Chaque système de tête de puits de surface dépend de la bobine de tubage pour effectuer trois tâches à la fois : suspendre le poids du train de tubage, sceller l'espace annulaire entre les trains de tubage successifs et fournir une plate-forme structurelle pour les obturateurs d'éruption pendant le forage. La tête du tubage constitue le premier point de suspension en surface ; chaque bobine de boîtier empilée au-dessus supporte la chaîne suivante et ajoute une interface d'étanchéité pour son anneau. Une bobine qui ne parvient pas à maintenir la pression ou la charge de suspension transforme la tête de puits elle-même en le point le plus faible de l'enveloppe de production. Alors que les opérateurs standardisent les composants évalués à 10 000- et 15 000-psi pour les développements à haute pression et à haute température, la conception des bobines de tubage est devenue un objectif central de l'ingénierie des têtes de puits.
Configuration de la bobine de boîtier et géométrie de l'alésage
Le corps de la bobine est un anneau forgé avec un alésage droit qui accueille le support de tubage et un épaulement d'atterrissage à 45 degrés qui transmet le poids de la corde dans le corps de la tête de puits. L'épaulement incliné évite les charges dans les coins pointus typiques des profils carrés et protège les zones d'étanchéité contre les dommages pendant que les outils traversent la tête de puits. Les alésages sont dimensionnés de 7-1/16 pouces à 21-1/4 pouces, avec des connexions à bride de 11 pouces, 13-5/8 pouces et 16-3/4 pouces pour correspondre à la pile de forage ci-dessus. Dans une séquence de forage typique, les bobines s'empilent progressivement à mesure que le programme de tubage passe d'un tube de surface de 20 pouces à des colonnes intermédiaires de 13-3/8 pouces et de 9-5/8 pouces.
Les configurations à simple-clouage et à double-clouage prennent en charge les têtes de puits à anneau simple- et double-anneau.
Les sorties de canalisation-, cloutées et à brides étendues- fournissent un accès annulaire pour la surveillance et la circulation.
Sélection des matériaux et pressions nominales
Les bobines de boîtier sont généralement usinées à partir d'acier faiblement allié AISI 4130-sous forme forgée intégrale, offrant une résistance à travers-épaisseur sans joints de soudure dans l'enceinte de pression. API Spec 6A définit des classes de pression allant de 2 000 psi à 15 000 psi de pression de service, avec des classes standard de 2 000, 3 000, 5 000, 10 000 et 15 000 psi, et le même composant est également régi par la norme ISO 10423. Les classes de matériaux de AA à FF couvrent les applications douces, légèrement corrosives et acides, tandis que les classes de température L à Service U de moins 60 degrés Fahrenheit à 250 degrés Fahrenheit, avec des classes supplémentaires pour les applications à température élevée-. Les niveaux de spécification allant de PSL 1 à PSL 3G définissent l'étendue de la vérification de la conception et du contrôle qualité appliqués lors de la fabrication.
Joint de bobine de boîtier et interface de suspension
L'intégrité de la pression au niveau de la face de la bobine repose sur des joints annulaires métalliques de type - R-pour les classes de pression inférieures et de type BX-pour un service à haute-pression - comprimés entre les brides de la bobine. Les rainures des joints annulaires sont usinées selon des tolérances serrées et vérifiées avec des jauges coniques, car une rainure endommagée peut détruire même un joint correctement sélectionné. Le support de boîtier atterrit sur l'épaule avec un pack en élastomère - alimenté par le poids du train de boîtier lui-même, et des vis de verrouillage fixent le support après l'atterrissage. Un profil de valve anti-retour-peut être usiné sous le siège du support, permettant de sécuriser le puits avant que la pile d'obturateurs anti-éruption ne soit retirée pendant l'achèvement. Les sorties latérales sont taraudées avec des filetages VR afin que des vannes à vanne puissent être fixées pour une surveillance annulaire pendant le forage et la production.
Application en HPHT et Sour Service
Pour les puits produisant du sulfure d'hydrogène, les matériaux des bobines et les joints sont spécifiés selon les exigences NACE MR0175/ISO 15156, avec les classes de matériaux EE et FF utilisées pour les flux contenant du H2S-. Les complétions de fracturation imposent des exigences supplémentaires aux bobines de tubage, car les pressions de traitement peuvent approcher la pression de service nominale de la tête de puits. Les pressions de traitement pour les campagnes de fracturation modernes approchent régulièrement 10 000 psi ou plus, de sorte que le tiroir et ses sorties doivent être conçus dès le départ en tenant compte du calendrier de fracturation.
Les configurations à double-achèvement nécessitent des bobines avec plusieurs orientations de sortie pour accéder aux deux anneaux.
Les sorties à brides étendues-fournissent la rigidité structurelle nécessaire pour les arbres de fracturation de gros-arbres.
De l'épaulement de suspension à 45-degrés au joint de bride métallique-à-métallique, chaque choix de conception dans une bobine de tubage sert un seul objectif : maintenir intacte l'enceinte de pression du puits depuis le forage jusqu'à l'abandon. Avec des programmes de tubage de plus en plus lourds et des pressions de traitement croissantes, la marge d'ingénierie intégrée à ces composants n'a jamais eu autant d'importance. Pour plus d'informations, veuillez contacter China Vigor au info@vigorpetroleum.com ou appeler le +0086 29 81161513.
