Tubes OCTGIls sont principalement utilisés pour le forage et le transport de pétrole et de gaz. Ils comprennent les tiges de forage, les tubages et les tuyaux d'extraction.Tubes OCTGsont principalement utilisés pour connecter les colliers de forage et les forets et transmettre la puissance de forage.Le tubage pétrolier sert principalement à soutenir le puits de forage pendant et après le forage, afin d'assurer son bon fonctionnement. Le pétrole et le gaz au fond du puits sont principalement transportés vers la surface par le tube de pompage.
Le tubage est essentiel au maintien de l'exploitation des puits de pétrole. En raison des différentes conditions géologiques, les contraintes souterraines sont complexes et les effets combinés de la tension, de la compression, de la flexion et de la torsion sur le corps du tubage imposent des exigences élevées quant à la qualité du tubage lui-même. Un endommagement du tubage peut entraîner une baisse de production, voire la mise au rebut du puits.
Selon la résistance de l'acier, le tubage peut être divisé en différentes nuances d'acier : J55, K55, N80, L80, C90, T95, P110, Q125, V150, etc. La nuance d'acier utilisée varie selon l'état et la profondeur du puits. En milieu corrosif, il est également nécessaire que le tubage lui-même soit résistant à la corrosion. Dans les zones aux conditions géologiques complexes, il est également nécessaire que le tubage présente des performances anti-effondrement.
I. les connaissances de base des tubes OCTG
1、Termes spécialisés liés à l'explication des conduites de pétrole
API : c'est l'abréviation de American Petroleum Institute.
OCTG : C'est l'abréviation de Oil Country Tubular Goods, ce qui signifie des tubes spécifiques au pétrole, y compris des boîtiers de pétrole finis, des tiges de forage, des colliers de forage, des cerceaux, des joints courts, etc.
Tubes pétroliers : Tubes utilisés dans les puits de pétrole pour l'extraction de pétrole, l'extraction de gaz, l'injection d'eau et la fracturation acide.
Tubage : Tube descendu de la surface de la terre dans un trou de forage comme revêtement pour empêcher l'effondrement de la paroi du puits.
Tige de forage : Tige utilisée pour forer des trous de forage.
Conduite : Tuyau utilisé pour transporter du pétrole ou du gaz.
Circlips : Cylindres utilisés pour relier deux tuyaux filetés avec des filetages internes.
Matériau de raccord : Tuyau utilisé pour la fabrication de raccords.
Filetages 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 décalés de boîtier, les filetages de tuyaux de ligne, etc.
Boucle spéciale : filetages non API avec propriétés d'étanchéité, propriétés de connexion et autres propriétés spéciales.
Défaillance : déformation, fracture, endommagement de surface et perte de fonction initiale dans des conditions de service spécifiques. Les principales causes de défaillance d'un carter d'huile sont : extrusion, glissement, rupture, fuite, corrosion, collage, usure, etc.
2、Normes relatives au pétrole
API 5CT : Spécifications pour boîtiers et tubes (actuellement la dernière version de la 8e édition)
API 5D : Spécification des tiges de forage (la dernière version de la 5e édition)
API 5L : spécification des tubes en acier pour pipelines (la dernière version de la 44e édition)
API 5B : Spécification pour l'usinage, la mesure et l'inspection des filetages des tubages, des conduites d'huile et des conduites de canalisation
GB/T 9711.1-1997 : Conditions techniques pour la livraison de tubes en acier destinés au transport de l'industrie pétrolière et gazière Partie 1 : Tubes en acier de qualité A
GB/T9711.2-1999 : Conditions techniques de livraison des tubes en acier pour le transport de l'industrie pétrolière et gazière Partie 2 : Tubes en acier de qualité B
GB/T9711.3-2005 : Conditions techniques de livraison des tubes en acier pour le transport du pétrole et du gaz naturel, partie 3 : tubes en acier de nuance C
Ⅱ. Conduite d'huile
1. Classification des conduites d'huile
Les conduites pétrolières se divisent en tubes non refoulés (NU), tubes refoulés externes (EU) et tubes à joint intégral. Les tubes non refoulés sont des tubes dont l'extrémité est filetée sans épaississement et équipée d'un raccord. Les tubes refoulés externes sont des tubes dont les deux extrémités ont été épaissies extérieurement, puis filetées et équipées de colliers. Les tubes à joint intégré sont des tubes directement raccordés sans raccord, l'une étant filetée dans un filetage externe épaissi intérieurement et l'autre dans un filetage interne épaissi extérieurement.
2. Le rôle des tubes
1, extraction de pétrole et de gaz : une fois les puits de pétrole et de gaz forés et cimentés, le tubage est placé dans le tubage de pétrole pour extraire le pétrole et le gaz jusqu'au sol.
2, injection d'eau : lorsque la pression de fond n'est pas suffisante, injectez de l'eau dans le puits à travers le tube.
③, Injection de vapeur : Dans le processus de récupération thermique du pétrole épais, la vapeur doit être introduite dans le puits avec des tuyaux de pétrole isolés.
(iv) Acidification et fracturation : Au stade avancé du forage de puits ou afin d'améliorer la production des 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 transportés à travers le pipeline pétrolier.
3.Qualité d'acier du tuyau d'huile
Les nuances d'acier des tuyaux pétroliers sont : H40, J55, N80, L80, C90, T95, P110.
Le 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 performance d'impact, le N80-1 est livré par état normalisé ou lorsque la température de laminage finale est supérieure à la température critique Ar3 et la réduction de tension après refroidissement par air, et peut être utilisé pour trouver des alternatives à la normalisation du laminé à chaud, l'impact et les tests non destructifs ne sont pas requis ; le N80Q doit être revenu (trempe et revenu) Traitement thermique, la fonction d'impact doit être conforme aux dispositions de l'API 5CT et doit être un test non destructif.
Le L80 est divisé en L80-1, L80-9Cr et L80-13Cr. Leurs propriétés mécaniques et leur état de livraison sont identiques. L'utilisation, la difficulté de production et le prix diffèrent. Le L80-1 est un type courant, tandis que le L80-9Cr et le L80-13Cr sont des tubes à haute résistance à la corrosion. Leur production est complexe et coûteuse, et ils sont généralement utilisés pour les puits fortement corrosifs.
C90 et T95 sont divisés en type 1 et type 2, c'est-à-dire C90-1, C90-2 et T95-1, T95-2.
4. Nuance d'acier couramment utilisée, qualité et état de livraison des conduites d'huile
Nuance d'acier État de livraison
Tuyau d'huile J55 Tuyau d'huile plat 37Mn5 : laminé à chaud au lieu de normalisé
Tuyau d'huile épaissi : longueur totale normalisée après épaississement.
Tube N80-1 36Mn2V Tube plat : laminé à chaud au lieu de normalisé
Tuyau d'huile épaissi : longueur totale normalisée après épaississement
Tuyau d'huile N80-Q 30Mn5 revenu sur toute la longueur
Tuyau d'huile L80-1 30Mn5 revenu sur toute la longueur
Tuyau d'huile P110 25CrMnMo revenu sur toute la longueur
Accouplement J55 37Mn5 laminé à chaud, normalisation en ligne
Couplage N80 28MnTiB revenu sur toute la longueur
Couplage L80-1 28MnTiB revenu sur toute la longueur
Colliers de serrage P110 25CrMnMo trempés sur toute la longueur
III. Boîtier
1、Catégorisation et rôle du boîtier
Le tubage est un tube en acier qui soutient la paroi des puits de pétrole et de gaz. Plusieurs couches de tubage sont utilisées dans chaque puits, en fonction de la profondeur de forage et des conditions géologiques. Le ciment sert à cimenter le tubage après sa descente dans le puits. Contrairement aux tubes de pétrole et aux tiges de forage, il est non réutilisable et fait partie des consommables jetables. Par conséquent, la consommation de tubage représente plus de 70 % de la totalité du tubage des puits de pétrole. Le tubage peut être classé en conduit, tubage de surface, tubage technique et tubage pétrolier, selon son utilisation. Leur structure dans les puits de pétrole est illustrée ci-dessous.
2. Boîtier conducteur
principalement utilisé pour le forage dans l'océan et le désert pour séparer l'eau de mer et le sable afin d'assurer le bon déroulement du forage, les principales spécifications de cette couche de 2.cassage sont : Φ762 mm (30 pouces) × 25,4 mm, Φ762 mm (30 pouces) × 19,06 mm.
Tubage de surface : Il est principalement utilisé pour le premier forage, ouvrant la surface des couches meubles jusqu'au substrat rocheux. Afin d'empêcher l'effondrement de cette partie de la couche, il est nécessaire de la sceller avec un tubage de surface. Principales spécifications du tubage de surface : 508 mm (20 po), 406,4 mm (16 po), 339,73 mm (13-3/8 po), 273,05 mm (10-3/4 po), 244,48 mm (9-5/9 po), etc. La profondeur du tube d'abaissement dépend de la profondeur de la formation meuble. La profondeur du tube inférieur dépend de la profondeur de la couche meuble, généralement comprise entre 80 et 1 500 m. Sa pression externe et interne est faible et il est généralement fabriqué en acier de nuance K55 ou N80.
3.Boîtier technique
Le tubage technique est utilisé pour le forage de formations complexes. En présence de zones complexes telles que des couches d'effondrement, de pétrole, de gaz, d'eau, de fuite ou de pâte saline, il est nécessaire de poser un tubage technique pour les sceller, faute de quoi le forage ne peut être réalisé. Certains puits profonds et complexes, atteignant des milliers de mètres de profondeur, nécessitent la pose de plusieurs couches de tubage technique. Les exigences en matière de propriétés mécaniques et d'étanchéité sont très élevées. L'utilisation de nuances d'acier plus élevées est également recommandée, notamment le K55, ainsi que les nuances N80 et P110. Certains puits profonds utilisent également du Q125, voire des nuances non API supérieures, comme le V150. Les principales spécifications du boîtier technique sont les suivantes : 339,73 mm (13-3/8 pouces), 273,05 mm (10-3/4 pouces), 244,48 mm (9-5/8 pouces), 219,08 mm (8-5/8 pouces), 193,68 mm (7-5/8 pouces), 177,8 mm (7 pouces) et ainsi de suite.
4. Carter d'huile
Lorsqu'un puits est foré jusqu'à la couche cible (celle contenant du pétrole et du gaz), il est nécessaire d'utiliser un tubage pour sceller la couche de pétrole et de gaz et les strates supérieures exposées. L'intérieur du tubage constitue la couche de pétrole. Quel que soit le type de tubage utilisé, même à grande profondeur, le tubage présente les plus hautes exigences en termes de propriétés mécaniques et d'étanchéité. L'acier utilisé est de nuance K55, N80, P110, Q125, V150, etc. Les principales spécifications du tubage de formation sont : 177,8 mm (7 po), 168,28 mm (6-5/8 po), 139,7 mm (5-1/2 po), 127 mm (5 po), 114,3 mm (4-1/2 po). Ce tubage est le plus profond de tous les types de puits et offre les meilleures performances mécaniques et d'étanchéité.
V. Tige de forage
1. Classification et rôle des tubes 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 constituent la tige de forage. La tige de forage est l'outil de carottage qui propulse le trépan du sol jusqu'au fond du puits, et constitue également un canal reliant le sol au fond du puits. Elle remplit trois fonctions principales : 1. Transférer le couple pour entraîner le trépan ; 2. S'appuyer sur son propre poids pour exercer une pression sur le trépan afin de briser la roche au fond du puits ; 3. Acheminer le fluide de lavage du puits, c'est-à-dire la boue de forage, à travers le sol grâce aux pompes à boue haute pression, jusqu'au forage de la colonne de forage. Ce fluide s'écoule au fond du puits pour chasser les débris rocheux et refroidir le trépan. Il transporte ensuite les débris rocheux à travers l'espace annulaire entre la surface extérieure de la colonne et la paroi du puits pour retourner au sol, afin d'atteindre l'objectif de forage. Les tiges de forage dans le processus de forage doivent 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 décapage par boue à haute pression et à la corrosion.
(1) Tige de forage carrée : il existe deux types de tiges de forage carrées : de type quadrilatère et de type hexagonal. En Chine, chaque colonne de forage utilise généralement une tige de forage de type quadrilatère. Ses spécifications sont les suivantes : 63,5 mm (2-1/2 po), 88,9 mm (3-1/2 po), 107,95 mm (4-1/4 po), 133,35 mm (5-1/4 po), 152,4 mm (6 po), etc. La longueur généralement utilisée est de 12 à 14,5 m.
(2) Tige de forage : La tige de forage est l'outil principal pour le forage des puits. Elle est reliée à l'extrémité inférieure de la tige carrée. À mesure que le puits s'approfondit, elle allonge la colonne de forage. Les spécifications des tiges de forage sont les suivantes : 60,3 mm (2-3/8 po), 73,03 mm (2-7/8 po), 88,9 mm (3-1/2 po), 114,3 mm (4-1/2 po), 127 mm (5 po), 139,7 mm (5-1/2 po), etc.
(3) Tige de forage lestée : La tige de forage lestée est un outil de transition reliant la tige de forage à la masse-tige, qui permet d'améliorer la force exercée sur la tige de forage et d'augmenter la pression exercée sur le trépan. Les principales caractéristiques de la tige de forage lestée sont de 88,9 mm (3,5 po) et 127 mm (5 po).
(4) Masse-tige : elle est reliée à la partie inférieure de la tige de forage. Ce tube spécial à paroi épaisse et très rigide exerce une pression sur le trépan pour briser la roche et peut servir de guide lors du forage de puits droits. Les spécifications courantes des masses-tiges sont : 158,75 mm (6-1/4 po), 177,85 mm (7 po), 203,2 mm (8 po), 228,6 mm (9 po), etc.
V. Conduite de canalisation
1. Classification des conduites de canalisation
Les tubes de canalisation sont utilisés dans l'industrie pétrolière et gazière pour le transport du pétrole, du pétrole raffiné, du gaz naturel et de l'eau par oléoduc, en tubes d'acier. Le transport par oléoducs et gazoducs se divise principalement en trois types : les canalisations principales, les canalisations secondaires et les canalisations urbaines. Les canalisations principales présentent des dimensions standard de ∮ 406 à 1 219 mm, une épaisseur de paroi de 10 à 25 mm, en acier de nuance X42 à X80 ; les canalisations secondaires et les canalisations urbaines présentent des dimensions standard de ∮ 114 à 700 mm, une épaisseur de paroi de 6 à 20 mm, en acier de nuance X42 à X80. Les canalisations d'alimentation et les canalisations urbaines présentent des dimensions standard de 114 à 700 mm, une épaisseur de paroi de 6 à 20 mm, en acier de nuance X42 à X80.
Les tubes de canalisation sont des tubes en acier soudés, ainsi que des tubes en acier sans soudure, les tubes en acier soudés sont plus utilisés que les tubes en acier sans soudure.
2、Norme relative aux conduites de canalisation
La norme pour les tubes de canalisation est l'API 5L (spécification des tubes en acier pour pipelines), mais la Chine a promulgué en 1997 deux normes nationales pour les tubes de canalisation : GB/T9711.1-1997 (industrie pétrolière et gazière, première partie des conditions techniques de livraison des tubes en acier : tubes en acier de qualité A) et GB/T9711.2-1997 (industrie pétrolière et gazière, deuxième partie des conditions techniques de livraison des tubes en acier : tubes en acier de qualité B). Ces deux normes sont équivalentes à l'API 5L et de nombreux utilisateurs nationaux exigent la fourniture de ces deux normes nationales.
3、À propos de PSL1 et PSL2
PSL est l'abréviation de « niveau de spécification produit ». Les spécifications des tubes de canalisation sont divisées en PSL1 et PSL2, et le niveau de qualité est également divisé en PSL1 et PSL2. Le PSL1 est supérieur au PSL2. Ce niveau de spécification se distingue non seulement par des exigences de test différentes, mais aussi par des exigences de composition chimique et de propriétés mécaniques différentes. Par conséquent, conformément à la norme API 5L, les termes du contrat doivent, outre préciser les spécifications, la nuance d'acier et d'autres indicateurs courants, indiquer le niveau de spécification du produit, à savoir PSL1 ou PSL2.
Le PSL2 est plus strict que le PSL1 en termes de composition chimique, de propriétés de traction, de puissance d'impact, de tests non destructifs et d'autres indicateurs.
4. Nuance d'acier et composition chimique des tubes de pipeline
Les nuances d'acier des tubes de canalisation, de la plus basse à la plus élevée, sont divisées en : A25, A, B, X42, X46, X52, X60, X65, X70 et X80.
5, pression de l'eau des conduites de conduite et exigences non destructives
Les conduites doivent être soumises à des tests hydrauliques branche par branche, et la norme n'autorise pas la génération non destructive de pression hydraulique, ce qui constitue également une grande différence entre la norme API et nos normes.
PSL1 ne nécessite pas de tests non destructifs, PSL2 devrait être un test non destructif branche par branche.
VI.Connexion Premium
1、Présentation de la connexion Premium
La boucle spéciale diffère du filetage API par sa structure particulière. Bien que les tubes filetés API soient largement utilisés dans l'exploitation des puits de pétrole, leurs défauts sont clairement visibles dans l'environnement particulier de certains champs pétroliers : la colonne à filetage rond API, malgré ses meilleures performances d'étanchéité, ne subit une force de traction que de 60 à 80 % de la résistance du corps du tube, ce qui la rend inadaptée à l'exploitation des puits profonds ; la colonne à filetage trapézoïdal biaisé API, quant à elle, ne subit une force de traction que de 60 à 80 % de la résistance du corps du tube, ce qui la rend inadaptée à l'exploitation des puits profonds ; la colonne à filetage trapézoïdal biaisé API, quant à elle, présente de faibles performances de traction. Bien que ses performances de traction soient bien supérieures à celles des raccords à filetage rond API, ses performances d'étanchéité sont médiocres, ce qui la rend inadaptée à l'exploitation des puits de gaz haute pression ; de plus, la graisse filetée ne peut jouer son rôle que dans un environnement dont la température est inférieure à 95℃, elle ne peut donc pas être utilisée dans l'exploitation de puits à haute température.
Par rapport aux connexions à filetage rond API et à filetage trapézoïdal partiel, Premium Connection a réalisé des progrès révolutionnaires dans les aspects suivants :
(1) bonne étanchéité, grâce à la conception d'une structure d'étanchéité élastique et métallique, de sorte que la résistance d'étanchéité au gaz du joint atteigne la limite du corps du tube dans la pression de rendement ;
(2) haute résistance de la connexion, avec la connexion Premium Connection du carter d'huile, la résistance de la 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 collante du fil a été résolu ;
(4) grâce à l'optimisation de la structure, de sorte que la répartition des contraintes des joints soit plus raisonnable, plus propice à la résistance à la corrosion sous contrainte ;
(5) grâce à la structure d'épaule de conception raisonnable, de sorte que l'opération de boucle est plus facile à réaliser.
À l’heure actuelle, le monde a développé plus de 100 types de connexions Premium avec une technologie brevetée.
Date de publication : 21 février 2024