Matériau composite utilisé dans les bouchons de pont composite et les bouchons de fracturation.

Un composite est défini comme un matériau composé de plusieurs éléments. Dans le cadre de notre étude, le terme « composite » désigne la fibre de verre. Tous les bouchons composites sont principalement constitués de fibre de verre, un mélange de fibres de verre et de résine. Les fibres de verre, extrêmement fines (2 à 10 fois plus fines qu'un cheveu), sont soit continues et enroulées/tissées dans la résine, soit coupées et moulées dans celle-ci. La résine assure la cohésion du verre et lui permet de prendre sa forme. Concrètement, les fibres de verre et la résine sont combinées puis polymérisées pour former un solide. Ce solide est ensuite usiné pour obtenir la forme souhaitée. Il existe plusieurs méthodes pour combiner la résine et le verre afin d'atteindre l'objectif recherché. Parmi les techniques de fabrication de composites utilisées pour la production de bouchons, on trouve l'enroulement filamentaire, l'enroulement convoluté et le transfert de résine. Chacune de ces techniques combine la résine et le verre de manière spécifique pour obtenir des propriétés différentes.

Enroulement de filaments

Dans le procédé de fabrication de composites par enroulement filamentaire, des fibres de verre continues sont enrobées de résine liquide. Ces fibres sont ensuite enroulées autour d'un mandrin métallique pour former un tube de composite. Une fois le diamètre extérieur souhaité atteint, le tube et le mandrin sont retirés de la machine d'enroulement et polymérisés dans un four pour obtenir un composite solide. Après polymérisation, le mandrin est retiré et le tube restant peut être usiné pour fabriquer différentes pièces.

Les composites à enroulement filamentaire sont particulièrement adaptés aux composants tubulaires. Leur conception permet une grande précision grâce à des choix spécifiques de types de verre et de résine, ainsi qu'à une structuration particulière des fibres. Ces paramètres peuvent être ajustés pour atteindre différents objectifs : résistance à l'effondrement, résistance à la traction, tenue à haute température, usinage facilité, etc. Tous ces avantages sont particulièrement intéressants pour la production de bouchons de fracturation composites, car l'intervention se déroule à l'intérieur d'un tube (tubage).

De plus, les machines d'enroulement filamentaire peuvent bobiner des tubes de composite jusqu'à 9 mètres de long, certaines pouvant en bobiner six simultanément. La production de composite bobiné filamentaire en grande quantité est aisée et nécessite peu de main-d'œuvre, ce qui permet de produire en grande quantité à moindre coût.

Convoluté

Alors que les machines à enroulement filamentaire utilisent de longues fibres de verre continues pour enrouler du verre imprégné de résine et former des tubes, les composites convolutés sont fabriqués à partir d'un tissu de verre tissé déjà imprégné de résine. Ce tissu pré-imprégné est enroulé autour d'un mandrin pour créer un tube, puis polymérisé pour durcir et former le composite. L'avantage d'utiliser un tissu de verre, plutôt que des fibres continues, réside dans la résistance du verre bidirectionnelle. Ceci confère au composite une résistance accrue pour les applications en traction et en compression.

Transfert de résine

Le moulage par transfert consiste à empiler ou à former le tissu de verre dans un moule selon une forme précise. Le tissu est ensuite imprégné de résine par un procédé de transfert. La résine est maintenue à une température spécifique dans une cuve, tandis que le tissu de verre est placé sous vide. La résine est alors injectée dans le vide, pénétrant de force dans les interstices entre les fibres de verre. Le composite est ensuite polymérisé et usiné pour obtenir la pièce finale.

Composite moulé

Les composites moulés utilisent des composés de moulage en vrac (BMC) pour former des pièces composites par moulage par injection ou par compression. Le BMC est composé de tissu de verre ou de fibres coupées mélangées à une résine. Ces composés sont placés ou injectés dans un moule, puis thermodurcis ou polymérisés sous l'effet de la température et de la pression. L'avantage des composites moulés réside dans leur capacité à produire rapidement des formes complexes en grande série.

Il existe de nombreuses façons de combiner la résine et le verre ; voici quelques techniques utilisées pour la fabrication de bouchons de fracturation composites. L’important est que le composite soit facilement usinable en petits morceaux. De plus, la combinaison de verre et de résine confère au matériau une densité de 1,8 à 1,9, ce qui permet d’extraire facilement les pièces du puits lors de l’usinage.

Matériau de glissement

Lors de la pose d'un bouchon composite, l'outil est ancré dans le puits à l'aide de mâchoires. Celles-ci sont constituées d'un cône associé à un coin. Le coin présente des arêtes vives et trempées qui, lorsqu'elles sont poussées vers le haut du cône, s'enfoncent dans le tubage, créant ainsi un ancrage capable de bloquer le bouchon et de résister à des forces supérieures à 90 tonnes (200 000 livres). Pour que les mâchoires s'enfoncent dans le tubage, les arêtes trempées ou le matériau utilisé doivent être plus durs que le tubage lui-même, dont la dureté est généralement d'environ 30 HRC.

Glissières composites avec inserts

La deuxième configuration la plus courante d'un slip est un corps composite avec des boutons trempés pour assurer l'ancrage.

Boutons métalliques

Certains bouchons d'oreille sont en métal, soit en fonte, soit en métal fritté. Les bouchons en métal fritté sont fabriqués par frittage de poudre métallique pour obtenir la forme souhaitée. Bien que le métal fritté puisse sembler plus facile à usiner, tout dépend de la poudre métallique utilisée, du traitement thermique et du procédé de fabrication.

Boutons en céramique

Certains bouchons composites utilisent un patin composite avec des pastilles en céramique pour assurer l'adhérence au boîtier. Bien que la céramique soit un matériau très dur, elle est également très cassante. Cette caractéristique permet aux pastilles en céramique de mieux se briser lors du fraisage que les pastilles métalliques. La céramique ayant une densité comprise entre 5 et 6, elle est légèrement plus facile à retirer lors du fraisage que les pastilles métalliques.

Capacité de fraisage par glissement

On se concentre tellement sur les temps de fraisage des bouchons composites que l'objectif principal de cette opération en est parfois oublié : extraire les bouchons du puits. Bien sûr, il est important d'effectuer l'opération rapidement et de réduire la taille des fragments. Cependant, même en fraisant rapidement le bouchon et en obtenant de petits débris, si l'on ne retire pas les résidus du puits, l'objectif n'est pas atteint. Choisir un bouchon muni de plaquettes ou de boutons métalliques compliquera l'extraction complète des résidus, du fait de la densité du matériau.

Les bouchons de pont et de fracturation composites de Vigor sont fabriqués à partir de matériaux composites de pointe et disponibles en fonte ou en composite, selon les spécifications du client. Nos produits ont été déployés avec succès sur les champs pétroliers en Chine et dans le monde entier, et ont reçu d'excellents retours de la part des utilisateurs. Soucieux de la qualité et de la personnalisation, nous veillons à ce que nos solutions répondent aux exigences spécifiques de chaque projet. Si vous êtes intéressé par la gamme de bouchons de pont ou les outils de forage de fond de puits de Vigor, n'hésitez pas à nous contacter pour obtenir de plus amples informations.

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