Produits tubulaires pour champs pétrolifères (OCTG)
Produits tubulaires pour puits de pétrole (OCTG) est une famille de produits laminés sans soudure constitués de tiges de forage, de tubages et de tubes soumis à des conditions de charge 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 trépan et fait circuler le fluide de forage. Des segments de tube de 30 pieds (9 m) de long sont couplés à des joints d'outils. Le tube de forage est simultanément soumis à un couple élevé par le forage, à une tension axiale par son poids mort et à une pression interne par la purge du fluide de forage. De plus, des charges de flexion alternées dues à un forage non vertical ou dévié peuvent se superposer à ces schémas de chargement de base.
Tuyau de tubage Le tubage 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. L'émulsion de pétrole ou de gaz pompée expose particulièrement le tubage à une tension axiale et à une pression interne.
Un tubage est un tuyau par lequel le pétrole ou le gaz est transporté depuis le puits de forage. Les segments de tubage 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 cruciale des OCTG, en particulier pour les tubages et les tubes.
Les processus de fabrication typiques des OCTG comprennent (toutes les plages dimensionnelles sont approximatives)
Procédés de laminage continu sur mandrin et sur banc de poussée pour des dimensions 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 des bandes et des plaques utilisées pour les tubes soudés. Par conséquent, les tubes sans soudure à haute résistance doivent être fabriqués en augmentant la teneur en alliage en combinaison avec un traitement thermique approprié, tel que la trempe et le revenu.
Figure 1. Schéma d'une réalisation en profondeur
Pour satisfaire à l'exigence fondamentale d'une microstructure entièrement martensitique, même avec une paroi de tube de grande épaisseur, une bonne trempabilité est nécessaire. Le Cr et le Mn sont les principaux éléments d'alliage qui produisent une bonne trempabilité dans l'acier conventionnel pouvant être traité thermiquement. 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 pendant 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 Cr7C3 avec une morphologie grossière en forme de plaque, qui agissent comme des collecteurs d'hydrogène et des initiateurs de fissures. L'alliage avec du molybdène peut surmonter les limites de l'alliage Mn et Cr. Le Mo est un durcisseur beaucoup plus puissant que le Mn et le Cr, il peut donc récupérer rapidement 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 0,4% Mo. Ces dernières années, le forage de puits profonds et les réservoirs contenant des contaminants qui provoquent des attaques corrosives ont créé une forte demande de matériaux plus résistants à la fragilisation par l'hydrogène et au SSC. La martensite hautement revenue est la structure la plus résistante au SSC à des niveaux de résistance plus élevés, et une concentration de 0,75% Mo produit la combinaison optimale de limite d'élasticité et de résistance au SSC.
