Une tête de boîtier de 13-5/8 pouces, 5 000 psi boulonnée à un tiroir de boîtier de 10 000 psi est une inadéquation qui apparaît lors du premier test de pression, et non dans le catalogue. C’est là que commencent la plupart des problèmes de têtes de puits : au niveau d’une face de bride où des pièces de différentes valeurs nominales, classes de matériaux ou plages de température ont été assemblées en supposant qu’elles s’adapteraient.
Les systèmes de tête de puits conventionnels restent la bonne réponse pour la plupart des puits terrestres, des reconditionnements et des plates-formes en eaux peu profondes. Leur force est la modularité. Chaque barrière de pression est un composant distinct, évalué indépendamment et remplaçable indépendamment, de sorte que la pile peut être spécifiée étape par étape à mesure que le puits est foré et réparé une pièce à la fois.
Le coût de cette flexibilité est la hauteur, le poids, davantage de brides et davantage de chemins de fuite potentiels. Ce qui suit est la manière dont le système est construit, comment le spécifier et où il gagne ou perd par rapport à une tête de puits compacte.
Ce qui compte en tant que système de tête de puits conventionnel
Un système de tête de puits conventionnel est un empilement de composants sous pression séparés et boulonnés ensemble – une tête de tubage, une ou plusieurs bobines de tubage, une bobine de tête de tubage et un arbre de Noël – chacun avec sa propre pression nominale API 6A, sa propre classe de température et sa propre classe de matériaux.
Le terme sépare cette architecture d'une tête de puits compacte ou monobore, où les mêmes barrières sont usinées dans des corps moins nombreux et plus grands. Dans une pile conventionnelle, chaque composant est construit autour du tubage ou du train de tubes qu'il supporte et scelle, de sorte que l'ensemble se comporte comme un système : la pression de service est réglée par le maillon le plus faible, et non par la partie la plus solide.
| Composant | Rôle dans la pile | Préciser par |
|---|---|---|
| Tête de boîtier | Atterrit et scelle le revêtement de surface et transporte tout ce qui est boulonné au-dessus | Taille et poids du boîtier, taille et calibre de la bride supérieure, sorties |
| Support de boîtier | Suspend la chaîne de tubage suivante et scelle l'espace annulaire entre les chaînes | Type de glissement ou de mandrin, capacité de charge, matériau du joint |
| Bobine de boîtier | Ajoute une barrière et une sortie par chaîne à mesure que le puits s'approfondit | Nombre de bobines, alésage, disposition des sorties, augmentation du calibre |
| Bobine de tête de tube | Déplace la pile du perçage à la fin et soutient le cintre | Complétion simple ou double, dégagement ESP, prises |
| Cintre pour tubes | Suspend les tubes de production et scelle l'anneau entre le tube et la tête | Type à mandrin ou à glissement, joint élastomère ou métallique, variante ESP |
| Arbre de Noël | Contrôle de la pression finale : vannes principales, à battants et à écouvillon ainsi qu'un starter | Disposition des soupapes, type de starter, calibre, matériau des garnitures |
Comment la pile est construite, étape par étape
Les systèmes de tête de puits conventionnels sont assemblés dans l’ordre dans lequel le puits est foré, et chaque nouvelle bobine doit avoir une cote au moins aussi élevée que celle située en dessous. Tout autre ordre crée une barrière plus faible que le puits qu’il est censé contrôler.
La tête de boîtier et son support
La tête de tubage est l'ancre de l'ensemble : elle se pose sur le tubage de surface, porte tout ce qui est boulonné au-dessus et assure les premières sorties pour les retours, la surveillance ou une starter line. Un trou de surface commence généralement par un corps de 13 3/8 pouces ou 20 pouces évalué entre 2 000 et 5 000 psi, augmentant jusqu'à 10 000 psi pour les programmes plus profonds ou à pression plus élevée. Le cintre à l'intérieur se glisse sur le boîtier lorsqu'il est abaissé ou est un type de mandrin constitué sur la corde ; les cintres coulissants conviennent aux cordes qui doivent être coupées et posées, tandis que les cintres à mandrin offrent une étanchéité plus contrôlée là où l'intégrité de la pression compte plus que la vitesse de fonctionnement.
Tête de cuvelage Csg pour ensembles de têtes de cuvelage de tête de puits Entrée du produit de tête de tubage Csg sous les assemblages de tête de tubage de tête de puits ; utile pour l'identification et l'enquête, tandis que le texte à proximité traite de l'ancrage, des cintres et des barrières de pression empilées. Voir le produit → Bobines de boîtier et augmentation de la pression
Chaque bobine boulonnée ajoute une barrière et une sortie, ce qui permet à la pile de croître avec le puits. Une séquence terrestre peut aller d'une tête de boîtier de 13-5/8 pouces, 5 000 psi à une bobine de 11 pouces, 10 000 psi et jusqu'à une tête de tube de 7-1/16 pouces, 15 000 psi, mais la commande suit le programme de boîtier plutôt qu'un catalogue. Chaque étape est normalement testée à 1,5 fois sa pression de service nominale avant le forage de la section de trou suivante, et la mire de test appartient au dossier du puits aux côtés des certificats de matériaux.
Conventionnel ou compact : choisir sur des chiffres réels
Les piles conventionnelles coûtent moins cher par composant et peuvent être réparées sur place, tandis que les têtes de puits compactes permettent d'économiser du temps sur les plates-formes et de l'espace sur le pont. Le vainqueur dépend du nombre de puits forés et de la capacité de levage disponible.
| Facteur | Pile conventionnelle | Tête de puits compacte |
|---|---|---|
| Architecture | Corps séparés empilés et boulonnés, une barrière par bobine | Des corps moins nombreux et plus grands avec des barrières usinées |
| Taille et poids | Plus grand et plus lourd, avec plus de maquillage de bride | Plus court et plus léger, avec moins de connexions |
| Flexibilité | Composants can be re-rated, repaired or replaced individually | Configuration fixée en fabrication |
| Profil de coût | Moins par composant, plus de pièces à commander et à suivre | Plus élevé par corps, moins d'interfaces à gérer |
| Meilleur ajustement | Puits terrestres, reconditionnements, programmes de forage par étapes | Modèles offshore et forage par lots |
C'est dans le cas de l'offshore que l'écart est le plus grand. Sur un modèle dans lequel plusieurs puits sont forés par lots, éviter le maquillage répété des brides permet d'économiser des heures par puits composé tout au long du programme. Cet avantage n'est valable que si la grue à plate-forme, le programme de forage et la conception de réalisation prennent en charge un corps mono-alésage. Sur un seul puits desservi par une modeste plate-forme de reconditionnement, la capacité de remplacer une bobine dépasse généralement le temps d'assemblage.
Faire correspondre la pile à l'achèvement
Une tête de puits dimensionnée pour un producteur de pétrole à une seule colonne ne conviendra pas à un puits ESP ou à une double complétion, de sorte que la conception de la complétion doit être fixée avant que la tête de tubage ne soit commandée.
Sélection de la tête de tube et du support
La bobine de tête de tube est le point de transfert entre le forage et la production : elle supporte le support de tube, scelle l'anneau tube-tête et comporte des sorties pour la surveillance de l'anneau, l'élévation de gaz ou la circulation. Les cintres à mandrin sont standard pour la plupart des finitions, avec des versions à double corde et à glissement où deux cordes partagent une tête. Sur les puits ESP, l'adaptateur et le support doivent dégager la pénétration du câble et le diamètre extérieur de la pompe, sinon la complétion ne passera pas.
Bobine de tête de tube pour ensembles de complétion de tête de puits La page de détails du produit identifie la bobine de tête de tube sous l'ensemble de tête de tube de tête de puits, fournie par Jiangsu Zhonglin Oil Equipment ; option de contact disponible. Voir le produit → Température, service acide et classe de matériau
La classe de matériau et la classe de température sont des décisions techniques et non de la paperasse. Un puits produisant 3 % en moles de H2S à 120 °C est une spécification différente d'un puits de gaz sec à 60 °C, et les limites de dureté, le choix de l'élastomère et la métallurgie conforme à la NACE doivent être convenus avant l'usinage des corps. Les changer ultérieurement signifie recouper ou mettre au rebut le composant.
Contrôle de la pression au-dessus de l'arbre
Le contrôle de la pression ne s’arrête pas au sapin de Noël. La soupape de sécurité de surface est maintenue ouverte par une alimentation hydraulique ou pneumatique et se ferme lorsque cette alimentation est perdue, ce qui fait de l'actionneur et du panneau de commande les véritables déterminants du temps d'arrêt. Les starters absorbent la chute de pression qui autrement détruirait la tuyauterie en aval : un starter positif où une restriction fixe est acceptable, un starter réglable où le débit doit être ajusté à mesure que la pression du réservoir chute. Le panneau relie la pression de la tête de puits à la vanne, et ses réglages pilotes, son temps de réponse et sa commande manuelle déterminent la rapidité avec laquelle la pile se ferme. La mécanique de ce lien est couverte dans cette note sur comment un panneau de commande communique avec une soupape de sécurité à distance .
Panneau de commande d'arrêt d'urgence de tête de puits pour soupapes de sécurité Panneau de commande pour l'arrêt d'urgence à distance des soupapes de sécurité des têtes de puits ; API 6A, tailles 1-13/16 à 7-1/16 pouces et 2 000 à 15 000 PSI. Voir le produit → Liste de contrôle des spécifications avant de commander
La plupart des différends concernant les têtes de puits remontent à des détails qui n'ont jamais été consignés dans l'enquête. Confirmez tous les éléments suivants avant l'envoi du bon de commande.
- Pression nominale à chaque interface, pas seulement à la bride supérieure.
- Tailles des boîtiers et des tubes, poids et types de filetage pour chaque support.
- Classe de température et classe de matériaux pour chaque corps, adaptées aux fluides produits.
- Niveau de spécification du produit (PSL) API 6A et exigence de performance (PR1 ou PR2).
- Configuration de sortie : cloutée ou à bride, taille, calibre et compatibilité des vannes.
- Exigences en matière de tests et de documentation : tests de coque et de siège, certificats matériaux, traçabilité.
- Pièces de rechange : kits de joints, garnitures de suspension, kits de réparation et les outils nécessaires pour les changer.
- Délais, conditionnement et points de levage, notamment pour les fonds de carter de gros calibre.
La certification des fournisseurs est le filtre de sélection le plus rapide. Un Monogramme API 6A et certification ISO montrent que le système qualité du fabricant couvre la conception, la fabrication et les tests, mais ils ne remplacent pas l'examen des spécifications ci-dessus, car un fournisseur certifié peut toujours construire exactement la mauvaise tête de puits.
Installation, tests et maintenance
Les pannes sur le terrain sur les têtes de puits conventionnelles sont généralement dues à des problèmes d’installation ou de maintenance plutôt qu’à des défauts de fabrication. Une séquence cohérente empêche la plupart d’entre eux.
- Vérifiez les faces des brides, les joints annulaires et les goujons par rapport au dessin avant la mise en place.
- Serrez les goujons selon un schéma croisé contrôlé selon les chiffres du fabricant, et non selon une estimation de l'équipe de forage.
- Effectuez le test de pression étape par étape, maintenez le test et enregistrez le graphique.
- Confirmez que le cintre est posé et que le joint est sous tension avant de percer le sabot suivant.
- Remplacer les joints élastomères selon l'intervalle recommandé, le kit de réparation étant déjà sur place.
- Revérifiez les paramètres du panneau de commande après tout reconditionnement ayant modifié la pression de la tête de puits.
Les intervalles d'inspection proviennent normalement de la politique d'intégrité des puits de l'opérateur plutôt que de la tête de puits elle-même, et tout intervalle n'est crédible que si les kits de joints et les outils de récupération sont sur place au moment opportun.
Foire aux questions
Une tête de puits conventionnelle est-elle encore compétitive par rapport à une tête de puits compacte ?
Oui, sur terre et dans le cadre de programmes nécessitant beaucoup de travail. La conception compacte l'emporte sur les gabarits offshore et le forage par lots, où l'espace sur le pont et le temps de forage dominent ; la pile conventionnelle l'emporte partout où un seul composant doit être remplacé sans retirer l'ensemble de l'assemblage.
Comment puis-je choisir la pression nominale pour chaque bobine de boîtier ?
Faites-le correspondre à la pression de surface maximale prévue de la section de trou suivante et ne la laissez jamais tomber en dessous de la pression nominale du composant situé en dessous. Les paliers de tarage sont généralement de 2 000, 3 000, 5 000, 10 000 et 15 000 psi.
Dois-je utiliser un support de boîtier à glissement ou à mandrin ?
Utilisez le type à glissement lorsque le boîtier doit être coupé et posé ou lorsque le temps de fonctionnement est le plus important ; utilisez le type à mandrin lorsque l’intégrité du joint et le contrôle de la charge sont la priorité. Les deux s'adaptent à la même tête de boîtier ou à la même bobine, le choix peut donc être fait par corde.
Quelle documentation doit être livrée avec une tête de puits ?
Au minimum : certificats de matériaux, monogramme API 6A et enregistrements de traçabilité, tableaux de tests hydrostatiques et de gaz, dessins d'assemblage, tableaux de couple et liste des kits de joints avec numéros de pièces.
Les systèmes de tête de puits conventionnels gagnent leur place en étant ennuyeux de la bonne manière. Chaque barrière est visible, évaluée individuellement et remplaçable individuellement, et l'ensemble peut changer à mesure que le puits change. Spécifiez les évaluations interface par interface, faites correspondre les supports à l'achèvement et conservez les tableaux de test et les joints de rechange là où l'équipage peut les trouver - c'est ce qui transforme une pile de brides en une tête de puits fiable.
