Weihnachtsbaum (Wellhead-Weihnachtsbaum)

Grundkenntnisse über oberflächennahe Weihnachtsbäume (trockene Bäume)

In der Öl- und Erdgasindustrie bezeichnet der Begriff „Weihnachtsbaum“ eine Reihe von Ventilen und Spulen, die auf einem Ölbohrloch installiert sind. Bei Onshore-Bohrungen befindet er sich auf der letzten Spule des Bohrlochfutterrohrs; bei Unterwasserbohrungen auf dem Hochdruck-Bohrlochkopf. Abbildung 1 zeigt ein schematisches Diagramm eines „Weihnachtsbaums“ und des Bohrlochkopfs. Der Weihnachtsbaum befindet sich oben (im blauen Kasten), der Bohrlochkopf unten (im roten Kasten). Oft werden die Begriffe „Weihnachtsbaum“ und „Bohrlochkopf“ verwechselt und fälschlicherweise für dasselbe gehalten.

Seine Funktionen sind wie folgt:

1. Um Reservoirflüssigkeiten kontrolliert und sicher vom Bohrloch an die Oberfläche zu transportieren.
2. Um einen sicheren Zugang zum Bohrloch für die Durchführung von Bohrlochinterventionen zu gewährleisten.
3. Um Wasser- oder Gaseinspritzvorgänge zu ermöglichen.
4. Zur Bereitstellung von Hydraulikleitungsanschlüssen zur Steuerung von Bohrlochsicherheitsventilen (SCSSSV).
5. Bereitstellung elektrischer Schnittstellen für die Instrumentierung und Ausrüstung von elektrischen Tauchpumpen (ESP).

In diesem Abschnitt wird der Begriff „Weihnachtsbaum“ (Trockenbaum) eingeführt, der jeden Baum oberhalb der Wasserlinie bezeichnet. Ein Weihnachtsbaum besteht aus einer Reihe von Ventilen, deren Komponenten im Folgenden beschrieben werden.

Hauptventil

Ein Hauptventil befindet sich oberhalb der Rohrhalterung und dient dazu, den normalen Bohrlochbetrieb zu ermöglichen oder das Bohrloch zu schließen. Typischerweise gibt es zwei Hauptventile: ein unteres und ein oberes Hauptventil. Zwei Ventile werden üblicherweise verwendet, um Redundanz zu gewährleisten; fällt ein Ventil aus, kann das andere dessen Funktion übernehmen. Abbildung 2 und 3 zeigen vereinfachte Schemata eines einzelnen Hauptventils bzw. zweier Hauptventile.

T-Stück (T-Block)

Das T-Stück (T-Block) ermöglicht es, den Flüssigkeitsstrom vom vertikalen Rohr zum horizontalen Rohr umzuleiten.

Abbildung 4 – T-Stück

Flügelventil (Durchflussflügel)

An der Seite der „Weihnachtsbaum“-Anlage befindet sich ein Flügelventil, das den Förderstrom des Bohrlochs zu den Oberflächenanlagen steuert oder unterbricht. Je nach Ausführung der „Weihnachtsbaum“-Anlage kann diese mit einem oder zwei Flügelventilen ausgestattet sein. Einige Betreiber benötigen zwei Förderflügelventile – eines als primäres Förderventil und das andere als Reserveventil (siehe Abbildung 5). In vielen Fällen wird ein Flügelventil für die Förderung und das andere als Absperrventil verwendet (siehe Abbildung 6).

Drossel

Die Drossel ist das kleinste verengende Bauteil im Bohrlochsystem und dient der Steuerung der Förderrate. In manchen Fällen wird sie auch zur Kontrolle der Sandförderung eingesetzt. Eine Drossel verringert den Öldurchfluss durch Einsetzen eines kleinen Zylinders oder einer Düse in das Drosselgehäuse. Je kleiner der Zylinderdurchmesser, desto geringer die Förderrate. Es gibt zwei Arten von Drosseln: 1) Feste Drossel (mit austauschbaren Zylindern) und 2) Verstellbare Drossel (einfache Anpassung der Drosselgröße).

Tupferventil

Ganz oben an der Weihnachtsbaum-Baugruppe befindet sich ein Spülventil, das einen vertikalen Zugang zum Bohrloch für Drahtseil-, Slickline-, Coiled-Tubing- oder Gestängepumpenoperationen ermöglicht.

T-Stück-Verschluss und Manometer

Die T-Kappe ist ein Flansch am oberen Ende des Spülventils, der den Anschluss von Wireline-Schmiergeräten oder Coiled-Tubing-/Spüleinheiten (BOP) an das Bohrloch für Bohrlochinterventionen ermöglicht. Manometer dienen der Überwachung des Bohrlochdrucks. Heutzutage verwenden die meisten Betreiber elektronische Manometer, um Druck- und/oder Temperaturdaten über elektronische Systeme zu übertragen und so eine bessere Bohrlochüberwachung zu gewährleisten.

Kontakt: Jessie Zhou

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