Tête de puits et arbre de Noël
Ouvrez les vannes dans le bon ordre, réglez la duse et suivez la pression tubing et les annulaires A et B sur une tête de puits API 6A dessinée à l'échelle.
La tête de puits (wellhead) est l'empilement de brides et de têtes posé en surface : le casing head suspend le casing de production et ferme l'annulaire B, le tubing head suspend le tubing et ferme l'annulaire A. Au-dessus se monte l'arbre de Noël (Christmas tree), un ensemble de vannes qui règle et isole le débit du puits.
La figure est une élévation de face aux proportions d'équipements API 6A 5 000 psi (cotes des vannes et brides tirées des catalogues), avec un quart de coupe des têtes pour voir hangers, garnitures et annulaires. Les valeurs et les temps sont illustratifs et accélérés.
Comment utiliser le simulateur
- Valve: Touchez une vanne sur la figure ou dans la liste pour l'ouvrir ou la fermer : le volant tourne et l'opercule se déplace progressivement.
- Choke: Le curseur règle la duse en 1/64 in ; débit, THP et FLP suivent la relation de Gilbert (1954), illustrative.
- Mode: Jeu libre ou séquences guidées : démarrage (LMV, SSV, vanne latérale, puis duse progressivement), fermeture en sens inverse, ou accès wireline par la vanne de curage après montage et test du lubricator.
- Fault: Créez une panne : SCP sur A ou B, ou vanne de curage non étanche, puis utilisez les purges pour diagnostiquer.
- ESD: Ferme immédiatement la SSV hydraulique ; pour redémarrer, réarmez l'ESD et rouvrez la SSV duse fermée.
- Zoom: Utilisez + et − ou deux doigts ; touchez une pièce pour lire sa fonction, sa classe de pression, ses défaillances et son inspection.
Sécurité : ces vannes sont sur un puits vivant à haute pression. N'ouvrez jamais la vanne de curage sans lubricator testé, ne fermez pas les maîtresses sur un puits en débit sauf urgence, et ne purgez un annulaire que selon la procédure approuvée avec détection de gaz. Suivez toujours les procédures de votre compagnie et le permis de travail.
Le rôle de chaque pièce
- Casing head (A-section)Tête la plus basse, soudée ou vissée sur le casing de surface ; reçoit le casing hanger et son packoff, avec une sortie latérale vers l'annulaire B.
- Tubing head (B-section)Suspend le tubing hanger, porte les vannes de l'annulaire A et ferme l'espace tubing / casing de production.
- Tubing head adapterRelie le tubing head au bas de l'arbre et laisse passer la control line de la SCSSV le cas échéant.
- Lower master valve (LMV)Vanne à opercule manuelle d'isolement : ouverte en premier, fermée en dernier, jamais pour fermer un puits en débit.
- Upper master valve / SSVVanne de sécurité de surface à actionneur hydraulique (API 6A, API 14H) ; se ferme à la perte de pression de commande ou sur ESD.
- Flow crossCroix à quatre sorties : vers la vanne latérale de production, la vanne de neutralisation et la vanne de curage.
- Production / kill wing valvesLa vanne latérale de production envoie le puits vers la duse et la conduite ; la vanne de neutralisation sert à pomper le fluide de neutralisation.
- Adjustable chokeRègle le débit par un orifice (bean) lu en 1/64 in ; c'est la duse qui étrangle, pas les vannes à opercule.
- Swab valve + tree capVanne supérieure, ouverte seulement pour l'accès vertical (wireline ou coiled tubing) après montage et test du lubricator.
- A / B annulus valvesVannes et manomètres des annulaires ; relevés quotidiens, et une remontée après purge signale une SCP.
Modèle pédagogique simplifié : les cotes viennent d'équipements API 6A 5K, mais pressions, débits et temps sont illustratifs (SITP 3 000 psi, conduite 250 psi). Ni outil de conception ni procédure d'exploitation.
Sources
- API Specification 6A / ISO 10423: Wellhead and Tree Equipment https://www.api.org/products-and-services/standards
- API Specification 14H / API RP 14B: Surface safety valves and safety systems https://www.api.org/products-and-services/standards
- API RP 90-1 / RP 90-2: Annular Casing Pressure Management (offshore / onshore wells) https://www.api.org/products-and-services/standards
- NORSOK D-010: Well integrity in drilling and well operations
- SLB Energy Glossary: “Christmas tree”, “wellhead”, “master valve”, “swab valve”, “choke” https://glossary.slb.com/
- Wikipedia: Christmas tree (oil well) https://en.wikipedia.org/wiki/Christmas_tree_(oil_well)
- Bonney Forge and Mento API 6A gate valve dimension catalogues; API 6B flange dimension tables (MSM)
- Gilbert, W. E. (1954). Flowing and gas-lift well performance. API Drilling and Production Practice
- NACE MR0175 / ISO 15156: Materials for use in H2S-containing environments