Une tête de puits est le composant à la surface d'un puits de pétrole ou de gaz qui fournit l'interface structurelle et contenant la pression pour l'équipement de forage et de production.
L'objectif principal d'une tête de puits est de fournir le point de suspension et les joints de pression pour les colonnes de tubage allant du fond du puits jusqu'à l'équipement de contrôle de pression de surface.
Lors du forage d'un puits de pétrole, la pression de surface est contrôlée par un obturateur anti-éruption (BOP). Si la pression pendant le forage n'est pas contrôlée par la colonne de fluide de forage, les tubages, la tête de puits et le BOP, une éruption du puits peut se produire.
Une fois le puits foré, il est complété pour établir une interface avec la roche réservoir et un canal tubulaire pour les fluides du puits. Le contrôle de la pression de surface est assuré par un arbre de Noël installé au sommet de la tête de puits, avec des vannes d'isolement et des dispositifs d'étranglement pour contrôler le débit des fluides du puits pendant la production.
Les têtes de puits sont généralement soudées à la première colonne de tubage, cimentées en place pendant le forage, pour former une structure intégrale du puits. Pour les puits d'exploration qui sont ensuite abandonnés, la tête de puits peut être récupérée pour être remise en état et réutilisée.
En mer, une tête de puits située sur la plate-forme de production est appelée puits de surface, et si elle est sous l'eau, un puits sous-marin ou puits de boue.
Spécification de conception
Les spécifications de l'industrie pétrolière pour les systèmes de tête de puits (matériaux, dimensions, procédures d'essai et pressions nominales, etc.) sont les suivantes :
API 6A, Spécification pour les équipements de tête de puits et d'arbre de Noël
ISO 10423, Équipement pour têtes de puits et arbres de Noël
Que sont les valves d'arbre de Noël ?
Les vannes en forme d'arbre de Noël sont un système de vannes, d'étrangleurs, de bobines et de compteurs qui, sans surprise, ressemblent à un arbre de Noël. Il est important de noter que les vannes en forme d'arbre de Noël sont séparées des têtes de puits et constituent le pont entre ce qui se passe sous le puits et ce qui se passe au-dessus du puits. Elles sont placées au-dessus des puits après le début de la production pour diriger et contrôler le produit hors du puits.
Ces vannes remplissent également de nombreuses autres fonctions, telles que la décharge de pression, l'injection de produits chimiques, la surveillance des équipements de sécurité, les interfaces électriques pour les systèmes de contrôle, etc. Elles sont généralement utilisées sur les plates-formes pétrolières offshore comme les puits sous-marins, ainsi que sur les arbres de surface. Cette gamme de composants est nécessaire à l'extraction en toute sécurité du pétrole, du gaz et d'autres ressources en combustible dans les profondeurs de la terre, fournissant un point de connexion central pour tous les aspects du puits.
L'image ci-dessus montre un arbre de Noël simple avec 5 valves, mais des configurations beaucoup plus complexes existent souvent. La plupart des valves d'arbre de Noël sont fabriquées sur mesure, ce qui rend difficile d'expliquer le fonctionnement de toutes les valves d'arbre de Noël.
Vanne principale inférieure
La vanne principale inférieure est une vanne utilisée pour limiter le débit dans l'arbre de Noël depuis la tête de puits. Elle est actionnée manuellement dans la plupart des cas et est maintenue dans une position restreinte, partiellement ouverte pendant la production.
Vanne principale supérieure
La vanne principale supérieure est une mesure de sécurité en cas de panne de la vanne principale inférieure ou si des travaux de maintenance doivent être effectués sur le sapin de Noël. Il s'agit souvent d'une vanne télécommandée qui se ferme automatiquement lorsque le signal de sécurité est donné pour empêcher tout écoulement vers le sapin de Noël.
Vanne d'arrêt d'aile
La vanne à ailettes est une autre vanne à commande manuelle qui constitue le point de connexion pour l'injection. Des fluides tels que des inhibiteurs de corrosion, du méthanol, des formulations de déshydratation, etc. peuvent être injectés via cette vanne. Elles sont également connues sous le nom de vannes à bras latéral ou de vannes à ailettes secondaires.
Soupape d'aile de production + starter
La vanne d'aile de production, souvent située à 180 degrés de la vanne d'aile de coupure, est un composant à commande automatique qui nécessite une pression hydraulique positive pour rester ouvert. Elle empêche l'injection/le débit vers le puits en cas d'urgence ou de maintenance et est souvent associée à un étrangleur pour contrôler le débit et la pression du puits. Ce étrangleur est considéré comme le « robinet » à partir duquel le carburant s'écoule, le contrôle du débit est donc très important pour ce composant.
Valve à écouvillon + capuchon et manomètre
La vanne à écouvillon est une autre vanne à commande manuelle qui permet un accès vertical direct au puits de forage pour une intervention sur le puits. Le bouchon en T et la jauge sont des indicateurs visuels de la vanne ouverte ; par exemple, si la vanne d'arrêt est ouverte et que la vanne à écouvillon est fermée, la jauge doit indiquer 0 psig (aucune pression), et si la vanne d'aile de production est ouverte et que l'écouvillon est ouvert, la pression doit indiquer la valeur spécifiée par le fabricant du puits. Elles peuvent également inclure des vannes de température numériques et d'autres systèmes de surveillance pour assurer la sécurité du puits, car trop de vannes manuelles laissent place à l'erreur de l'opérateur.
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