sur laquelle repose toute l’opération de forage. Contrairement au mât qui s'élève verticalement pour supporter le bloc mobile et la charge du crochet, la sous-structure fournit une plate-forme de travail surélevée pour le foreur et l'équipe, abrite des équipements de contrôle de puits tels que la pile d'obturateurs d'éruption (BOP) et transmet toutes les charges opérationnelles (charge du crochet, charge rotative, charge en retrait et charges du mât) en toute sécurité au sol.

Les sous-structures sont des composants essentiels pour les appareils de forage montés sur camion, les appareils de forage montés sur remorque et les appareils de reconditionnement. Leurs fonctions principales comprennent :

Supporter le mât et le derick– Fournir une base rigide pour le montage du mât et la transmission de la charge.

Surélever le plancher de la plate-forme– Créer un espace suffisant sous la table rotative pour l’installation du BOP, l’accès à la tête de puits et l’espace opérationnel.

Supporter les charges de la table rotative– Supporte tout le couple et le poids transmis à travers le train de tiges pendant la rotation.

Fournir une capacité de recul– Maintenir le poids du support de tiges de forage lorsque le train de tiges sort du trou.

Équipement de tête de puits– Création d'un espace sous le plancher de la plate-forme pour les piles BOP, les collecteurs d'étranglement et les systèmes de contrôle de puits.

La hauteur de la sous-structure est généralement déterminée par deux facteurs clés : le type d'installation (montée sur camion, sur remorque ou sur patin modulaire) et l'espace libre requis pour la pile des obturateurs d'éruption (BOP). Une hauteur libre suffisante sous les poutres rotatives, généralement comprise entre 2 m et plus de 7,5 m, est essentielle pour accueillir les équipements BOP et fournir un accès sécurisé pour les opérations de contrôle des puits.

Toutes nos sous-structures sont conçues et fabriquées dans le respect desSpécification API 4F(Spécification pour les structures de forage et d'entretien de puits), la norme industrielle couvrant les derricks, les mâts, les sous-structures et les assemblages de blocs de couronne en acier pour les opérations de forage pétrolier et d'entretien de puits. Nous intégrons également la vérification de la conception viaAnalyse par éléments finis (FEA)en utilisant ANSYS Workbench ou un logiciel équivalent pour optimiser la structure, la stabilité et les performances portantes.

Principales fonctionnalités

Classification des sous-structures par type de conception

En fonction de la structure, nos sous-structures sont divisées dans les types principaux suivants :

1. Sous-structure intégrale (type de combinaison boîte sur boîte/bloc)

La conception la plus simple et la plus économique. La sous-structure se compose de deux ou plusieurs boîtes en acier fabriquées qui sont empilées et boulonnées ensemble sur place. Le mât, le plancher de forage et tous les équipements sont installés au niveau du sol et soulevés ensemble à l'aide de la puissance du dispositif de traction ou de vérins hydrauliques.

Avantages :Construction simple, haute rigidité, excellente répartition de la charge, facile à fabriquer et à entretenir.
Application typique :Appareils de forage montés sur camion, appareils de reconditionnement, forages de faible à moyenne profondeur où un déplacement fréquent n'est pas nécessaire.

2. Sous-structure de cadrage (télescopage)

La sous-structure comporte un agencement de cadre intérieur et extérieur qui permet d'ajuster la hauteur du plancher de forage en télescopique la section supérieure vers le haut à partir de la base inférieure. Le mât est généralement de conception télescopique à deux ou trois sections et peut être déplacé avec le module principal de la plate-forme ou séparément.

Avantages :Hauteur réglable pour différentes exigences de pile BOP, hauteur de transport réduite (télescopique vers le bas), bonne stabilité une fois complètement déployée.
Application typique :Appareils de reconditionnement de profondeur moyenne, appareils de forage montés sur remorque, puits nécessitant un dégagement BOP variable.

3. Sous-structure pliable (structure parallélogramme)

La sous-structure utilise un mécanisme de liaison par parallélogramme (ciseaux) qui se replie à plat pour le transport, puis se soulève hydrauliquement ou mécaniquement sur place. Le plancher de forage et le mât peuvent être installés en position basse, puis relevés avec le mât. Le plancher de forage est de type plié ou à structure en parallélogramme, équipé d'une porte en V, d'une goulotte d'évacuation, de passerelles, de mains courantes, d'escaliers, d'un trou pour souris et d'un trou pour rats.

Avantages :Hauteur de transport extrêmement faible (jusqu'à 2,7 m / 9 pieds), montage rapide (souvent en 30 minutes), aucune grue requise pour le montage sur de nombreux modèles, idéal pour le forage de plusieurs puits.
Application typique :Plates-formes terrestres à mouvement rapide, opérations de forage sur plate-forme, plates-formes de reconditionnement de puits profonds, plates-formes de forage de la série ZJ.

4. Sous-structure pliable divisée (modulaire en deux parties)

Une version plus avancée de la conception pliable où la sous-structure est divisée en deux modules distincts (gauche et droit) qui sont transportés indépendamment puis connectés sur place. Chaque module contient son propre système de levage hydraulique.

Avantages :Poids de transport individuel réduit, excellent pour le transport routier dans les régions avec des limites de charge par essieu strictes, adapté aux plus grandes plates-formes (ZJ40 et supérieures).
Application typique :Grandes plates-formes de forage, sites éloignés avec des conditions de transport difficiles, programmes de forage de puits profonds.

5. Sous-structure montée sur remorque (type semi-remorque)

La sous-structure est intégrée dans un châssis de semi-remorque. Le niveau avant de la sous-structure peut être télescopique tandis que le module arrière est monté sur semi-remorque. Le mât est généralement télescopique en deux ou trois sections et peut être déplacé avec le module principal de la plate-forme ou séparément.

Avantages :Déplacement extrêmement rapide (montage en heures plutôt qu'en jours), élimine le besoin de remorques de transport séparées, conception autonome, idéale pour les opérations d'entretien et de reconditionnement dans les champs matures.
Application typique :Appareils de reconditionnement (série XJ), appareils de forage peu profonds, flottes d'entretien de puits nécessitant une capacité de déplacement rapide des appareils.

Sous-structures série – Spécifications techniques

Notre gamme de produits de sous-structure couvre les modèles suivants et les paramètres techniques correspondants :

Notes techniques pour le tableau des spécifications

Max. Charge statique (charge de crochet) :Charge verticale maximale que la sous-structure peut supporter à travers le mât et le système de déplacement pendant les opérations de levage. Cela inclut le poids du train de tiges de forage, du train de tiges ou de l'équipement de complétion introduit ou retiré du trou. À titre de perspective, une puissance nominale de 2 500 kN (environ 250 tonnes) est typique pour les plates-formes terrestres à profondeur moyenne ; 3 000 kN (environ 300 tonnes) sont nécessaires pour les puits plus profonds.

Max. Charge de poutre rotative :Charge maximale pouvant être supportée par les poutres de la table rotative pendant la rotation du train de tiges. Cette charge est transmise via la table rotative à la fondation de la sous-structure. Les charges sur poutre rotative sont généralement inférieures aux charges sur crochet statique, car la rotation induit des forces dynamiques et des vibrations. Notez que ces charges peuvent être appliquées simultanément avec la charge de crochet et la charge de retrait, telles que définies dans API Spec 4F Section 7 Design Loading.

Capacité de recul :La hauteur maximale des supports de tiges de forage qui peuvent être rangés dans le derrick lorsque le train de tiges est sorti du trou. La capacité de retrait est exprimée comme la longueur d'un support de tiges de forage (généralement deux ou trois simples assemblés) qui peut être reculé dans le panneau de rayonnage. Une capacité de recul plus élevée indique la capacité à gérer des supports plus longs, ce qui réduit le temps de déclenchement. Par exemple, une capacité de retrait de 6 000 pieds signifie que la sous-structure peut supporter tout le poids d’une colonne de tiges de forage de 6 000 pieds placée dans le derrick.

Hauteur libre sous les poutres rotatives :Il s'agit du jeu vertical entre les poutres de la table rotative et le sol (ou la base de la sous-structure). Pour les modèles avec des hauteurs de plancher de forage plus élevées (par exemple, SZT3000/6.7-FZ avec une hauteur totale de 6,7 m / 22 pieds), la hauteur libre sous les poutres rotatives est généralement inférieure de 1 à 2 mètres à la hauteur totale du plancher de forage, en fonction de la profondeur des poutres. La hauteur libre est essentielle pour l’installation de la pile BOP. La spécification API exige généralement une hauteur libre minimale de 21 pieds (6,4 m) pour les opérations de forage standard, comme indiqué dans les appels d'offres de l'industrie.

Charges statiques nominales du crochet :La charge statique est mesurée avec un nombre spécifié de parties de ligne de forage (généralement 8, 10 ou 12 lignes) dans des conditions de charge de vent définies (généralement 36 m/s / 80 mph). API Spec 4F exige que la classification soit affichée sur la plaque signalétique de la sous-structure, ainsi que la date de fabrication, le numéro de série et le niveau PSL.

Vérification de la conception FEA :Toutes les charges nominales sont vérifiées par analyse par éléments finis 3D à l'aide d'ANSYS Workbench, SolidWorks Simulation ou d'un logiciel équivalent. Les modèles FEA évaluent la sous-structure sous plusieurs combinaisons de cas de charge telles que définies dans la spécification API 4F section 8, y compris les charges d'exploitation, les charges de vent (avec et sans retrait), les charges dynamiques, les charges de montage, les charges de transport et, lorsque cela est spécifié, les charges sismiques et les charges de glace.

Composants de sous-structure – Répartition détaillée

Un ensemble de sous-structure complet se compose des éléments clés suivants :

Cave à bateau– La section la plus basse qui entre directement en contact avec le sol ou les dalles de fondation. La fonction principale est de supporter tout le poids de la plate-forme et de répartir les charges uniformément sur le sol.

Sous-structure du mât– La structure de support dédiée qui porte les pieds du mât et transmet les charges du mât (y compris les charges du crochet et des ancres de ligne morte) au sous-sol du bateau et au corps de la sous-structure.

Corps de sous-structure– Le cadre principal vertical et horizontal qui supporte la charge de la table rotative et assure le stockage debout (zone de retrait). Il s’agit du principal élément porteur de l’ensemble.

Plateforme flottante– Une zone de travail surélevée (parfois appelée « planche de singe » ou plate-forme auxiliaire) qui stocke les outils de tête de puits et fournit un espace de travail pour le derrick-l'homme et l'équipe de tête de puits pendant les opérations de déclenchement.

Poutres rotatives– Poutres en acier lourdement fabriquées directement sous la table rotative. Ceux-ci transmettent le couple de rotation et les charges verticales de la table rotative au corps de sous-structure. Pour les plates-formes plus grandes, la charge nominale de la poutre rotative peut dépasser 2 500 kN (environ 560 000 lb).

Plancher de forage– La plate-forme de travail constituée d'une tôle striée en acier (généralement ¼" d'épaisseur pour les zones standard, ⅜" d'épaisseur autour de la zone rotative pour une durabilité accrue) avec un tapis antidérapant autour de la table rotative pour la sécurité de l'équipage. Comprend une porte en V, un trou à rat, un trou à souris, une goulotte d'évacuation, des passerelles, des mains courantes et des escaliers.

Dispositif d'installation BOP– Un chariot ou un système de patins pour l'installation, le retrait et l'entretien de la pile d'obturateurs anti-éruption. Fournit un mouvement guidé sous la sous-structure pour une manipulation sûre et efficace du BOP.

Façon de glisser– Utilisé pour soulever ou abaisser la tige de forage lors des opérations de déclenchement. Aligne le tuyau avec la porte en V et la passerelle.

Échelles et plateformes d'accès– Généralement, deux échelles sont fournies (une du plancher de la sous-structure au sol du côté du foreur, une du plancher de la sous-structure au plancher porteur sur les plates-formes montées sur camion). Les mains courantes mesurent 1 m (3 pi 6 po) de hauteur avec des plaques de pied pour la protection périmétrique contre les chutes.

Pourquoi s'associer à Sunrise pour la sous-structure de forage

En tant que spécialistezSociété commerciale spécialisée avec de solides partenariats de fabrication certifiés API, Sunrise propose :

Sous-structures certifiées API Spec 4F– Conformité totale aux exigences de la 5e édition (2023), avec PSL-1 ou PSL-2 disponibles.

Gamme complète de types de conception– Configurations intégrées, télescopiques, pliables, pliables en deux et montées sur remorque pour s'adapter à tout type de plate-forme ou exigence opérationnelle.

Conception FEA vérifiée– Chaque sous-structure est analyséezEd à l'aide d'ANSYS Workbench ou d'un logiciel équivalent, avec des rapports de conception disponibles pour examen par le client.

Documentation CND complète– Rapports d’inspection MPI, UT et DPT inclus avec chaque expédition.

Capacité à basse température– Matériaux et procédures de soudage spéciaux disponibles pour un fonctionnement à -45°C pour les programmes de forage dans les climats arctiques et froids.

Support logistique mondial– Documentation d’exportation, fret maritime/aérien et livraison vers des sites de forage éloignés dans le monde entier.

Contactez-nouspour commander la bonne sous-structure pour votre appareil de forage ou de reconditionnement. Nous fournissons le type de conception, la hauteur du plancher de forage, les charges nominales et la documentation de conformité API adaptés à la profondeur de votre puits et à vos exigences opérationnelles spécifiques, avec une vérification FEA complète, une inspection CND et une livraison à temps.