Garniture de forage

Qu’est-ce que la tige de forage ?

Garniture de forage est un composant essentiel du train de tiges utilisé dans le processus de forage pétrolier et gazier. Il s'agit d'un long tuyau tubulaire qui s'étend de la surface jusqu'au trépan, transmettant le fluide de forage (boue) et la puissance mécanique au trépan tout en fournissant un support structurel.

Quelles sont les fonctions des tiges de forage ?

Transmission des fluides de forage: Les tiges de forage servent de conduit aux fluides de forage, qui sont essentiels au refroidissement et à la lubrification du trépan, à l'élimination des déblais de roche et au maintien de la pression du puits de forage.

Transmission du mouvement rotatif: La tige de forage transmet le mouvement de rotation de la table rotative de surface ou de l'entraînement supérieur au trépan, permettant au trépan de forer dans la roche.

Fournir un soutien structurel: Il ajoute résistance et rigidité au train de tiges de forage, soutenant le trépan et les autres composants lorsqu'ils pénètrent dans les formations souterraines.

Composants de connexion: Les tiges de forage relient diverses parties du train de tiges, y compris les colliers de forage, les stabilisateurs et autres outils de fond de trou, formant un assemblage continu qui s'étend de la surface au fond du puits.

Combien de types de tiges de forage ?

Garniture de forage standard

• Matériel: Généralement fabriqué à partir d'acier à haute résistance, tel que l'AISI 4145H ou des qualités similaires.
• Conception: Présente une paroi mince par rapport aux colliers de forage, avec une résistance élevée à la traction pour résister aux contraintes axiales et de torsion.

Garniture de forage lourde (HWDP)

• Matériel: Semblable à la tige de forage standard mais conçue avec une paroi plus épaisse et un poids plus lourd.
• Conception: Utilisé comme transition entre la tige de forage standard et les colliers de forage pour fournir un poids et une stabilité supplémentaires.

Garniture de forage de qualité supérieure

• Matériel: Fabriqué en acier de haute qualité ou en alliage aux propriétés mécaniques améliorées.
• Conception: Comprend des processus de fabrication et des traitements avancés pour des performances et une durabilité améliorées.

Garniture de forage non magnétique

• Matériel: Fabriqué à partir d'alliages non magnétiques pour éviter les interférences avec les outils magnétiques de fond.
• Conception: Utilisé dans les applications où les interférences magnétiques doivent être minimisées.

Quelles sont les spécifications et la conception des tiges de forage ?

Diamètre extérieur (OD): Varie généralement de 2 7/8 pouces à 5 1/2 pouces, selon les exigences du puits et les conditions de forage.

Diamètre intérieur (ID): Le diamètre intérieur permet la circulation des fluides de forage.

Épaisseur du mur: Conçu pour résister aux contraintes rencontrées lors du perçage tout en conservant un équilibre entre solidité et poids.

Longueur: Les longueurs standard sont généralement de 30 à 40 pieds par joint, bien que des longueurs personnalisées puissent être utilisées en fonction des besoins opérationnels.

Connexions de fil: Les tiges de forage sont reliées à l'aide de raccords filetés, tels que des filetages API (American Petroleum Institute) ou des filetages premium, garantissant un assemblage sécurisé et étanche.

Quelles sont les connexions des tiges de forage ?

1. REG (Connexion de style régulier)

La connexion de style régulier (REG) est spécialement conçue pour connecter des tiges de forage à refoulement interne. Cette connexion présente le plus petit diamètre extérieur et fait que le diamètre intérieur de la tige de forage est inférieur à la partie épaissie de la tige de forage, et le diamètre interne de la partie épaissie de la tige de forage est plus petit que le diamètre intérieur. La connexion REG est utilisée pour les connexions de bits dans les opérations de forage.

L'American Petroleum Institute (API 5CT) a conservé toutes les spécifications de la connexion REG, en raison de son application spécialisée et de son adéquation aux connexions bit.

Sa conception répond aux exigences et aux défis uniques associés aux connexions à embouts, ce qui en fait un choix privilégié pour de nombreux professionnels du forage.

Comme le trépan est situé à l'extrémité du train de tiges de forage, la connexion REG subit une concentration de contraintes réduite dans le filetage de la tige de forage par rapport aux autres types de connexion. Cela réduit le risque de rupture par fatigue et améliore sa fiabilité globale.

La connexion REG est principalement destinée aux connexions de bits, elle peut donc ne pas convenir à d'autres applications de forage ou configurations d'équipement. Sa conception spécialisée limite sa polyvalence par rapport à certains autres types de connexion.

Lors de l'utilisation de connexions REG, le diamètre de la tige de forage est inférieur au diamètre intérieur de la partie épaissie en raison de la configuration de la connexion. Bien que cela ne constitue pas un problème important pour les connexions de trépans, cela peut avoir un impact sur les débits de fluide et les pressions nominales dans des scénarios de forage particuliers.

2. IF (connexion à affleurement interne)

La connexion affleurante interne (IF) a un diamètre extérieur plus grand et connecte une tige de forage externe ou une tige de forage épaissie interne et externe. Cette connexion forme un joint de tige de forage dont le diamètre intérieur est identique ou presque égal au diamètre du corps de la tige.

L'un des principaux avantages de la connexion IF est le diamètre intérieur constant, qui garantit un débit de fluide plus élevé et réduit le risque de restrictions ou de blocages pendant les opérations de forage, augmentant ainsi l'efficacité.

Cependant, un inconvénient notable de la connexion IF est le potentiel de concentration des contraintes. La conception de la connexion, en particulier la conception des dents triangulaires, peut conduire à des zones localisées de fortes contraintes. Cela peut augmenter le risque de rupture par fatigue au fil du temps, compromettant l’intégrité et la fiabilité de la connexion.

En raison des problèmes de concentration de contraintes associés à la connexion IF et du développement de conceptions de connexion plus récentes et améliorées, l'American Petroleum Institute (API) a remplacé les connexions IF.

3. FH (connexion à trou complet)

La connexion à trou complet (FH) relie la tige de forage épaissie intérieure et extérieure, formant un joint de tige de forage avec un diamètre intérieur qui correspond au diamètre d'extrémité épaissi. Les diamètres intérieur et extérieur de la connexion sont plus petits que le diamètre intérieur de la tige de forage.

La connexion FH propose trois spécifications de filetage différentes, à savoir V-0,065, V-0,05 et V-0,040, offrant des options pour différentes exigences et conditions de perçage. Cette polyvalence le rend largement utilisé dans diverses opérations de forage, permettant flexibilité et adaptabilité, comme avec les colliers de forage et les trépans.

L'une des limites du raccord FH est son diamètre intérieur plus petit par rapport au diamètre intérieur du tuyau. Bien que cela ne constitue pas un problème majeur dans de nombreuses opérations de forage, cela peut avoir un impact sur les débits des fluides de forage.

De plus, bien qu'elle propose trois modèles différents, la connexion FH présente moins de spécifications de filetage que les autres connexions pour tiges de forage. Cela peut limiter son adaptabilité à certaines conditions de forage ou configurations d'équipement, nécessitant une sélection minutieuse pour garantir la compatibilité et les performances.

4. NC (connexion numérotée)

La connexion numérotée (NC) est réalisée pour les tiges de forage ayant une limite d'élasticité d'au moins 75 000 PSI ou plus, souvent appelées tiges de forage à haute résistance. L'API recommande d'utiliser des connexions NC pour les tiges de forage à haute résistance en raison de leur conception robuste et de leurs exigences de compatibilité.

Les NC sont conçues pour joindre des broches et des boîtiers avec des désignations de filetage égales, garantissant ainsi une connexion sécurisée et fiable. Ils sont interchangeables si les codes de qualité correspondent, c'est-à-dire si le pas de filetage est similaire et les différents filetages sont compatibles.

Les connexions NC offrent une variété de tailles et de configurations pour répondre à différentes exigences et conditions de forage, allant de NC10 à NC77. Ils sont adaptés pour supporter la torsion, les pressions et divers mouvements des appareils de forage, garantissant ainsi durabilité et fiabilité dans les opérations de forage exigeantes.

Cependant, des types ou pas de filetage incompatibles peuvent entraîner des problèmes de connexion, compromettant l'intégrité et la fiabilité de la connexion. Il est donc essentiel de vérifier auprès du fabricant du joint d'outil pour garantir la compatibilité des connexions NC et des types de filetage.

Bien que les connexions NC soient polyvalentes et largement utilisées, elles sont conçues pour les tiges de forage à haute résistance avec une limite d'élasticité minimale de 75 000 PSI ou plus. Cela limite leur application à des opérations de forage spécifiques nécessitant un équipement à haute résistance.

Quelles sont les applications des tiges de forage ?

Forage pétrolier et gazier: Utilisé dans les opérations de forage rotatif pour percer des formations rocheuses et atteindre des réservoirs d'hydrocarbures.

Forage géotechnique: Employé dans des enquêtes géotechniques pour explorer les conditions du sol et des roches.

Forage de puits d'eau: Utilisé dans la construction de puits d’eau pour accéder aux eaux souterraines.