クリスマスツリー（油井）

石油や天然ガスの採掘において、クリスマス ツリー(またはツリー) は、油井、ガス井、水注入井、水廃棄井、ガス注入井、凝縮井、およびその他の種類の井戸のパイプの流れを調節するために使用されるバルブ、ケーシング スプール、および継手の集合体です。

最初の原始的なクリスマスツリーは、スピンドルトップを制御するためにハミル兄弟によって使用されました。これは、垂直パイプに6インチ（150 mm）と8インチ（200 mm）のバルブを備えたTバルブと、水平パイプに6インチのバルブで構成されていました。最初に垂直バルブを閉じ、次に水平パイプのバルブを閉じました。^{[1] [2]}

クリスマスツリーは、地表と海底の両方の井戸で使用されます。ツリーの種類は、「海底ツリー」または「地表ツリー」として識別するのが一般的です。これらの分類にはそれぞれ、いくつかのバリエーションがあります。海底ツリーの例には、従来型、デュアルボア、モノボア、TFL (スルーフローライン)、水平、マッドライン、マッドライン水平、サイドバルブ、および TBT (スルーボアツリー) ツリーがあります。最も深く設置された海底ツリーは、メキシコ湾の約 9,000 フィート (2,700 m) にあります。現在の技術的制限は、最大約 3,000 メートル、動作温度は -50 ～ 350 °F (-46 ～ 177 °C)、圧力は最大 15,000 psi (100 MPa) です。

ツリーの主な機能は、油井から出る流れ（通常は石油またはガス）を制御することです。（ツリーは、他の油井からの石油生産率を高めるために、非生産油井へのガスまたは水の注入を制御するためにも使用されます。）油井と施設で石油またはガスの生産と受け取りの準備が整うと、ツリーのバルブが開かれ、地層流体がフローラインを通過できるようになります。これは、処理施設、貯蔵庫、および/または他のパイプラインにつながり、最終的には製油所または配送センター（ガスの場合）につながります。海底油井のフローラインは通常、固定または浮体式生産プラットフォーム、または浮体式貯蔵積出船（FSO）、浮体式処理装置（FPU）、または浮体式生産貯蔵積出船（FPSO）と呼ばれる貯蔵船またはバージにつながります。

ツリーは、多くの場合、化学物質注入ポイント、坑井介入手段、圧力緩和手段、監視ポイント (圧力、温度、腐食、浸食、砂検出、流量、流れ構成、バルブおよびチョーク バルブ位置フィードバックなど)、および坑井圧力温度トランスデューサー (DHPT) などのデバイスの接続ポイントなど、多数の追加機能を提供します。生産井では、生産の問題 (閉塞など) を防ぐために、化学物質またはアルコールまたは石油蒸留物を注入する場合があります。

海底ツリー上の制御システムを使用して、ツリー上または坑井の下部のセンサー出力を監視、測定、および反応させることで、機能をさらに拡張できます。ツリーに取り付けられた制御システムは、ダウンホール安全弁 (SCSSV、DHSV、SSSV) を制御し、ツリーは、制御システムをダウンホール安全弁に取り付け、導管する手段として機能します。

ツリーの複雑さは、過去数十年で増しています。ツリーは、個々のフランジ部品から組み立てられるのではなく、複数のバルブを含む鋼のブロックから製造されることが多くなっています。これは、メイン バルブ ブロックが統合されているフレームとサポート システムを考えると、クリスマス ツリーのような外観はもはや存在しない海底アプリケーション に特に当てはまります。

ツリーと坑口は別々の機器なので、同じものと間違えないようにしてください。クリスマス ツリーは坑口の上部に設置されます。坑口は掘削作業中はクリスマス ツリーなしで使用され、また、後でライザー上部にツリーを設置するライザー タイバックの状況でも使用されます。ロッド ポンプ (ポンプ ジャック、ノッディング ドンキー、グラスホッパー ポンプなど) を使用して生産される井戸では、圧力封じ込めの必要がないため、ツリーを使用しないことがよくあります。

海中および地上のツリーには、さまざまなバルブ構成と、手動および/または作動式（油圧または空気圧）バルブの組み合わせがあります。例は、API 仕様 6A および 17D に記載されています。

基本的なサーフェス ツリーは、2 つまたは 3 つの手動バルブ (通常は、完全に開いたときに流体の流れに対する制限が少ないというフロー特性のため ゲート バルブ) で構成されます。

典型的な高度な地表ツリーには、少なくとも 4 つまたは 5 つのバルブがあり、通常は十字架型のパターンで配置されます (そのため、「クリスマス ツリー」という用語が長く使われています)。 2 つの下側のバルブはマスター バルブ (それぞれ上部と下部) と呼ばれます。 マスター バルブは通常、完全に開いた位置にあり、井戸が流れているときは (緊急時を除く) バルブのシール面の浸食を防ぐために開閉されることはありません。 下部マスター バルブは通常手動で操作されますが、上部マスター バルブは油圧で作動することが多く、緊急時に井戸を遠隔で閉じる手段として使用できます。 作動式ウィング バルブは通常、流れているときに井戸を閉じるために使用されます。これにより、メンテナンス目的でマスター バルブを確実に閉じることができます。 油圧で作動するウィング バルブは通常、フェイルセーフ クローズになるように構築されており、開いたままにするにはアクティブな油圧が必要です。 この機能により、制御流体が故障すると、オペレーターの操作なしで井戸が自動的に閉じます。

右側のバルブは、炭化水素が生産施設に流れる流路（または、注入井の場合は水やガスが生産から井戸に流れる経路）にあるため、フロー ウィング バルブまたは生産ウィング バルブと呼ばれることがよくあります。

左側のバルブはキル ウィング バルブ (KWV) と呼ばれることがよくあります。主に腐食防止剤やメタノールなどの流体を注入してハイドレートの形成を防ぐために使用されます。北海では、非アクティブ サイド アーム (NASA) と呼ばれています。通常は手動で操作します。

上部のバルブはスワブ バルブと呼ばれ、ワイヤーラインやコイルド チュービングなどの井戸介入に使用される経路にあります。このような操作では、ツリーの上部に潤滑装置を取り付け、ワイヤーまたはコイルを潤滑装置から降ろし、スワブ バルブを通り、井戸に下ろします。このバルブは通常、手動で操作します。

木によっては、2 つのスワブ バルブが上下に並んでいるものもあります。その目的は、井戸に水が流れている状態で木の上から機器を降ろすことができるようにし、2 つのバリア ルールを維持することです。スワブ バルブが 1 つしかない場合、通常は上部のマスター バルブが閉じられて 2 番目のバリアとして機能し、リグ ダウン作業中は井戸を 1 日間閉じる必要があります。ただし、生産を 1 日遅らせないことは通常、2 つ目のスワブ バルブ付きのクリスマス ツリーを設置する追加費用に見合うほどのメリットはありません。

海底ツリーは、垂直または水平構成で利用でき、さらにデュアルボア、モノボア、同心円、ドリルスルー、マッドライン、ガイドラインレス、ガイドラインなどの特殊構成も利用できます。海底ツリーのサブシステムは、個々の油井のニーズに合わせてさらにカスタマイズすることもできます。海底ツリーのサイズと重量は、高圧、深海 (3,000 フィートまたは 910 メートルより深い) のガイドラインレス アプリケーションの場合、数トンから約 70 トンまでの範囲になります。海底ツリーには、地上ツリーと比較して、多くの追加のバルブとアクセサリが含まれます。通常、海底ツリーには、チョーク バルブ(フローの制御が可能)、フローライン接続インターフェイス (ハブ、フランジ、またはその他の接続)、海底制御インターフェイス (直接油圧、電気油圧、または電気)、および圧力、温度、砂の流れ、浸食、多相流、水やガスなどの単相流などのデータを収集するためのセンサーが含まれます。

• 完了 – 石油・ガス井の最後の作業
• 油田 – 地下の炭化水素プールPages displaying short descriptions of redirect targets
• 油井 – 原油やガスを採掘するために掘られた井戸

• API 仕様 6A および 17D。
• GE オイル＆ガス XT
• ISO 10423:2009 石油および天然ガス産業 - 掘削および生産設備 - 坑口およびクリスマスツリー設備
• NORSOK STANDARD D-010、掘削および坑井作業における坑井の健全性、改訂第3版、2004年8月