Coiled Tubing 3 : Comment confiner un puits vivant ? Stripper et Quad BOP

Résumé de la leçon

Les barrières qui empêchent la pression du puits de sortir autour du tube : le Stripper, puis le Quad BOP avec ses quatre paires de Rams.

Cette leçon fait partie du parcours Intervention sur puits et dure 10:01 minutes. Regardez d'abord la vidéo, puis passez en revue les points clés et évaluez vos connaissances grâce aux questions ci-dessous.

Points clés

1. 1Le Stripper assure l'étanchéité autour du tube pendant le mouvement
2. 2Le Quad BOP : Blind, Shear, Slip, Pipe
3. 3Les Slip Rams maintiennent le tube, et les Pipe Rams ferment autour
4. 4Le Shear coupe le tube en cas d'urgence

Cours écrit

Le problème : un tube en mouvement dans un puits sous pression

Dans les opérations au CT, le puits est souvent vivant, ce qui signifie qu'il y a de la pression en surface. Le tube doit entrer et sortir continuellement sans que les fluides du puits ne fuient autour de lui. C'est le rôle de l'équipement de contrôle de la pression, qui fonctionne sur le principe des barrières : il doit toujours y avoir une barrière active et une autre prête à être fermée en cas de défaillance de la première.

Le Stripper : la première barrière pendant le mouvement

Le Stripper, parfois appelé Stuffing Box, est monté directement sous la tête d'injection. Il contient des éléments de garniture (Packers) en caoutchouc ou en polymère compressés hydrauliquement autour du tube, scellant l'espace annulaire tout en permettant son passage. Sa pression d'activation est ajustée selon la pression du puits : une pression trop faible cause des fuites, une pression excessive augmente la friction et use rapidement les éléments. Les conceptions courantes permettent de changer les éléments via une porte latérale (Side-Door) après avoir fermé le BOP. Dans les puits à haute pression, un Stripper double ou un second Stripper de secours est parfois utilisé.

Le Quad BOP : quatre fonctions en une seule unité

Sous le Stripper est installé le BOP spécifique au CT. La conception classique est quadruple (Quad), disposée de haut en bas comme suit :

• Les Blind Rams : ferment le puits lorsqu'il n'y a pas de tube.
• Les Shear Rams : coupent le tube en cas d'urgence.
• Les Slip Rams : mâchoires dentées qui saisissent le tube et l'empêchent de bouger vers le haut ou le bas.
• Les Pipe Rams : ferment autour du tube et empêchent les fuites.

Entre les Shear Rams et les Slip Rams, il y a généralement une sortie latérale de contrôle (Kill Port) permettant de pomper dans le puits. Chaque paire de Rams possède une vanne d'équilibrage (Equalizing Valve) pour équilibrer la pression au-dessus et au-dessous avant l'ouverture, car ouvrir une mâchoire sous une forte pression différentielle pourrait l'endommager.

Dans des conceptions plus récentes, deux fonctions sont intégrées dans chaque Ram, comme Shear/Seal et Pipe/Slip, dans ce qu'on appelle un Combi BOP, ce qui réduit la hauteur de l'ensemble.

Les barrières à l'intérieur du tube

Le Stripper et le BOP ferment l'espace autour du tube, mais qu'en est-il de l'intérieur ? C'est là qu'interviennent les clapets anti-retour (Check Valves) dans le BHA, souvent doublés. Ils empêchent les fluides du puits de remonter à l'intérieur du tube vers la surface si le tube est percé ou coupé au-dessus du Stripper. C'est le sujet de la cinquième partie de la série.

Force de pression du puits sur le tube

La pression du puits agit sur la section transversale externe du tube au niveau du Stripper, le poussant vers l'extérieur. À faible profondeur, le poids du tube dans le puits est faible, cette force est donc supérieure au poids, et on dit que le tube est « léger » (Pipe Light). Ici, la tête d'injection doit pousser le tube vers l'intérieur (snubbing), et tout glissement des chaînes pourrait éjecter le tube du puits.

F (lbf) = WHP (psi) × (π ÷ 4) × OD² (in)

Exemple calculé : Tube de 1,75 in dans un puits avec une pression de tête de 3 000 psi. Surface (π ÷ 4) × 1,75² = 0,7854 × 3,0625 ≈ 2,405 in², et force 3 000 × 2,405 ≈ 7 216 lbf vers le haut, à laquelle s'ajoute la friction du Stripper. Le poids du tube est d'environ 2,31 lb/ft ; si le puits est rempli de gaz (faible flottabilité), le tube reste léger jusqu'à une profondeur d'environ 7 216 ÷ 2,31 ≈ 3 120 ft. Jusqu'à cette profondeur, la tête d'injection travaille en mode poussée (Snubbing), puis passe en mode retenue après le point d'équilibre.

Séquence de fermeture d'urgence

La procédure varie selon la situation et les instructions de l'entreprise, mais la logique générale est la suivante : si le Stripper fuit, on arrête le mouvement et on ferme les Slip Rams puis les Pipe Rams pour isoler le puits autour du tube, puis on répare ou change l'élément. Si cela ne suffit pas, ou s'il y a une fuite à l'intérieur du tube avec défaillance des clapets anti-retour, on coupe le tube avec les Shear Rams puis on ferme les Blind Rams. La coupe est une décision de dernier recours car elle laisse le tube et les outils dans le puits.

Tests avant travaux

Avant d'ouvrir le puits, le Stripper, le BOP et les lignes sont testés sous pression, à basse puis haute pression selon le programme approuvé, et chaque Ram est testé fonctionnellement. La responsabilité de chaque personne en cas d'urgence est revue avec l'équipe avant de commencer.

Les chiffres et exemples présentés dans ce cours sont à visée pédagogique. En opérations réelles, suivez les procédures de votre entreprise et les instructions de votre centre de formation agréé.

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Glossaire du cours