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1 17 ا لصفحة P a g e 17 املركز الوطين للتقويم واالمتحانات والتوجيه االمتحان الوطني الموحد للبكالوريا ا لدورة اال تسددراية 2O16 - املوضوع - RS45 المادة الشعبة أو ا لمسلك مدة اإلنجاز المعامل 4 8 CONSTITUTION DE L’EPREUVE • Volet 1 : Présentation de l’épreuve et grille de notation : Page 1/17. • Volet 2 : Présentation du support : Pages 2/17 et 3/17. • Volet 3 : Substrat du sujet : Pages de 3/17 à 12/17. - Situation d’évaluation n° 1 : Pages 3/17 et 4/17. - Situation d’évaluation n° 2 : Page 4/17. - Situation d’évaluation n° 3 : Page 4/17. - Documents réponses (DREP) : Pages de 5/17 à 12/17. « A rendre par le candidat » • Volet 4 : Ressources (DRES) : Pages de 13/17 à 17/17. VOLET 1 : PRESENTATION DE L’EPREUVE • Système à étudier : Dispositif de serrage et de desserrage des tiges de forage • Durée de l’épreuve : 4 h • Coefficient : 8 • Moyen de calcul autorisé : Calculatrice non programmable • Documents autorisés : Aucun GRILLE DE NOTATION : TOTAL : ……………..…. /80 POINTS Situation d’évaluation 1 Tâche Question Note 11 a 1,5 pt b 1,5 pt c 2,5 pts d 2 pts 12 a 2 pts b 4 pts c 2 pts 13 a 1pt b 1pt c 1pt d 1pt 14 a 2 pts b 1pt c 1,5 pt Total : 24 pts Situation d’évaluation 2 Tâche Question Note 21 a 0,5 pt b 1 pt c 1 pt d 2,5 pts 22 a 1 pt b 1 pt c 1pt d 1pt 23 a 3 pts b 1 pt c 1 pt Total : 14 pts Situation d’évaluation 3 Tâche Question Note 31 a 2 pts b 3 pts c 3 pts 32 a 1,5 pt b 2 pts c 6 pts 33 a 2 pts b 2,5 pts c 2 pts d 2 pts e 2 pts f 2 pts g 2 pts 34 a 4 pts b 6 pts Total : 42 pts 2 17 االمتحان الوطني ال موحد للبكالوريا- الدورة اال ستدراكية 2016 - الموضوع - مادة :علوم المهندس – شعبة العلوم والتكنولوجيات مسلك العلوم والتكنولوجيات الميكانيكية RS 45 الصفحة 71 VOLET 2 : PRESENTATION DU SUPPORT Sur les sites de forage de puits de pétrole, l’opération d’assemblage des tiges de forage se fait manuellement à l’aide d’une clé spéciale. Une société de forage s’est rendue compte d’un ensemble d’inconvénients concernant le mode d’assemblage manuel des tiges de forage à savoir : – L’opération est fatigante pour les ouvriers ; – Le serrage n’est pas toujours efficace ; – La durée consacrée à cette opération est assez longue. Cette société a chargé son bureau d’études pour chercher des solutions à ces inconvénients en tenant compte des contraintes suivantes : – L’encombrement : le dispositif de serrage et desserrage doit être placé à proximité des tiges de forage à assembler (figure 1) ; – L’effort de serrage : doit être suffisamment puissant ; – L’angle de rotation de la clé spéciale doit être limité : ne doit pas dépasser 60°. Le bureau d’études a opté pour un « dispositif de serrage et de desserrage des tiges de forage » utilisant l’énergie hydraulique. (voir détail figures 2 et 3 page 3/17) Le système conçu est composé essentiellement de deux parties (DRES pages 13/17 et 14/17) : – Un ensemble constitué principalement des éléments suivants : • Un vérin hydraulique double effet (10, 13, 14, 25, 29, etc.) ; • Deux poulies (19 et 22) ; • Un câble (21). – Un groupe hydraulique constitué principalement des éléments suivants : • Un moteur électrique triphasé (M) ; • Un réducteur à engrenages (R) ; • Une pompe hydraulique (P). Après avoir fixé le dispositif de serrage et de desserrage des tiges de forage sur le derrick (figure 1), l’ouvrier accroche le câble au bout de la clé spéciale (figures 2 et 3 page suivante). Derrick Dispositif de serrage et de desserrage des tiges de forage Tige de forage Figure 1. Site de forage (Support fixe) 3 17 االمتحان الوطني ال موحد للبكالوريا- الدورة اال ستدراكية 2016 - الموضوع - مادة :علوم المهندس – شعبة العلوم والتكنولوجيات مسلك العلوم والتكنولوجيات الميكانيكية RS 45 الصفحة 71 figure 2 figure 3 Poulie supérieure Dispositif de serrage et de desserrage des tiges de forage Câble Clé spéciale Tiges de forage à assembler Piston Tige du vérin Poulie inférieure Support fixe (Derrick) Bout fileté Bout taraudé (Cas de serrage) Tige de forage (Cas de desserrage) Câble Vues de dessus des positions de la clé spéciale et des tiges de forage Clé spéciale L’huile sous pression, venant d’un groupe hydraulique piloté à partir d’un boîtier de commande (DRES page 14/17), pousse le piston à une forte pression, ce qui provoque, grâce à la tige du vérin, le déplacement de la poulie inférieure qui applique une force importante sur le câble et, par la suite, sur la clé spéciale assurant ainsi le serrage et le desserrage des tiges de forage selon la position de la clé spéciale (figure 3). L’objectif de cette étude est : – de vérifier les performances du dispositif de serrage et de desserrage des tiges de forage proposé par le bureau d’études (B.E) ; – d’assurer sa maintenance préventive ; – de proposer quelques solutions constructives ; – de préparer la production de quelques pièces du dispositif de serrage et de desserrage des tiges de forage. VOLET 3 : SUBSTRAT DU SUJET Situation d’évaluation n°1 : Afin d’assurer un serrage efficace des tiges de forage, l’effort exercé par le câble sur la clé spéciale doit être suffisant. Ceci se traduit, entre autres, par l’assurance, grâce à un groupe hydraulique, d’une pression convenable au niveau du vérin hydraulique. Pour cela, on vous demande d’effectuer les tâches suivantes : Tâche 11 : Avant tout, il est indispensable de comprendre le fonctionnement du dispositif de serrage et de desserrage des tiges de forage. En utilisant les DRES pages 13/17 et 14/17, répondre aux questions du DREP page 5/17. Tâche 12 : Dans le but d’étudier le fonctionnement du groupe hydraulique du dispositif de serrage et de desserrage des tiges de forage (DRES page 14/17), on vous demande de répondre aux questions du DREP page 6/17. Tâche 13 : Afin d’assurer un serrage efficace des tiges de forage en appliquant un effort suffisant sur la clé spéciale, une étude préliminaire a montré qu’il faut avoir une pression Pv= 120 bar à l’entrée du vérin hydraulique (DRES page 14/17). Aussi, parmi les éléments qui participent à la transmission de cet effort on trouve le câble. Il faut donc tenir compte de ceci lors du choix de ce dernier. Pour cela, répondre aux questions du DREP page 7/17. 4 17 االمتحان الوطني ال موحد للبكالوريا- الدورة اال ستدراكية 2016 - الموضوع - مادة :علوم المهندس – شعبة العلوم والتكنولوجيات مسلك العلوم والتكنولوجيات الميكانيكية RS 45 الصفحة 71 Tâche 14 : L’objectif de cette tâche est de déterminer la puissance mécanique du moteur électrique (M) à utiliser pour entraîner la pompe (P) du groupe hydraulique fournissant l’énergie nécessaire au serrage et au desserrage des tiges de forage par la clé spéciale. Pour cela et en utilisant les DRES pages 14/17 et 15/17, répondre aux questions du DREP page 7/17. Situation d’évaluation n°2 : L’effort de serrage ou de desserrage des tiges de forage qui doit être suffisant est l’une des contraintes de fonctionnement qui ont conduit le bureau d’études à concevoir les différents éléments constituant ce dispositif. Vous êtes amenés à vérifier les caractéristiques de certains constituants technologiques afin de valider leur choix et de représenter quelques solutions constructives. Dans ce cadre, on vous demande de réaliser les tâches suivantes : Tâche 21 : L’axe long inférieur 30 participe à la transmission de l’effort de serrage engendré par le vérin hydraulique (DRES pages 13/17 et 14/17). Il est sollicité à une contrainte de cisaillement sous l’action de la poulie inférieure 19. Il convient donc de vérifier sa résistance au cisaillement afin de lui éviter une éventuelle rupture. Pour cela, répondre aux questions du DREP page 8/17. Tâche 22 : Pour assurer un serrage suffisant des tiges de forage, une étude préalable a montré que le débit volumique minimal nécessaire est Qv = 2,05.10-3 m3/s. L’objectif de cette tâche est de vérifier si le réducteur à engrenages (R), intercalé entre le moteur électrique (M) et la pompe hydraulique (P) (DRES pages 14/17, 15/17 et 16/17), permet d’atteindre cette performance attendue, c’est-à-dire, assurer le débit volumique Qv. Pour ce faire, répondre aux questions du DREP page 8/17. Tâche 23 : Le bureau d’études propose le guidage en rotation de l’arbre de sortie 55 du réducteur à engrenages à l’aide de deux roulements à une rangée de billes à contact radial 53 et 62 (DRES page 16/17). Á ce propos, répondre aux questions des DREP pages 8/17 et 9/17. Situation d’évaluation n°3 : Vu l’usure fréquente prévue des poulies (supérieure et inférieure DRES page 13/17) uploads/Management/ bac-2016-si-rattrapage-stm.pdf