TETES DE PUITS Une tête de puits est un dispositif de sécurité très indispensable pour un puits de forage. Elle est constituée d'un ensemble d 'éléments qui permettent d'assurer les fonctions suivantes : Ancrage et suspension des colonnes de tubages Supporter les B O P ( Blow Out Preventers ) Contrôler les éruptions Circulation normale et inverse Remplissage du puits …. On distingue : A la partie inférieure Les têtes de tubage ou Casing Head qui font partie intégrante du puits et restent en place pendant la production. A la partie supérieure Les obturateurs et leurs accessoires qui font partie de l'appareil de forage. Ils sont démontés et transportés pendant le déménagement. Les têtes de tubage ou Casing Head sont constutuées de brides ou Flange. Casing Head simple bride Casing Head simple bride avec plaque de base Casing Head double bride Ces brides sont fabriquées selon des normes pour répondre à des pressions maximales de travail. Fabricants de brides : CAMERON ; SHAFFER ; HYDRIL ; BAASH-ROSS NATIONAL ; MAC EVOY ; SMF Normalisation : L' API a normalisé les brides suivant 2 caractéristiques. Pression de service ou SERIE ( Work Pressure ) : C'est la pression maximale de travail que peut supporter l'équipement.
SERIE ( psi ) : 960 ; 2000 ; 3000 ; 5000 ; 10000 ; 15000 Dimension nominale ( Diamètre ): Dans chaque série , existent plusieurs dimensions nominales. Cette dimension n'est rien d'autre qu'une DÉSIGNATION. Elle ne représente ni le diamètre extérieur, ni le diamètre intérieur ni le diamètre en un point quelconque. Les dimensions normalisées sont : 11/2 ; 2" ; 21/2 ; 3" ; 4" ; 5" ; 6" ; 8" ; 10" ; 135/8 ; 14 " ; 16" ; 20" Pour constituer une tête de puits, les brides sont raccordées soit par boulons ou goujons soit par collier ou clamp. Un Joint Tore ou O'Ring placé entre les brides assure l'étanchéité. Cet O'Ring est un anneau métallique et porte un Numéro qui désigne sa nomination. Selon la série de la bride, on distingue: Des joints Tore R ou RX Ces lettres sont suivies d'un nombre Des joints Tore BX Exemples R57
R24
R35
RX73
BX160
Les Joints Tore se distinguent également par leur forme. Forme ovale
Forme hexagonale
Exemple de Joints Tore Brides
Joint Tore
2" 5000 3" 5000 4" 5000 10" 5000 135/8 5000 135/8 3000 20" 2000
R24 R35 R39 R54 BX160 R57 RX73
Nombre Goujons 8 8 8 12 16 20 24
Brides - Brides simples ou Flange
Ex : 135/8 5000
Doubles brides : On distingue: -
Brides de mêmes séries et mêmes dimensions 135/8 5000
Cette double brides est appelée Spacer ou Spacer Spool. Elle est utilisée pour avoir de la hauteur
135/8 5000
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Brides de mêmes séries mais de dimensions différentes 10" 5000
135/8 5000
Cette double brides est applée Adapter ou Adapter Spool. Elle est utilisée pour adapter les diamètres
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Brides de mêmes dimensions mais de séries différentes 135/8 5000
Cette double brides est appelée Adapter ou Adapter Spool. Elle est utilisée pour adapter les séries
135/8 3000
Mud Cross ou Croix de circulation C'est une double brides avec 2 sorties latérales : Kill Line et Chocke Line
Chocke Line
Kill Line
LES OBTURATEURS Ce sont des équipements de sécurité qui permettent l'ouverture et la fermeture du puits. On distingue : Les obturateurs à mâchoires o Blind Rams ou fermeture totale o Blind Shear Rams ou fermeture totale et cisaillante o Pipe Rams ou fermeture sur tiges -
Les obturateurs à membrane annulaire. Ils s'adaptent sur tout diamètre
Un obturateur est défini par : Marque : Cameron , Shaffer, Hydril… Type : U , SL , GK ... Dimension nominale qui représente le diamètre minimal d'alésage : Exemple : 10" 135/8 183/4 Série qui représente sa pression de service ( Work Pressure ) Exemple : 2000 3000 5000 10000 psi OBTURATEUR ANNULAIRE Il est situé au top de la tête de puits. Sur cet obturateur annulaire, est posé le tube fontaine qui lui même est raccordé à la goulotte. L'obturateur annulaire le plus couramment utilisé est fabriqué par : Hydril type GK,GL,GX, MSP Shaffer type sphérique Cameron type D Il contient : - Un couvercle supérieur boulonné sur le corps - une membrane élastique permettant de se fermer sur n'importe quel diamètre. - Un piston permettant de comprimer et décomprimer la membrane - Une chambre inférieure de fermeture reliée à une conduite HP ( Close ) raccordée au Koomey - Une chambre supérieure d'ouverture reliée à une conduite HP ( Open ) raccordée au Koomey Principe de fonctionnement Fermeture de l'obturateur A partir du Koomey, on envoie de l'huile sous pression dans la chambre de fermeture qui entraîne le piston vers le haut qui , lui, comprime la garniture. Celle-ci, étant plaquée ves le haut et vers le bas, ne peut que se refermer vers l'intérieur et enserrer la garniture. Ouverture de l'obturateur L'ouverture est assurée par l'envoie d'huile sous pression dans la chambre d'ouverture qui entraîne le piston vers le bas. La garniture élastique se décomprime et reprend sa forme initiale.
OBTURATEURS À MACHOIRES Ces obturateurs existent en simple, double ou triple étages. Les modèles les plus utilisés sont : Cameron type U et UII, Shaffer type LWS et Hydril type X Description de l'obturateur Cameron type U Il est constitué d'un corps forgé comprenant : - Un alésage central vertical pour le passage des outils. - Un alésage horizontal dans lequel se déplace un jeu de 2 mâchoires. Chaque mâchoire est posée sur une tige piston comportant au centre le piston de manœuvre ( 5 ). De chaque coté du corps - Un bride intermédiaire - Un bonnet ( 3 ) Deux pistons solidaires du corps, centrés par vissage de 2 tiges servants à manœuvrer les bonnets, présentent les caractéristiques suivantes : - Le piston (10) , coté fermeture, a un alésage central communiquant par l'intermédiaire de sa tige au circuit fermeture. - Le piston ( 9 ), coté ouverture , est plein. - 2 vis de verrouillage ( 8 ) permettent le blocage des machoires en position fermée. Commande à distance Pour actionner les obturateurs à machoires ou à membrane, on utilise un système de commande hydraulique appelé Accumulateurs de pression ou Koomey. Ce système est composé de : Voir schéma -
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Appareillage à air Appareillage électrique Un ensemble de bouteilles ou accumulateurs d'huile sous pression (3000psi) Manifold mâchoires et vannes Manifold annulaire Un réservoir d'huile Un ensemble de conduites reliés aux BOP
Sur chaque type de fermeture est reliée une conduite d'arrivée ( Close ) et une conduite de départ ( Open ).
Appareillage à air : Il est composé de : -
Arrivée d'air (1) avec filtre Lubrificateur ou huileur (2) Vanne by-pass (3) Vanne d'admission hydropneumatique automatique (4) Vannes d'isolement des pompes hydropneumatiques (5) Pompes hydropneumatiques (6) Vannes d'isolement de l'aspiration des pompes (7) Filtre à l'aspiration (8) Ligne de refoulement avec clapet anti-retour (9)
Appareillage éléctrique : Il est composé de : -
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Pompes Triplex ou Duplex entrainées par un moteur électrique (10) Mano-Contact (11) : Il démarre le moteur électrique si la pression chute sous 2700 psi et l'arrête à 3000 psi Coffret de démarrage (12) à 3 positions ( arrêt , manuel , automatique ) Vanne manuelle (13) d'isolement de l'aspiration de la pompe éléctrique Filtre à l'aspiration (14) Clapet anti-retour (15)
Accumulateurs et Manifolds : Ils sont composés de : -
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Un ensemble de bouteilles ou accumulateurs (17) d'huile sous pression Vanne d'isolement (16) des accumulateurs ( ouverte ) Soupape de sécurité (18) tarée à 3500 psi avec retour sur le réservoir Filtre à huile (19) circuit Haute Pression Régulateur de pression(20) pour le manifold obturateurs à machoires et vannes. Il reduit la pression de 3000 à 1500 psi Clapet anti-retour (21) Vannes de commande (22) à 4 voies ( 3 positions ) des obturateurs à machoires Vanne by-pass (23) ( position fermée ) qui permet d'appliquer directement la pression de 3000 psi dans le manifold Soupape de sécurité (24) avec retour sur le réservoir Vanne de purge (25) du circuit HP ( fermée) Selecteur (26) ( 2 positions : unité ou panel ) Régulateur de pression (27) annulaire Manomètre de pression accumulateur (28) Manomètre de pression manifold (29) Manomètre de pression annulaire (30)
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Tansmetteurs pneumatiques (31), (32) ,(33) de pression vers le panel de commande à distance Filtre à air (34) Régulateurs à air pour les transmetteurs pneumatiques (35),(36),(37), (38) Platine de connexion de tube de télécommande pneumatique (39) Indicateur de niveau d'huile dans le réservoir (40) Bouchon de remplissage du réservoir (41) Vanne (42) à 4 voies ( 3 positions ) Clapet anti-retour (43) Soupape de sécurité (44) avec retour sur le réservoir d'huile Lignes auxiliaires (45),(46) pour test Retour (47) sur le réservoir lors de l'utilisation d'une ligne auxiliaire Bouchon d'inspection (48)
N° 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
Description Arrivée d'air avec filtre Huileur Vanne by-pass Vanne d'admission hydropneumatique Vannes d'isolement des pompes Pompes hydropneumatiques Vanne manuelle d'isolement de l'aspiration des pompes Filtre à l'aspiration Ligne de refoulement avec clapet anti-retour Pompe électrique Mano-Contact Coffret de démarrage à 3 positions ( arrêt, auto, manuel) Vanne manuelle d'isolement de l'aspiration de la pompe électrique Filtre à l'aspiration Ligne de refoulement avec clapet anti-retour Vanne d'isolement des accumulateurs Accumulateurs Soupape de sécurité tarée à 3500 psi avec retour au réservoir Filtre à huile circuit HP Régulateur de pression pour le manifold : Il réduit la pression de 3000 à 1500 psi Clapet anti-retour Vannes à 4 voies ( 3 positions )
23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48
Vanne by-pass : Elle permet de by-passer le régulateur et d'appliquer directement la pression de 3000 psi sur le manifold Soupape de sécurité avec retour au réservoir Vanne purge sur le réservoir Sélecteur ( Unité, Panel du plancher ) Régulateur de pression l'annulaire Manomètre de pression des accumulateurs Manomètre de pression manifold Manomètre de pression annulaire Transmetteur pneumatiques de pression vers le panel de commande à distance Transmetteur pneumatiques de pression vers le panel de commande à distance Transmetteur pneumatiques de pression vers le panel de commande à distance Filtre à air Régulateur à air pour les transmetteurs pneumatiques Régulateur à air pour les transmetteurs pneumatiques Régulateur à air pour les transmetteurs pneumatiques Régulateur à air pour les transmetteurs pneumatiques Platine de connexion pour les tubes de télécommande pneumatique Indicateur du niveau d'huile du réservoir Bouchon de remplissage du réservoir Vanne à 4 voies ( 3 positions ) Clapet anti-retour Soupape de sécurité Ligne auxiliaire de test Ligne auxiliaire de test Retour au réservoir lors de l'utilisation d'une ligne auxiliaire Bouchon d'inspection
TEST DES BOP Après installation de la tête de puits, on doit procéder au test des BOP. Test des Pipe Rams ( fermeture sur tige ) On utilise un outil appelé Tester Cup Mode opératoire -
Visser le tester cup au bout d'une tige Descendre l'ensemble à travers la tête de puits Positionner le tester cup au dessous de la 1ère casing head ( à l'entrée du casing ) Fermer les Pipe Rams Pomper de la boue par la Kill Line Augmenter en pression jusqu'à 3000 psi Observer pendant 15 minutes Purger Ouvrir les Pipe Rams -
Tester Cup
Refaire la même opétation pour tester l'hydril ( augmenter la pression uniquement jusqu'à 1000 psi ) Test des Blind Rams ( fermeture totale ) Pour cette opération, on utilise un outil appelé Tester Plug Mode opératoire -
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Visser le tester plug au bout d'une tige Descendre l'ensemble à travers la tête de puits Positionner le tester plug dans la 1ère casing head Bloquer le tester plug avec la vis de verrouillage au niveau de la casing head Dévisser la tige et la remonter Fermer les Blind Rams Pomper de la boue par la Kill Line Augmenter en pression jusqu'à 3000 psi Observer pendant 15 minutes Purger Ouvrir les Blind Rams Redescendre la tige et la visser dans le tester plug Débloquer le tester plug en dévissant la vis de verrouillage Remonter la tige et le tester plug
Tête de puits Phase 121/4
Tube fontaine
Hydril 13 x 5000 5/8
Pipe Rams 135/8 x 5000
Pipe Rams Blind Rams 135/8 x 5000 135/8 x 5000
Chock Line
Mud Cross 135/8 x 5000
Kill Line
Joint Tore Spacer 135/8 x 5000
Plate-forme Adapter 135/8 x 3000 X 135/8 x 5000
Casing Head 135/8 x 3000
Cave
Casing 133/8
/ Tête de puits 1/2 Phase 8
Tube fontaine
Hydril 135/8 x 5000
Pipe Rams 135/8 x 5000 Blind Rams 135/8 x 5000
Chock Line
Mud Cross 135/8 x 5000
Kill Line
Adapter 5/8 10 x 5000 X 13 x 5000
Plate-forme Housing Spool 10" x 5000
Adapter 135/8 x 3000 X 10 x 5000
Casing Head 135/8 x 3000
Casing hanger
Cave
Casing 133/8 Casing 95/8
DIVERTER Un diverter est un équipement (BOP annulaire) installé sur le tube guide, pour permettre de forer aisément les terrains de surface susceptibles de contenir du gaz. Cet équipement permet d'assuer l'évacuation de l'effluent sans fermer le puits. En cas de venue -
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Maintenir la circulation à fort débit et pomper la boue lourde déjà préparée Ouvrir la ligne d'évacuation vers torche 1 ou 2 ( dans le même sens que la direction du vent ) Fermer la vanne vers les tamis Fermer le diverter Continuer le circulation avec la boue lourde jusqu'à évacuation du gaz Reprendre le forage normalement
DIVERTER
Goulotte Ligne de remplissage
Vers Tamis
Torche
Koomey
Diverter
VH
VH Tube Guide
VH
Ligne d'évacuation
VH
VH : Vanne Hydraulique Torche
Vers le dégazeur
Vers le bourbier
Vers la torche
Chambre de décompression Vanne réglable hydrauliquement ou manuellement
Manomètre de pression
Dus e Arrivée de la chocke line
Manifold de duses
Dus e
