Produits tubulaires pour champs pétrolifères (OCTG)
Produits tubulaires pour puits de pétrole (OCTG) est une famille de produits laminés sans soudure composé de tiges de forage, de tubages et de tubes soumis à des conditions de chargement en fonction de leur application spécifique. (voir la figure 1 pour un schéma d'un puits profond) :
Le Garniture de forage est un tube lourd sans soudure qui fait tourner le foret et fait circuler le fluide de forage. Des segments de tuyau de 30 pieds (9 m) de long sont couplés à des joints d'outils. Les tiges de forage sont simultanément soumises à un couple élevé lors du forage, à une tension axiale due à leur poids mort et à une pression interne due à la purge du fluide de forage. De plus, des charges de flexion alternées dues à un perçage non vertical ou dévié peuvent être superposées à ces modèles de chargement de base.
Tuyau de tubage tapisse le trou de forage. Il est soumis à une tension axiale due à son poids mort, à une pression interne due à la purge du fluide et à une pression externe due aux formations rocheuses environnantes. Le carter est particulièrement exposé à la tension axiale et à la pression interne dues à l'émulsion de pétrole ou de gaz pompée.
Un tube est un tuyau à travers lequel le pétrole ou le gaz est transporté depuis le puits de forage. Les segments de tube mesurent généralement environ 9 m de long et sont dotés d'un raccord fileté à chaque extrémité.
La résistance à la corrosion dans des conditions de service acides est une caractéristique très importante des OCTG, en particulier pour les tubages et les tubes.
Les processus de fabrication typiques des OCTG comprennent (toutes les plages dimensionnelles sont approximatives)
Processus de laminage au mandrin continu et processus au banc de poussée pour les tailles comprises entre 21 et 178 mm de diamètre extérieur.
Laminage de bouchons pour des tailles comprises entre 140 et 406 mm de diamètre extérieur.
Perçage à rouleaux croisés et laminage de pèlerins pour des tailles comprises entre 250 et 660 mm de diamètre extérieur.
Ces procédés ne permettent généralement pas le traitement thermomécanique habituel pour les produits en bandes et en plaques utilisés pour le tube soudé. Par conséquent, les tubes sans soudure à haute résistance doivent être produits en augmentant la teneur en alliage en combinaison avec un traitement thermique approprié tel que la trempe et le revenu.
Figure 1. Schéma de complétion d'un puits profond
Répondre à l'exigence fondamentale d'une microstructure entièrement martensitique, même avec une épaisseur de paroi de tuyau importante, nécessite une bonne trempabilité. Le Cr et le Mn sont les principaux éléments d'alliage utilisés pour produire une bonne trempabilité dans l'acier traité thermiquement conventionnel. Cependant, l’exigence d’une bonne résistance à la fissuration sous contrainte par sulfure (SSC) limite leur utilisation. Le Mn a tendance à se séparer lors de la coulée continue et peut former de grandes inclusions de MnS qui réduisent la résistance à la fissuration induite par l'hydrogène (HIC). Des niveaux plus élevés de Cr peuvent conduire à la formation de précipités de Cr7C3 ayant une morphologie grossière en forme de plaque, qui agissent comme des collecteurs d'hydrogène et des initiateurs de fissures. L'alliage avec le molybdène peut surmonter les limites de l'alliage de Mn et de Cr. Le Mo est un durcisseur beaucoup plus puissant que le Mn et le Cr, il peut donc facilement récupérer l'effet d'une quantité réduite de ces éléments.
Traditionnellement, les nuances OCTG étaient des aciers au carbone-manganèse (jusqu'au niveau de résistance de 55 ksi) ou des nuances contenant du Mo jusqu'à 0,41 TP3T Mo. Ces dernières années, le forage de puits profonds et les réservoirs contenant des contaminants provoquant des attaques corrosives ont créé une forte demande. pour les matériaux à plus haute résistance, résistants à la fragilisation par l'hydrogène et au SCC. La martensite hautement trempée est la structure la plus résistante au SSC à des niveaux de résistance plus élevés, et 0,75% est la concentration de Mo qui produit la combinaison optimale de limite d'élasticité et de résistance au SSC.
