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Manufacturing Process of Drill Pipe - 0

API Specification 5DP Drill Pipe: A Comprehensive Guide

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Drill pipes are a crucial component in the oil and gas industry, forming the backbone of drilling operations. These pipes connect the drilling rig to the drill bit, transmitting power and drilling fluid to create boreholes in the earth’s surface. This blog provides a detailed exploration of drill pipes, including their manufacturing process, types, connections, grades, and more. The goal is to equip you with practical knowledge and solutions that can help you navigate the complexities of using drill pipes effectively.

What is a Garniture de forage?

A drill pipe is a heavy, seamless, hollow tube used to rotate the drill bit and circulate drilling fluid during drilling operations. It is designed to withstand significant stresses, including torsion, tension, and pressure while being lightweight enough to be handled easily on a rig.

Key Functions of Drill Pipes:

  • Transmission of Power: Drill pipes transfer the rotary motion from the drilling rig to the drill bit.
  • Circulation of Drilling Fluid: They allow the circulation of drilling mud, which cools the bit, carries cuttings to the surface, and stabilizes the borehole.
  • Lengthening the Drill String: As drilling progresses, additional drill pipe sections are added to the drill string to reach greater depths.

Manufacturing Process of Drill Pipe

The manufacturing of drill pipes is a highly controlled process designed to ensure the final product meets the stringent standards required for drilling operations.

Manufacturing Process of Drill Pipe

Manufacturing Process of Drill Pipe

1. Sélection des matériaux

  • High-Quality Steel: The process begins with the selection of high-grade steel, typically alloy steel such as AISI 4130 or 4140, known for its high strength and toughness.
  • Composition chimique: The steel’s composition is carefully controlled to achieve the desired mechanical properties, including resistance to wear, fatigue, and corrosion.

2. Pipe Forming

  • Seamless Manufacturing: The steel is heated and then pierced to create a hollow tube, which is elongated and rolled to form the drill pipe body.
  • Welding (Optional): For certain types, steel plates may be rolled and welded to create the pipe.

3. Heat Treatment

  • Trempe et revenu : The pipes undergo heat treatment to enhance their mechanical properties, ensuring they can withstand the rigors of drilling.

4. Upsetting

  • End Upsetting: The ends of the pipe are thickened to increase their strength. This process, known as upsetting, is crucial for enhancing the pipe’s durability at the connections.

5. Tool Joint Welding

  • Attachment of Tool Joints: Tool joints are welded to the ends of the pipe, forming the connections that link each section of the drill string.

6. Hardbanding

  • Wear-Resistant Coating: A wear-resistant alloy is applied to the tool joints to protect them from wear and extend the pipe’s service life.

7. Inspection et tests

  • Non-Destructive Testing: Each drill pipe undergoes rigorous testing, including ultrasonic and magnetic particle inspection, to ensure there are no defects.
  • Dimensional Inspection: The pipes are measured to ensure they meet the required specifications.

8. Marking and Coating

  • Identification: Each pipe is marked with essential information, such as grade, size, and manufacturer.
  • Protective Coating: A corrosion-resistant coating is applied to the pipes to protect them during transportation and storage.

Types of Drill Pipe

There are several types of drill pipes, each designed for specific applications:

1. Standard Drill Pipe

  • Description: The most common type of drill pipe, used for standard drilling operations.
  • Application: Suitable for conventional drilling in onshore and offshore environments.

2. Heavy Weight Drill Pipe (HWDP)

  • Description: Thicker and heavier than standard drill pipe, HWDP is designed to add weight to the drill string, reducing buckling and improving stability.
  • Application: Ideal for directional drilling and extended-reach wells.

3. Spiral Drill Pipe

  • Description: This type features a spiral groove along its length, designed to reduce friction and wear during drilling.
  • Application: Used in operations where friction reduction is critical.

4. Square Drill Pipe

  • Description: A less common type with a square cross-section, offering increased rigidity.
  • Application: Used in specific drilling scenarios requiring a rigid drill string.

5. Hexagonal Drill Pipe

  • Description: Similar to the square drill pipe but with a hexagonal cross-section, providing enhanced torsional strength.
  • Application: Suitable for high-torque drilling operations.

What are the Ends Processes of Drill Pipe?

In the context of drill pipes, the terms IU, UE, et IEU refer to different end processes that prepare the ends of the drill pipes for connections. These processes are crucial for ensuring that the drill pipe ends are durable, properly aligned, and suitable for threading and connection to other components in the drill string.

IU EU IEU of Drill Pipe Ends

IU EU IEU of Drill Pipe Ends

1. Internal Upset (IU)

  • Description: In an Internal Upset (IU) process, the internal diameter of the pipe is reduced, creating a thicker wall at the ends of the pipe.
  • But: This thickening increases the strength of the pipe ends, making them more resistant to the stresses and wear encountered during drilling operations.
  • Application: IU pipes are used in situations where the internal diameter of the drill pipe is critical, such as in high-pressure drilling operations where maintaining a consistent bore is essential.

2. External Upset (EU)

  • Description: External Upset (EU) involves increasing the thickness of the pipe wall at the external diameter of the pipe ends.
  • But: This process strengthens the pipe ends and enhances their durability, especially in areas where the drill pipe is most likely to experience wear and impact.
  • Application: EU drill pipes are commonly used in standard drilling operations where external strength and impact resistance are prioritized.

3. Internal-External Upset (IEU)

  • Description: Internal-External Upset (IEU) is a combination of both internal and external upsets, where the pipe ends are thickened both internally and externally.
  • But: This dual-thickening process provides maximum strength and durability at the ends of the drill pipe, offering enhanced resistance to both internal pressure and external forces.
  • Application: IEU pipes are typically used in more demanding drilling environments, such as deep wells, high-pressure scenarios, and directional drilling, where both internal and external reinforcement is needed.

Connections of Drill Pipe Tool Joints

The connections between drill pipe sections are critical for maintaining the integrity of the drill string. API 5DP drill pipes feature various types of connections:

1. Internal Flush (IF) Connection

  • Description: Designed with a flush internal profile to minimize pressure drops and turbulence.
  • Application: Used in high-pressure drilling environments.

2. Full Hole (FH) Connection

  • Description: Features a larger bore for improved fluid flow, making it suitable for deep wells.
  • Application: Ideal for deep drilling operations.

3. API Regular (API REG) Connection

  • Description: A standard connection type, known for its robustness and ease of use.
  • Application: Commonly used in standard drilling operations.

4. Numerical Connection (NC)

  • Description: A premium connection with high torque capacity, often featuring a double-shoulder design.
  • Application: Suitable for challenging drilling conditions.

What are Pin and Box?

Pin and Box refer to the two complementary ends of a drill pipe connection that allow the pipe sections to be securely joined together in a drilling string. This connection system is critical for maintaining the integrity and stability of the drill string during drilling operations.

Pin

  • Description: The Pin is the male end of the connection. It is tapered and threaded, allowing it to be screwed into the Box.
  • Conception: The external threads of the Pin are precision-cut to match the internal threads of the Box, ensuring a tight, secure fit.
  • Fonction: The Pin is designed to connect securely with the Box, creating a strong, leak-proof joint that can withstand the high pressures, torsional forces, and vibrations experienced during drilling.

Box

  • Description: The Box is the female end of the connection. It is also threaded internally to accommodate the Pin.
  • Conception: The Box’s internal threads are precisely machined to match the Pin’s threads, allowing for a secure and tight connection.
  • Fonction: The Box receives the Pin, creating a sturdy connection that ensures the drill pipe sections remain connected and aligned during drilling operations.

Importance of Pin and Box Connections

  • Intégrité structurelle: The Pin and Box connection ensures the drill pipe sections are securely fastened, maintaining the structural integrity of the drill string.
  • Pressure Resistance: These connections are designed to withstand the high internal pressures generated by the circulation of drilling fluid.
  • Ease of Use: Pin and Box connections are designed for easy assembly and disassembly, facilitating quick changes and adjustments to the drill string.

Applications

  • Drill Pipes: Pin and Box connections are used in all types of drill pipes, including standard, heavy-weight, and specialized pipes.
  • Tool Joints: These connections are also used in tool joints, which are thicker, heavier sections of drill pipes that provide added strength and durability.

Grades, Diameters, Length Ranges, and Applications

Drill pipes come in various grades, diameters, and lengths, each suited to different drilling environments:

Notes

  • E-75: Commonly used for general drilling operations.
  • X-95: Provides higher strength, suitable for deeper wells.
  • G-105: Offers excellent fatigue resistance, ideal for extended-reach drilling.
  • S-135: The highest strength grade, used in ultra-deep and high-pressure wells.

Diameters and Lengths

  • Diameters: Typically range from 2 3/8″ to 6 5/8″.
  • Lengths: Range from 27 to 31 feet, with custom lengths available based on project needs.

Applications by Grade

  • E-75: Onshore drilling in standard conditions.
  • X-95: Deep wells with moderate pressures.
  • G-105: Extended-reach wells and high-torque drilling.
  • S-135: Ultra-deep, high-pressure, and high-temperature wells.

Packing, Storage, Maintenance, and Transportation

Proper handling of drill pipes is crucial for maintaining their integrity and extending their service life.

Emballage

  • Bundling: Drill pipes are typically bundled together for easier handling and transportation.
  • Protective Caps: Both ends of the drill pipe are fitted with protective caps to prevent damage to the threads.

Storage

  • Indoor Storage: Whenever possible, drill pipes should be stored indoors to protect them from the elements.
  • Elevated Storage: Pipes should be stored off the ground on racks to prevent contact with moisture and contaminants.

Maintenance

  • Regular Inspections: Drill pipes should be inspected regularly for signs of wear, corrosion, or damage.
  • Re-threading: Threads should be re-cut if damaged, ensuring a secure connection.

Transport

  • Secure Loading: Drill pipes should be securely loaded onto trucks or trailers to prevent movement during transit.
  • Use of Cradles: Pipes should be transported using cradles to prevent bending or damage.

Conclusion

Drill pipes are a critical component in drilling operations, designed to withstand the harsh conditions encountered during oil and gas extraction. Understanding the manufacturing process, types, connections, grades, and handling of drill pipes is essential for optimizing their performance and ensuring safe, efficient drilling operations.

By following best practices in selecting, storing, and maintaining drill pipes, operators can extend the life of their equipment, reduce operational costs, and minimize the risk of failures. This comprehensive guide serves as a valuable resource for professionals in the drilling industry, offering practical insights and solutions to the challenges associated with drill pipes.

Exploration du rôle vital des tuyaux en acier dans l'exploration pétrolière et gazière

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I. Les connaissances de base du pipeline pour l'industrie pétrolière et gazière

1. Explication de la terminologie

API : Abréviation de Institut américain du pétrole.
FTPP : Abréviation de Produits tubulaires pour champs pétrolifères, y compris les tuyaux de tubage d'huile, les tubes d'huile, les tiges de forage, les colliers de forage, les forets, les tiges de ventouse, les joints de chiot, etc.
Tube d'huile : Les tubes sont utilisés dans les puits de pétrole pour l’extraction de pétrole, l’extraction de gaz, l’injection d’eau et la fracturation acide.
Enveloppe: Tube descendu de la surface du sol dans un trou foré comme revêtement pour empêcher l'effondrement du mur.
Garniture de forage : Tuyau utilisé pour percer des trous de forage.
Tuyau de canalisation : Tuyau utilisé pour transporter du pétrole ou du gaz.
Accouplements : Cylindres utilisés pour relier deux tuyaux filetés avec des filetages internes.
Matériau de couplage : Tuyau utilisé pour fabriquer des raccords.
Fils de discussion API : Filetages de tuyaux spécifiés par la norme API 5B, y compris les filetages ronds de tuyaux d'huile, les filetages ronds courts de boîtier, les filetages ronds longs de boîtier, les filetages trapézoïdaux partiels de boîtier, les filetages de tuyaux de canalisation, etc.
Connexion Premium : Filetages non API avec des propriétés d'étanchéité, des propriétés de connexion et d'autres propriétés spéciales.
Les échecs: déformation, fracture, dommages de surface et perte de la fonction d'origine dans des conditions de service spécifiques.
Principales formes d’échec : écrasement, glissement, rupture, fuite, corrosion, collage, usure, etc.

2. Normes liées au pétrole

API Spec 5B, 17e édition – Spécifications pour le filetage, le calibrage et l'inspection des filetages des filetages de boîtiers, de tubes et de conduites
API Spec 5L, 46e édition – Spécification pour les tuyaux de canalisation
API Spec 5CT, 11e édition – Spécifications pour les boîtiers et les tubes
Spécification API 5DP, 7e édition – Spécifications pour les tiges de forage
Spécification API 7-1, 2e édition – Spécifications pour les éléments de tige de foret rotatif
Spécification API 7-2, 2e édition – Spécifications pour le filetage et le calibrage des connexions filetées à épaulement rotatif
API Spec 11B, 24e édition – Spécifications pour les tiges de pompage, les tiges et doublures polies, les accouplements, les barres de plombage, les colliers de tige polis, les presse-étoupes et les tés de pompage
ISO 3183:2019 – Industries du pétrole et du gaz naturel – Tuyaux en acier pour systèmes de transport par pipeline
ISO 11960:2020 – Industries du pétrole et du gaz naturel – Tuyaux en acier destinés à être utilisés comme tubage ou tube pour puits
NACE MR0175 / ISO 15156:2020 – Industries du pétrole et du gaz naturel – Matériaux destinés à être utilisés dans des environnements contenant du H2S dans la production pétrolière et gazière

II. Tube d'huile

1. Classification des tubes d'huile

Les tubes d'huile sont divisés en tubes d'huile non renversés (NU), en tubes d'huile externes bouleversés (UE) et en tubes d'huile à joint intégral (IJ). Le tube d'huile NU signifie que l'extrémité du tube est d'épaisseur normale et fait tourner directement le filetage et amène les raccords. Un tube renversé signifie que les extrémités des deux tubes sont renversées extérieurement, puis filetées et couplées. Le tube à joint intégral signifie qu'une extrémité du tube est bouleversée avec des filetages externes et l'autre extrémité est bouleversée avec des filetages internes et connectée directement sans raccords.

2. Fonction du tube d'huile

① Extraction de pétrole et de gaz : une fois les puits de pétrole et de gaz forés et cimentés, le tube est placé dans le carter de pétrole pour extraire le pétrole et le gaz jusqu'au sol.
② Injection d'eau : lorsque la pression au fond du trou est insuffisante, injectez de l'eau dans le puits à travers le tube.
③ Injection de vapeur : lors de la récupération d'huile chaude épaisse, la vapeur doit être introduite dans le puits à l'aide d'un tube d'huile isolé.
④ Acidification et fracturation : À la fin du forage de puits ou pour améliorer la production de puits de pétrole et de gaz, il est nécessaire d'introduire un milieu d'acidification et de fracturation ou un matériau de durcissement dans la couche de pétrole et de gaz, et le milieu et le matériau de durcissement sont transporté à travers le tube d’huile.

3. Qualité d'acier des tubes d'huile

Les qualités d'acier des tubes d'huile sont H40, J55, N80, L80, C90, T95, P110.
N80 est divisé en N80-1 et N80Q, les deux ont les mêmes propriétés de traction, les deux différences sont l'état de livraison et les différences de performances d'impact, la livraison du N80-1 par état normalisé ou lorsque la température de laminage finale est supérieure à la la température critique Ar3 et la réduction de tension après refroidissement par air et peuvent être utilisées pour trouver un laminage à chaud au lieu de tests normalisés, d'impact et non destructifs ne sont pas nécessaires ; N80Q doit être revenu (trempé et revenu). Le traitement thermique, la fonction d'impact doit être conforme aux dispositions de l'API 5CT et doit faire l'objet de tests non destructifs.
L80 est divisé en L80-1, L80-9Cr et L80-13Cr. Leurs propriétés mécaniques et leur état de livraison sont les mêmes. Différences d'utilisation, de difficulté de production et de prix, L80-1 pour le type général, L80-9Cr et L80-13Cr sont des tubes à haute résistance à la corrosion, difficiles à produire, coûteux et généralement utilisés dans les puits à forte corrosion.
C90 et T95 sont divisés en types 1 et 2, à savoir C90-1, C90-2 et T95-1, T95-2.

4. La qualité d'acier, le nom de l'acier et l'état de livraison des tubes d'huile couramment utilisés

Tube d'huile J55 (37Mn5) NU : laminé à chaud au lieu de normalisé
Tube d'huile J55 (37Mn5) EU : normalisé sur toute la longueur après bouleversement
Tubes d'huile N80-1 (36Mn2V) NU : laminés à chaud au lieu de normalisés
Tube d'huile N80-1 (36Mn2V) EU : normalisé sur toute la longueur après bouleversement
Tube d'huile N80-Q (30Mn5) : 30Mn5, trempe sur toute la longueur
Tube d'huile L80-1 (30Mn5) : 30Mn5, trempe sur toute la longueur
Tube d'huile P110 (25CrMnMo) : 25CrMnMo, trempe sur toute la longueur
Accouplement J55 (37Mn5) : laminé à chaud en ligne normalisé
Couplage N80 (28MnTiB) : trempe sur toute la longueur
Accouplement L80-1 (28MnTiB) : trempé sur toute la longueur
Couplage P110 (25CrMnMo) : Trempe sur toute la longueur

III. Tuyau de tubage

1. Classification et rôle du boîtier

Le tubage est le tuyau en acier qui soutient la paroi des puits de pétrole et de gaz. Plusieurs couches de tubage sont utilisées dans chaque puits en fonction des différentes profondeurs de forage et des conditions géologiques. Le ciment est utilisé pour cimenter le tubage après son abaissement dans le puits, et contrairement aux oléoducs et aux tiges de forage, il ne peut pas être réutilisé et fait partie des matériaux consommables jetables. Par conséquent, la consommation de tubage représente plus de 70 pour cent de tous les tuyaux de puits de pétrole. Le boîtier peut être divisé en boîtier conducteur, boîtier intermédiaire, boîtier de production et boîtier de revêtement en fonction de son utilisation, et leurs structures dans les puits de pétrole sont illustrées à la figure 1.

①Boîtier du conducteur : Utilisant généralement les qualités API K55, J55 ou H40, le tubage conducteur stabilise la tête de puits et isole les aquifères peu profonds dont le diamètre est généralement d'environ 20 pouces ou 16 pouces.

②Boîtier intermédiaire : Le tubage intermédiaire, souvent fabriqué à partir de qualités API K55, N80, L80 ou P110, est utilisé pour isoler les formations instables et les zones de pression variables, avec des diamètres typiques de 13 3/8 pouces, 11 3/4 pouces ou 9 5/8 pouces. .

③Boîtier de production : Construit à partir d'acier de haute qualité tel que les nuances API J55, N80, L80, P110 ou Q125, le boîtier de production est conçu pour résister aux pressions de production, généralement avec des diamètres de 9 5/8 pouces, 7 pouces ou 5 1/2 pouces.

④Boîtier de revêtement : Les revêtements prolongent le puits de forage dans le réservoir, en utilisant des matériaux tels que les qualités API L80, N80 ou P110, avec des diamètres typiques de 7 pouces, 5 pouces ou 4 1/2 pouces.

⑤Tube : Les tubes transportent les hydrocarbures vers la surface, en utilisant les qualités API J55, L80 ou P110, et sont disponibles dans des diamètres de 4 1/2 pouces, 3 1/2 pouces ou 2 7/8 pouces.

IV. Garniture de forage

1. Classification et fonction des tuyaux pour outils de forage

La tige de forage carrée, la tige de forage, la tige de forage lestée et la masse-tige des outils de forage forment la tige de forage. La tige de forage est l'outil de carottage qui entraîne le trépan du sol jusqu'au fond du puits, et c'est également un canal du sol au fond du puits. Il a trois rôles principaux :

① Pour transmettre le couple pour entraîner le foret vers le foret ;

② Compter sur son poids sur le trépan pour briser la pression de la roche au fond du puits ;

③ Pour transporter le fluide de lavage, c'est-à-dire la boue de forage à travers le sol à travers les pompes à boue à haute pression, la colonne de forage dans le trou de forage s'écoule dans le fond du puits pour rincer les débris de roche et refroidir le trépan, et transporter les débris de roche à travers la surface extérieure de la colonne et la paroi du puits entre l'espace annulaire pour retourner au sol, pour atteindre l'objectif de forer le puits.

La tige de forage dans le processus de forage doit résister à une variété de charges alternées complexes, telles que la traction, la compression, la torsion, la flexion et d'autres contraintes, la surface intérieure est également soumise au récurage et à la corrosion par la boue à haute pression.
(1) Garniture de forage carrée : la tige de forage carrée a deux types de type quadrilatère et de type hexagonal, la tige de forage pétrolière de Chine, chaque ensemble de colonnes de forage utilise généralement une tige de forage de type quadrilatéral. Ses spécifications sont 63,5 mm (2-1/2 pouces), 88,9 mm (3-1/2 pouces), 107,95 mm (4-1/4 pouces), 133,35 mm (5-1/4 pouces), 152,4 mm ( 6 pouces) et ainsi de suite. Habituellement, la longueur utilisée est de 12 à 14,5 m.
(2) Garniture de forage : La tige de forage est l'outil principal pour forer des puits, reliée à l'extrémité inférieure de la tige de forage carrée, et à mesure que le puits de forage continue de s'approfondir, la tige de forage continue d'allonger la colonne de forage l'une après l'autre. Les spécifications de la tige de forage sont : 60,3 mm (2-3/8 pouces), 73,03 mm (2-7/8 pouces), 88,9 mm (3-1/2 pouces), 114,3 mm (4-1/2 pouces). , 127 mm (5 pouces), 139,7 mm (5-1/2 pouces) et ainsi de suite.
(3) Garniture de forage robuste : Une tige de forage lestée est un outil de transition reliant la tige de forage et la masse-tige, ce qui peut améliorer l'état de force de la tige de forage et augmenter la pression sur le trépan. Les principales spécifications de la tige de forage lestée sont de 88,9 mm (3-1/2 pouces) et 127 mm (5 pouces).
(4) Collier de forage : la masse-tige est reliée à la partie inférieure de la tige de forage, qui est une tige spéciale à paroi épaisse avec une rigidité élevée, exerçant une pression sur le trépan pour briser la roche et jouant un rôle de guidage lors du forage d'un puits droit. Les spécifications courantes des colliers de forage sont 158,75 mm (6-1/4 pouces), 177,85 mm (7 pouces), 203,2 mm (8 pouces), 228,6 mm (9 pouces), etc.

V. Tuyau de canalisation

1. Classification des tuyaux de canalisation

Les tuyaux de canalisation sont utilisés dans l'industrie pétrolière et gazière pour le transport de pipelines de pétrole, de pétrole raffiné, de gaz naturel et d'eau avec l'abréviation de tuyaux en acier. Le transport des oléoducs et des gazoducs est principalement divisé en canalisations principales, canalisations secondaires et canalisations du réseau de canalisations urbaines, trois types de transmission par canalisation principale des spécifications habituelles pour ∅406 ~ 1219 mm, épaisseur de paroi de 10 ~ 25 mm, qualité d'acier X42 ~ X80. ; Les canalisations de branchement et les canalisations du réseau de canalisations urbaines sont généralement spécifiées pour le ∅114 ~ 700 mm, l'épaisseur de paroi de 6 ~ 20 mm, la qualité d'acier pour le X42 ~ X80. La nuance d'acier est X42～X80. Les tuyaux de canalisation sont disponibles en type soudé et sans soudure. Les tuyaux de canalisation soudés sont plus utilisés que les tuyaux de canalisation sans soudure.

2. Norme de conduite

API Spec 5L – Spécification pour les tuyaux de canalisation
ISO 3183 – Industries du pétrole et du gaz naturel – Tubes en acier pour systèmes de transport par pipeline

3. PSL1 et PSL2

PSL est l'abréviation de Niveau de spécification du produit. Le niveau de spécification du produit des tuyaux de canalisation est divisé en PSL 1 et PSL 2, on peut également dire que le niveau de qualité est divisé en PSL 1 et PSL 2. PSL 2 est supérieur à PSL 1, les 2 niveaux de spécification ont non seulement des exigences de test différentes, mais les exigences en matière de composition chimique et de propriétés mécaniques sont différentes, donc selon la commande API 5L, les termes du contrat en plus de spécifier les spécifications, la qualité d'acier et d'autres indicateurs communs, mais doivent également indiquer le niveau de spécification du produit, c'est-à-dire PSL 1 ou PSL 2. PSL 2 en termes de composition chimique, de propriétés de traction, de puissance d'impact, de tests non destructifs et d'autres indicateurs sont plus stricts que PSL 1.

4. Qualité d'acier des tuyaux de canalisation, composition chimique et propriétés mécaniques

La qualité d'acier des tuyaux de canalisation, de faible à élevée, est divisée en : A25, A, B, X42, X46, X52, X60, X65, X70 et X80. Pour la composition chimique et les propriétés mécaniques détaillées, veuillez vous référer à la spécification API 5L, 46e édition du livre.

5. Exigences relatives aux essais hydrostatiques et aux examens non destructifs des conduites de canalisation

Les conduites de canalisation doivent être effectuées branche par branche, et la norme ne permet pas la génération non destructive de pression hydraulique, ce qui constitue également une grande différence entre la norme API et nos normes. PSL 1 ne nécessite pas de contrôle non destructif, PSL 2 doit être un contrôle non destructif branche par branche.

VI. Connexions premium

1. Introduction des connexions Premium

Premium Connection est un thread de canalisation avec une structure spéciale différente du thread API. Bien que le boîtier d'huile fileté API existant soit largement utilisé dans l'exploitation des puits de pétrole, ses défauts sont clairement démontrés dans l'environnement particulier de certains champs pétrolifères : la colonne de tuyau fileté rond API, bien que ses performances d'étanchéité soient meilleures, la force de traction supportée par le tube fileté une partie n'équivaut qu'à 60% à 80% de la résistance du corps du tuyau, et elle ne peut donc pas être utilisée dans l'exploitation de puits profonds ; la colonne de tuyau fileté trapézoïdal biaisé API, bien que ses performances de traction soient beaucoup supérieures à celles de la connexion filetée ronde API, ses performances d'étanchéité ne sont pas si bonnes. Bien que les performances de traction de la colonne soient bien supérieures à celles du raccord à filetage rond API, ses performances d'étanchéité ne sont pas très bonnes, elle ne peut donc pas être utilisée dans l'exploitation de puits de gaz à haute pression ; de plus, la graisse filetée ne peut jouer son rôle que dans un environnement à température inférieure à 95℃, elle ne peut donc pas être utilisée dans l'exploitation de puits à haute température.

Par rapport au filetage rond API et à la connexion à filetage trapézoïdal partiel, la connexion premium a fait des progrès révolutionnaires dans les aspects suivants :

(1) Une bonne étanchéité, grâce à l'élasticité et à la conception de la structure d'étanchéité métallique, rend l'étanchéité au gaz du joint résistante à l'atteinte de la limite du corps du tube dans la pression d'écoulement ;

(2) Haute résistance de la connexion, se connectant avec une connexion à boucle spéciale du carter d'huile, sa force de connexion atteint ou dépasse la résistance du corps du tube, pour résoudre fondamentalement le problème du glissement ;

(3) Grâce à la sélection des matériaux et à l'amélioration du processus de traitement de surface, le problème de la boucle qui colle au fil est essentiellement résolu ;

(4) Grâce à l'optimisation de la structure, afin que la répartition des contraintes des joints soit plus raisonnable et plus propice à la résistance à la corrosion sous contrainte ;

(5) Grâce à la structure d'épaule de conception raisonnable, de sorte que le fonctionnement de la boucle lors de l'opération soit plus facile à réaliser.

À l'heure actuelle, l'industrie pétrolière et gazière compte plus de 100 connexions haut de gamme brevetées, ce qui représente des avancées significatives dans la technologie des canalisations. Ces conceptions de filetage spécialisées offrent des capacités d'étanchéité supérieures, une résistance de connexion accrue et une résistance améliorée aux contraintes environnementales. En relevant des défis tels que les hautes pressions, les environnements corrosifs et les températures extrêmes, ces innovations garantissent une plus grande fiabilité et efficacité dans les opérations de puits de pétrole dans le monde entier. La recherche et le développement continus dans le domaine des connexions haut de gamme soulignent leur rôle central dans le soutien de pratiques de forage plus sûres et plus productives, reflétant un engagement continu envers l'excellence technologique dans le secteur de l'énergie.

Connexion VAM® : Connues pour leurs performances robustes dans des environnements difficiles, les connexions VAM® sont dotées d'une technologie avancée d'étanchéité métal sur métal et de capacités de couple élevées, garantissant des opérations fiables dans les puits profonds et les réservoirs à haute pression.

Série TenarisHydril Wedge : Cette série propose une gamme de connexions telles que Blue®, Dopeless® et Wedge 521®, connues pour leur étanchéité exceptionnelle aux gaz et leur résistance aux forces de compression et de tension, améliorant ainsi la sécurité et l'efficacité opérationnelles.

TSH® Bleu : Conçues par Tenaris, les connexions TSH® Blue utilisent une conception exclusive à double épaulement et un profil de filetage haute performance, offrant une excellente résistance à la fatigue et une facilité de vissage dans les applications de forage critiques.

Accordez la connexion Prideco™ XT® : Conçues par NOV, les connexions XT® intègrent un joint métal sur métal unique et une forme de filetage robuste, garantissant une capacité de couple et une résistance au grippage supérieures, prolongeant ainsi la durée de vie opérationnelle de la connexion.

Connexion Hunting Seal-Lock® : Dotée d'un joint métal sur métal et d'un profil de filetage unique, la connexion Seal-Lock® de Hunting est réputée pour sa résistance supérieure à la pression et sa fiabilité dans les opérations de forage onshore et offshore.

Conclusion

En conclusion, le réseau complexe de canalisations crucial pour l’industrie pétrolière et gazière englobe un large éventail d’équipements spécialisés conçus pour résister à des environnements rigoureux et à des exigences opérationnelles complexes. Depuis les tubes de tubage de fondation qui soutiennent et protègent les parois des puits jusqu'aux tubes polyvalents utilisés dans les processus d'extraction et d'injection, chaque type de tube répond à un objectif distinct dans l'exploration, la production et le transport des hydrocarbures. Des normes telles que les spécifications API garantissent l'uniformité et la qualité de ces canalisations, tandis que des innovations telles que des connexions haut de gamme améliorent les performances dans des conditions difficiles. À mesure que la technologie évolue, ces composants essentiels continuent de progresser, améliorant ainsi l’efficacité et la fiabilité des opérations énergétiques mondiales. Comprendre ces tuyaux et leurs spécifications souligne leur rôle indispensable dans l'infrastructure du secteur énergétique moderne.

Produits tubulaires pour champs pétrolifères (OCTG)

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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.