Quels sont les avantages et les limites d’un BOP annulaire par rapport à un BOP à bélier ?

Dans le domaine rigoureux du contrôle des puits, la pile Blowout Preventer (BOP) constitue la principale ligne de défense contre les rejets incontrôlés d'hydrocarbures. Bien qu’il existe différents types de BOP, le BOP annulaire est un composant essentiel et polyvalent.

Comprendre la fonction principale
Un BOP annulaire est conçu pour former un joint dans l'espace annulaire entre le puits de forage et le tuyau (tuyau de forage, tubage ou tube) ou, si nécessaire, sur un trou ouvert. Son fonctionnement repose sur une unité d'emballage en caoutchouc renforcée en forme de beignet, pressée mécaniquement vers l'intérieur par la pression hydraulique. Cela contraste avec les BOP de type vérin, qui utilisent des vérins en acier avec des éléments en caoutchouc pour assurer l'étanchéité autour de tailles de tuyaux spécifiques ou cisailler entièrement le tuyau.

Principaux avantages du BOP annulaire
La conception du BOP annulaire confère plusieurs avantages opérationnels distincts :

Flexibilité inégalée en matière d'étanchéité : l'avantage le plus significatif est sa capacité à assurer l'étanchéité autour d'une grande variété de diamètres de tuyaux, y compris des formes non standard comme les kellys et les joints d'outils. Il peut également sceller complètement un puits ouvert sans aucun tuyau présent. Cela élimine le besoin de changer les vérins lorsque différentes tailles de tuyaux entrent ou sortent du trou, améliorant ainsi l'efficacité opérationnelle.

Capacité de décapage améliorée : le BOP annulaire permet le « décapage » – le mouvement contrôlé du tuyau à travers le dispositif de prévention fermé. Ceci est possible parce que l'unité d'emballage élastomère peut se contracter et se dilater doucement, permettant au tuyau d'être déplacé verticalement tout en maintenant une étanchéité à la pression, une fonction non réalisable avec la plupart des obturateurs de type vérin.

Centralisation du tuyau : Lorsque l'unité de remplissage se ferme, elle centre naturellement le tuyau dans le puits de forage. Il s’agit d’une fonction de sécurité essentielle, car elle garantit que tous les BOP de type bélier ultérieurs situés en dessous peuvent se fermer efficacement sur leur cible prévue.

Fonction comme vanne principale : dans certaines situations, la vanne annulaire BOP peut être utilisée comme vanne d'arrêt de puits principale, en particulier lors des opérations de forage et de reconditionnement où la taille des tuyaux change fréquemment.

Limites et considérations inhérentes
Malgré sa polyvalence, le BOP annulaire présente des limites inhérentes qui l'obligent à faire partie d'un système BOP empilé et non d'une solution autonome.

Pressions nominales inférieures : en général, les obturateurs annulaires ont des pressions nominales maximales inférieures à celles des BOP à vérin de taille similaire, en particulier à des alésages plus grands. Les applications à haute pression nécessitent souvent de s'appuyer sur des obturateurs à vérin pour l'obturation ultime du puits.

Capacité limitée avec une pression différentielle élevée : les opérations de décapage sont limitées par la pression différentielle à travers le dispositif de prévention. Les pressions élevées créent un frottement important sur le tuyau, ce qui peut accélérer l'usure des éléments d'emballage et rendre le décapage difficile, voire impossible, sans équipement spécialisé.

Usure de l'élément d'emballage : L'élément d'emballage élastomère est une pièce consommable. Sa durée de vie est réduite par des opérations fréquentes de fermeture et d’ouverture, de décapage et d’exposition à des matériaux abrasifs ou à des fluides de puits à haute température. Les béliers, en particulier les béliers aveugles/de cisaillement, sont généralement plus robustes pour une étanchéité à long terme sur un puits fermé.

Non conçu pour couper un tuyau ou sceller un tuyau serti : contrairement à un vérin de cisaillement, un BOP annulaire ne peut pas couper un tube de forage. Sa capacité d’étanchéité est également compromise si le tuyau est considérablement déformé ou effondré.

Le BOP annulaire ne remplace pas directement un obturateur de type bélier ; il s'agit plutôt d'un composant complémentaire. Ses points forts résident dans sa flexibilité, sa capacité de décapage et sa capacité à gérer une gamme dynamique de tailles de tuyaux. Ses limites en termes de gestion de la pression et de durabilité des éléments signifient qu'il est préférable de le déployer dans le cadre d'une stratégie de contrôle de puits en couches.

Une pile BOP robuste exploite les atouts des deux types : le BOP annulaire pour sa polyvalence et les BOP à vérin pour leur intégrité à haute pression et leur capacité à cisailler les tuyaux. Comprendre ces avantages et ces limites est fondamental pour que les ingénieurs et les opérateurs puissent concevoir des systèmes de contrôle de puits efficaces et exécuter des opérations de forage et d’achèvement sûres.