La tête de puits est la terminaison de surface critique d’un puits de forage. Il comprend plusieurs composants clés-à savoir la tête de tubage, la tête de tubage et l'arbre de Noël-qui fonctionnent ensemble pour suspendre les colonnes de fond de trou, sceller les espaces annulaires et contrôler la production. Une compréhension approfondie de cet équipement est essentielle pour garantir des opérations pétrolières et gazières sûres et efficaces.
Un aperçu technique complet de la China International Pipeline Conference fournit une ventilation détaillée de ces composants de tête de puits, de leurs fonctions, classifications et mécanismes d'étanchéité.
Système de tête de boîtier
La tête de tubage constitue la base de la tête de puits. Il s'agit d'une bobine ou d'un boîtier fixé au sommet de la colonne de tubage de surface. Ses rôles principaux sont de supporter le poids des trains de cuvelage suivants (caissons intermédiaires et de production) via des supports de cuvelage et de sceller les espaces annulaires entre ces trains de cuvelage.
- Fonctions clés de la tête de boîtier :
- Suspension:Supporte le poids de toutes les chaînes de boîtier intérieures grâce aux supports de boîtier.
- Soutien:Fournit une base pour le montage des obturateurs d'éruption (BOP) pendant le forage et de la tête de tube et de l'arbre pendant la production.
- Scellage:Fournit un joint étanche à la pression entre les différents anneaux du boîtier.
- Accéder:Offre des sorties latérales (ports) à diverses fins, telles que :
1. Surveillance de la pression dans les anneaux du boîtier.
2. Pompage de fluides (par exemple, boue tueuse, ciment) dans l'anneau.
3.Injecter des inhibiteurs de corrosion ou effectuer des opérations spéciales telles que la cimentation par compression.
Classification des têtes de boîtier :
Les têtes de tubage sont classées en fonction de plusieurs paramètres :
1.Par nombre de chaînes de caissons suspendues :
- Célibataire:Pour les puits peu profonds et à basse pression.
- Double:Le type le plus courant, utilisé pour les puits avec tubage intermédiaire et de production.
- Tripler:Utilisé dans les puits profonds à haute pression ou les puits d'exploration nécessitant plusieurs colonnes de tubage.
2.Par type de cintre :
- Type de slip (ou slip-et-scellé) :Utilise des languettes segmentées pour saisir et accrocher le boîtier. Commun pour les cordes de surface et intermédiaires.
- Type de mandrin (ou fileté) :Le boîtier est enfilé directement dans le cintre. Fournit une étanchéité robuste et fiable et est souvent utilisé pour les trains de cuvelage de production.
- Type soudé :Le cintre est soudé directement au boîtier.
3.Par connexion corporelle :À bride, à pince (moyeu) ou fileté.
- Supports de boîtier :
- Le support est le composant qui soutient réellement la colonne de tubage dans la tête de tubage.
- Cintres à mandrin :Le boîtier est enfilé sur le cintre. Ils offrent une butée positive et un excellent chemin d'étanchéité métal-à-métal. Ils sont couramment utilisés pour les boîtiers de production où une étanchéité fiable est primordiale.
- Cintres coulissants :Le cintre est constitué de glissières qui se coincent entre le corps de la tête du boîtier et le boîtier, le saisissant lorsque le poids est déposé. Ils sont rapides à installer et sont souvent utilisés pour les caissons de surface et intermédiaires.
- Mécanismes de scellement :Les joints entre le support et le corps de la tête de puits sont essentiels.
1. Joints en caoutchouc (par exemple, joints BT) :Alimenté par injection de graisse sous pression pour former un joint. Inclut souvent des ports de test pour vérifier l’intégrité du joint.
2. Joints métalliques-à- :Offrent une intégrité et une fiabilité maximales, en particulier dans les puits à haute-pression et haute-température (HPHT). Ils s'appuient sur des dimensions précises et des ajustements serrés pour créer une étanchéité lorsqu'ils sont alimentés mécaniquement ou par le poids.
Système de tête de tube
La tête de tube est installée au-dessus de la tête de boîtier la plus haute. Ses principales fonctions sont :
- Suspendez le tube :Il abrite le support de tubes, qui supporte l'ensemble du train de tiges de production et tout équipement de fond.
- Scellez l'anneau du tube-du boîtier :Il assure l'étanchéité à la pression-entre le tube et le boîtier de production.
- Composante de transition :Il sert de pièce de liaison entre la tête du boîtier en dessous et le sapin de Noël au-dessus.
- Fournir un accès latéral :La bobine de la tête de tubulure est dotée de sorties latérales (généralement à brides) qui permettent d'accéder à l'espace annulaire du tubage-pour des opérations telles que la circulation, la destruction ou la surveillance de la pression de l'espace annulaire.
Composants clés :
- Bobine de tête de tube :Le corps principal.
- Support de tube :Le dispositif qui atterrit dans la bobine pour soutenir le tube. Pour les puits offshore équipés de soupapes de sécurité souterraines (SSSV), le support est complexe, comportant des passages pour les conduites de commande hydrauliques et les câbles électriques (pour les ESP), qui doivent être scellés de manière fiable.
- Vis de verrouillage :Utilisé pour verrouiller le support de tube en place, empêchant tout mouvement vers le haut dû à des pressions élevées ou à une dilatation thermique.
Arbre de Noël
L'arbre de Noël est l'assemblage final de vannes, de bobines et de raccords installés au-dessus de la tête du tube. Il s'agit du principal point de contrôle du puits, gérant la production, fournissant l'accès pour les interventions sur le puits et permettant la fermeture-.
Fonctions principales :
- Production de contrôle :Régule et dirige le flux d'hydrocarbures du puits.
- Fournir une fonctionnalité d'arrêt- :Les vannes principales et les vannes à ailettes peuvent isoler le puits.
- Autoriser l'accès :Fournit un conduit pour les opérations d'intervention sur les puits telles que le câble, les tubes enroulés ou le slickline.
- Surveillez bien :Ports pour jauges de pression et de température.
- Protéger l'environnement :Agit comme la dernière barrière contre la libération incontrôlée.
Classification:
1.Par Configuration :
- Conventionnel (ou Modulaire) :Assemblé à partir de vannes et de raccords à brides individuels. Commun sur terre.
- Intégrale (ou Bloc) :Plusieurs vannes (par exemple, vanne principale, vanne à ailettes, vanne à écouvillon) sont combinées en un seul bloc forgé. Cela réduit la taille, le poids et les chemins de fuite potentiels, ce qui le rend idéal pour les plates-formes offshore et les applications sous-marines.
2.Par nombre de chaînes de tubes :
- Arbre d'achèvement unique :Pour puits avec une seule colonne de tubage.
- Arbre à double complétion :Plus grand et plus complexe, utilisé pour les puits où deux colonnes de tubage distinctes produisent indépendamment à partir de deux zones différentes. Nécessite un cintre à double tube.
- Arbre de triple achèvement :Un assemblage encore plus complexe pour des applications spécialisées impliquant trois chaînes de production distinctes.
3.Par application :Arbres standards pour producteurs de pétrole ou de gaz, injecteurs d'eau ou de gaz et systèmes de levage artificiel (ESP, gas lift, etc.).
Éléments clés d'un arbre de Noël :
- Vanne principale :La vanne d'isolement primaire, la plus proche de la tête du tube. Habituellement, il y en a deux (vannes principales supérieure et inférieure) pour la redondance.
- Vanne à ailettes (ou vanne à ailettes de débit) :La vanne sur la sortie latérale qui contrôle le débit vers la ligne de production.
- Valve à écouvillon :La vanne verticale tout en haut, utilisée lors des opérations d'intervention filaire.
- Étouffer:Un dispositif utilisé pour contrôler le débit en créant une chute de pression. Il gère le rythme de production en ajustant la zone de flux. Les starters peuvent être fixes (avec grains interchangeables de diamètres spécifiques) ou réglables (orifice variable).
- Clapet anti-retour (ou clapet anti-retour-) :Souvent installé en aval du starter pour empêcher le flux inverse de la ligne de production vers le puits.
- Manomètres :Pour surveiller la pression du tube (en amont de la vanne principale) et la pression du boîtier (depuis la sortie côté tête de tube).
L'assemblage de la tête de puits-depuis la tête de tubage de base et ses supports, en passant par la tête de tubage, jusqu'à l'arbre de Noël de contrôle-est un système d'ingénierie sophistiqué. Chaque composant est conçu pour remplir des fonctions spécifiques et critiques liées à la suspension du poids, au confinement de la pression et au contrôle du débit. Une compréhension approfondie de ces composants, de leurs mécanismes d'étanchéité et de leurs rôles opérationnels est fondamentale pour toute personne impliquée dans le forage, la complétion, la production ou l'intervention sur un puits, car elle garantit la sécurité, l'intégrité et la productivité du puits tout au long de son cycle de vie. Pour des informations plus détaillées, n'hésitez pas à contacter l'équipe Vigor pour des informations plus détaillées sur le produit.
