Arbre de Noël (puits de pétrole)
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Dans l'extraction du pétrole et du gaz naturel, un arbre de Noël, ou « arbre » (et non « tête de forage » comme cela est parfois incorrectement dénommé) désigne un ensemble de vannes, robinets, bobines et pièces d'ajustages appliqué sur un puits de pétrole, un puits de gaz, un puits d'injection d'eau, un dispositif de forage d'eau, un système d'injection de gaz, un puits de condensation ou tout autre type de puits. Il est ainsi nommé en raison de sa ressemblance avec un arbre de Noël décoratif.
Les arbres de Noël sont utilisés tant en surface qu'en forage sous-marin. Il est habituel d'identifier le type d’arbre comme « arbre sous-marin » ou « arbre de surface », chacune de ces classifications présentant un grand nombre de variantes. Un exemple d'arbre sous-marin comprend : des arbres conventionnels, double calibres, mono calibre, TFL (à travers une ligne de flux), horizontal, ligne de boue, valve latérale, et TBT (à travers un arbre calibré). L'arbre sous-marin le plus profond qui ait été installé est situé dans le Golfe du Mexique à approximativement 9 000 pieds (2 700 m). Les techniques courantes sont limitées à environ 3 000 mètres et fonctionnent à des températures allant de -50 °F à 350 °F sous une pression de 15 000 psi.
La fonction initiale d'un arbre de Noël est de contrôler un flux, habituellement de pétrole ou de gaz naturel, lors de sa sortie du puits (un arbre de Noël peut aussi être utilisé pour contrôler l'injection de gaz ou d'eau dans un puits qui n'est pas en production pour augmenter le taux de production des hydrocarbures dans d'autres puits voisins où des installations prêtes à produire). Quand les puits ou les installations sont en état de produire ou de recevoir du pétrole ou du gaz, les vannes de l'arbre de Noël sont ouvertes et le passage des fluides est autorisé pour s'écouler à travers la ligne de flux. Celui-ci est conduit vers une installation de traitement, de stockage, un dépôt ou un autre pipeline conduisant éventuellement à une raffinerie ou un centre de distribution (pour le gaz). Une ligne de flux pour un puits sous-marin conduit habituellement à une plateforme de production fixe ou flottante, un bateau de stockage ou une barge, connu sous le nom de Floating Storage Offloading vessel (FSO), ou une unité de production flottante (Floating Processing Unit, FPU), ou Floating Production, Storage and Offloading vessel (FPSO).
Un arbre de Noël possède souvent d'autres fonctions supplémentaires, notamment des points pour l'injection de produits chimiques, des puits d'intervention, des moyens de mesure de la pression, des systèmes de monitoring (pression, température, corrosion, érosion, détecteur de sable, débit du flux, composition du fluide, valves et position de duse), ainsi que des points de connexion pour des instruments tels qu'un trou d'abaissement de pression et transducteur de température (Down Hole Pressure and Temperature transducers, DHPT). Sur un puits en production, des produits chimiques, des alcools ou de l'huile distillées peuvent être injectés pour prévenir des problèmes lors de la production (tel que des blocages).
Les fonctionnalités peuvent être étendues au-delà en utilisant un système de contrôle de l'arbre de Noël sous marin pour monitorer, mesurer, et réagir avec des palpeurs situés sur l'arbre ou même parfois profondément au fond du puits calibré. Le système de contrôle attaché à l'arbre vérifie la sécurité de la valve de téléchargement (SCSSV, DHSV, SSSV), alors que l'arbre fonctionne comme une continuité et transmet les moyens de contrôle jusqu'à la valve de sécurité de bout de ligne.
La complexité des arbres de Noël a augmenté au cours des dernières décennies, comprenant de multiples vannes plutôt que d'être composés de multiples composants individuels à ailettes. Ceci est particulièrement vrai pour les applications sous-marines, pour lesquelles la ressemblance avec un arbre de Noël n'existe plus compte tenu de la trame et les systèmes d'appui dans laquelle la vanne de fermeture principale est intégrée.
Il faut noter que l'arbre et la tête du puits sont deux pièces séparées qui ne doivent pas être confondues. L'arbre de Noël est installé sur la partie supérieure de la tête de puits. La tête de puits est utilisée sans l'arbre de Noël pendant toute la période de forage, et aussi pour les situations de remontées des trains de tiges sur lesquelles ensuite sera installé l'arbre comme sommet de remontée. Les puits qui produisent avec une pompe à tige (pump jacks, nodding donkeys et autres) le plus souvent n'utilisent pas d'arbre de Noël car ils ne présentent pas de section sous pression .
