Les risques d'écoulement incontrôlé dans une tête de puits sont très élevés, c'est pourquoi une vanne souterraine est utilisée pour éviter ce problème et peut empêcher les dommages dans une tête de puits. Les vannes souterraines sont soit du type à clapet à bille, soit du type à clapet et elles peuvent être soit récupérables par tube, soit par câble. Ces vannes doivent être installées correctement afin de protéger les têtes de puits. Ces vannes fermeraient automatiquement le puits en cas de problème avec l'équipement de surface. Les vannes souterraines peuvent empêcher l’écoulement incontrôlé d’hydrocarbures vers la surface. Les soupapes de sécurité souterraines contrôlées en surface sont contrôlées depuis la surface en appliquant et en relâchant une pression hydraulique sur la soupape.
La plupart des puits sont équipés d'une soupape de sécurité de surface et d'une soupape de sécurité souterraine contrôlée en surface. Le principal moyen de fermeture du puits est la soupape de sécurité de surface et le moyen secondaire sera la soupape de sécurité souterraine contrôlée en surface.
Quels types de puits nécessitent une soupape de sécurité souterraine ?
Puits de production de pétrole et de gaz offshore
Puits de production et d’injection de gaz terrestres
Puits en zone sismique
Il doit être installé dans les puits offshore et les puits d'injection de gaz
Puits de pétrole/gaz corrosif à écoulement terrestre
Où doit-on installer une soupape de sécurité souterraine dans une tête de puits et comment installer une soupape souterraine ?
Ces vannes doivent être installées sur toutes les installations de tuyauterie ouvertes sur la zone contenant des hydrocarbures.
Il doit être installé sur toutes les installations de tubes capables d'un écoulement naturel.
Les soupapes de sécurité souterraines peuvent être installées et récupérées par câble ou par pompage. Le type le plus courant est le câble récupérable et il est placé dans un raccord d'atterrissage ou sur un dispositif de verrouillage coulissant. La soupape de sécurité souterraine sera fixée à un mandrin situé, verrouillé et scellé à l'intérieur du raccord d'atterrissage. Un raccord de débit doit s'étendre à au moins trois pieds au-dessus et au-dessous du raccord d'atterrissage. Généralement, ce type de vanne fonctionne s'il y a une augmentation de la chute de pression à travers la cale ou une diminution de la pression du tube, ce qui entraînerait la fermeture de la vanne. Les soupapes de sécurité souterraines sont réglées pour se fermer à des vitesses supérieures aux taux de production normaux, ce qui est réalisé en installant des entretoises et des étranglements dans la vanne. Si des entretoises ou des starters inappropriés sont installés, la vanne ne se fermera pas à la vitesse requise. La profondeur à laquelle les soupapes de sécurité sont installées est liée au puits, à l'environnement comme en mer ou à terre, aux caractéristiques de production, ainsi qu'aux caractéristiques des soupapes de sécurité.
Quelles sont les exigences pour une soupape de sécurité de surface ?
La barrière anti-écoulement des tubes doit être réalisée lorsque cela est nécessaire
Il doit être capable d'effectuer la fermeture de sécurité conformément à la commande
Il doit pouvoir résister à la pression maximale du réservoir en position fermée
La chute de pression doit être moindre pendant la production
En position fermée, capacité de pompage
Comment fonctionne la soupape de sécurité souterraine et quels sont ses types ?
Une soupape de sécurité souterraine fonctionnerait s'il y avait un changement dans les conditions de fonctionnement au niveau de la soupape afin d'effectuer le mécanisme de fermeture. Ces vannes sont pour la plupart des vannes à clapet unidirectionnelles et elles sont orientées de manière à ce que le clapet s'ouvre vers le bas si la pression est appliquée vers le haut. Le clapet d'une soupape de sécurité ne peut s'ouvrir que vers le bas, il peut rester fermé, ce qui rend la soupape souterraine infaillible. Afin d'ouvrir la vanne, un signal hydraulique est envoyé depuis le panneau de commande de surface, la pression hydraulique ouvrirait les clapets de cette vanne et la vanne se fermerait s'il n'y a pas de pression hydraulique. Il existe deux modèles de soupape de sécurité souterraine.
Type de vitesse
La soupape de sécurité souterraine de type vitesse possède un orifice interne et celui-ci sera spécialement dimensionné en fonction des caractéristiques d'écoulement du puits. Ce type de soupape de sécurité serait donc normalement ouvert et se fermerait s'il y avait une augmentation du débit à travers l'orifice. Donc, dans ce cas, il y aura une chute de pression ou une pression différentielle à travers la vanne qui provoquera sa fermeture. Cette vanne se rouvrirait si la pression était égalisée à travers la vanne.
Soupape basse pression
Il existe un autre type de vanne souterraine appelée vanne à gaz ou vanne basse pression. Ces vannes sont normalement fermées et la pression de fond du trou doit être supérieure à la valeur de pression prédéfinie pour que la vanne reste ouverte. Si le débit du puits devient trop élevé et que la pression au fond du trou tombe en dessous de la valeur prédéfinie de la vanne, celle-ci se fermera automatiquement. La vanne peut être ouverte en appliquant une pression sur le train de tubes. Ainsi, la vanne souterraine ne fonctionnerait correctement que si le puits est capable de s'écouler à des débits suffisants pour fermer la vanne.
Qu'est-ce qu'une soupape de sécurité souterraine à commande de surface ?
Ce type de soupapes de sécurité est commandé hydrauliquement depuis la surface et ces vannes fermeraient automatiquement le puits en cas de panne ou de dommages à l'équipement de la tête de puits, aux installations de production ou aux conduites d'écoulement. Ces vannes sont conçues de manière à pouvoir fournir une large gamme de protection et ne sont pas affectées par les changements de débit. Ces vannes sont contrôlées uniquement par les variables que le système surveille, la plupart du temps des pilotes sont installés pour vérifier toutes les conditions variables en cas de catastrophe ou de tout événement en dehors des limites prédéterminées et ainsi le puits est fermé automatiquement.
Quel est le type de soupape de sécurité à commande de surface ?
Vanne récupérable par câble
Le fonctionnement de cette soupape se fait en utilisant la pression hydraulique de la surface, il y aura une ligne de commande qui s'étend jusqu'à la profondeur de la soupape de sécurité. La perte de pression hydraulique entraînera la fermeture de la vanne. Il y aura des dispositifs de surveillance liés au système de sécurité souterrain. Chacun de ces dispositifs de surveillance sera relié au système de sécurité souterrain. Ces dispositifs de surveillance seront configurés pour surveiller divers paramètres d'écoulement et d'arrêt et fermeront la vanne en cas de situation dangereuse.
Comme son nom l'indique, cette vanne fonctionne sur câble et est installée dans un raccord d'atterrissage spécial pour soupape de sécurité. Le raccord d'atterrissage spécial de la vanne est constitué d'une partie de la chaîne de complétion. Une conduite de commande fixée à la chaîne de complétion par des pinces fournira une pression hydraulique pour actionner la vanne ouverte.
Valve récupérable pour tube
La plupart des puits de gaz utilisent des vannes récupérables et leur diamètre intérieur est le même que celui du tube. Ce type de soupape de sécurité est plus robuste et possède un bon diamètre d'écoulement interne, grâce à quoi les turbulences seront diminuées et la capacité de production pourra être augmentée. Afin d'ouvrir la vanne, une pression hydraulique est utilisée et celle-ci sera appliquée à la vanne à l'aide d'une ligne de commande et la ligne de commande sera fixée à la chaîne de complétion au moyen d'une pince spéciale. Le principal avantage de cette vanne est qu'elle fournit un débit sans restriction à travers le clapet ou le robinet à tournant sphérique.
Quels sont les facteurs qui pourraient provoquer la défaillance des soupapes de sécurité souterraines ?
Rupture de piston et fuite dans les soupapes
Concassage de ligne de contrôle
Échec de l'épissure de la ligne de contrôle
Dommages à la vanne
Quels sont les avantages d’une soupape de sécurité enterrée ?
Il peut être utilisé pour éviter les explosions
Il assurera la protection des actifs environnementaux et du personnel
Cela peut prévenir les dommages dans les têtes de puits
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