Défauts de qualité et prévention des conduites de puits de pétrole

Les défauts de qualité des conduites de puits de pétrole proviennent principalement de trois aspects :
Premièrement, les défauts de qualité du corps du tuyau de puits de pétrole lui-même, tels que les propriétés mécaniques, la connexion interne et le pesage du corps du tuyau, ne répondent pas aux exigences ;
Deuxièmement, les défauts de qualité causés par le tuyau de puits de pétrole pendant le processus de traitement, tels que les paramètres de filetage (cône, pas, hauteur des dents, forme Ken, concentricité et distance rapprochée des filetages aux deux extrémités de l'accouplement) dépassant la norme, boucle noire de fil, boucle cassée, déviation de filetage, couple de vis dépassant la norme, fuite, dommages au filetage (rayures, bosses), qualité de soudure des tiges de forage ne répondant pas aux exigences, etc.
Troisièmement, les performances du tuyau de puits de pétrole, y compris les performances anti-écrasement, les performances anti-corrosion, les performances de perforation et les performances anti-adhérence, ne répondaient pas aux exigences.

1. Défauts de qualité et prévention du traitement des filetages des tuyaux de puits de pétrole
Lors du traitement du filetage des tuyaux de puits de pétrole, le filetage peut présenter des défauts de qualité tels qu'une boucle noire, une déviation du filetage, une boucle cassée, une rayure du filetage (bosse) et un paramètre de filetage dépassant la norme.

(1) Boucle de fil noir : La boucle de fil noir est causée par une quantité de traitement locale trop petite du fil, ce qui entraîne un « manque de douceur », qui est lié à la précision du diamètre extérieur et de l'épaisseur de paroi, à l'ovalité et à la rectitude de l'extrémité du tuyau. . La boucle noire sur le corps du tuyau est souvent causée par un diamètre extérieur du corps du tuyau trop petit, une extrémité du tuyau pas assez droite ou une ovalité trop grande. La boucle noire sur l'accouplement est généralement causée par le diamètre extérieur du tuyau en acier dépassant la tolérance positive, la paroi dépassant la tolérance négative ou l'ovalité étant trop grande.

(2) Déviation de la paroi du filetage : L'écart de la paroi du filetage est l'épaisseur de paroi inégale du tuyau en acier après le filetage, avec un côté fin et l'autre côté épais. La raison de la déviation de la paroi du filetage est similaire à celle de la déformation du filetage noir, provoquée par une épaisseur de paroi inégale, une flexion ou une ovalité excessive à l'extrémité du tube en acier. Parfois, lorsqu'une déviation de la paroi du filetage se produit ou que la quantité de traitement n'est pas correctement contrôlée, l'épaisseur de la paroi du fond fileté peut dépasser la tolérance négative, ce qui affectera sérieusement la résistance de connexion du tuyau de puits de pétrole.

(3) Rupture de fil : lorsque le peigne coupe-fil coupe le fil à grande vitesse et avec force, une fois que le fil est cassé ou que le fil est « perdu », le fil se casse. D'une manière générale, la rupture du fil est principalement causée par de grandes inclusions non métalliques dans l'acier, et est également liée à la qualité du coupe-peigne à fil et à la stabilité du processus de filetage.

(4) Dommages au filetage : les dommages au filetage des conduites de puits de pétrole comprennent les contusions et les abrasions causées pendant la production, le transport et le stockage des produits finis. Pour éviter que les filetages exposés des tuyaux de puits de pétrole ne soient meurtris, écrasés ou rouillés, en plus de garantir que les filetages n'entrent pas en collision avec des objets durs (tels que des rouleaux de transport, des barres de grille inclinées, etc.) pendant la production, une protection externe une bague avec filetage interne doit être vissée sur les filetages du corps du tuyau de puits de pétrole, et une bague de protection interne avec filetage externe doit être vissée sur les filetages de l'accouplement.

La norme API Spec 5CT stipule :
① L'usine de traitement des filetages doit visser des bagues de protection des filetages internes et externes. La conception, le matériau et la résistance mécanique de l'anneau de protection du filetage sont nécessaires pour protéger les filetages et les extrémités des tuyaux afin d'éviter tout dommage lors du chargement, du déchargement et du transport normaux ;
② Pendant le transport et le stockage normal de l'huile et du carter, la conception et le matériau de l'anneau de protection du filetage sont nécessaires pour isoler les filetages de la saleté et de l'eau. La période de stockage normale est d'environ 1 an ;
③ Le choix du matériau de la bague de protection du filetage ne doit pas contenir de composants matériels susceptibles de provoquer une corrosion du filetage ou de faire adhérer la bague de protection du filetage au filetage, et peut convenir à une température de service de -46 ℃ à +66 ℃ :
④ Les anneaux de protection de filetage en acier nu ne doivent pas être utilisés sur les corps de tuyaux en acier L80 de qualité 9Cr et 13Cr.

(5) Les paramètres de filetage dépassent la norme : le traitement du filetage est le processus le plus important dans la production de tuyaux de puits de pétrole et est également le processus clé qui détermine la qualité du filetage des tuyaux de puits de pétrole. À l'heure actuelle, la plupart des tuyaux de puits de pétrole sont traités par des machines-outils CNC spéciales. Lors du traitement des filetages, la pièce est automatiquement centrée et flottante. L'outil de traitement des filetages utilise un outil en carbure et la rotation de la broche est continue. Il existe deux manières de traiter les filetages : la première consiste à faire tourner la pièce et à faire avancer l'outil dans un plan ; l'autre est que la pièce ne bouge pas et que l'outil tourne et effectue un mouvement d'avance. Ces deux types de machines-outils ont leurs caractéristiques. Le premier est flexible à utiliser. Il a non seulement une productivité élevée lors du traitement de filetages coniques généraux, mais peut également traiter des filetages à connexion directe et à connexion spéciale avec une bonne étanchéité à l'air (boucles spéciales) ; ce dernier a une productivité plus élevée dans le traitement des filetages coniques généraux que le premier, mais une machine-outil de pré-traitement est nécessaire pour traiter les boucles spéciales. Les différents paramètres du filetage (diamètre moyen, hauteur de dent, cône, pas, angle de profil de dent, distance rapprochée, etc.) affecteront la résistance de connexion et les performances d'étanchéité du filetage. La distance proche du fil est la valeur globale de la fluctuation de chaque paramètre du fil. Même si les paramètres individuels du fil sont qualifiés, sa distance rapprochée peut ne pas être qualifiée. La précision des différents paramètres du filetage, en plus d'être liée à la qualité de l'ébauche de tube, est également liée à la méthode de traitement du filetage, au type de machine-outil et à la stabilité du processus de traitement, ainsi qu'à la précision dimensionnelle et résistance à l'usure du peigne à fil. Lorsque les autres conditions sont identiques, la précision dimensionnelle du peigne à fil détermine la précision de la taille du fil. Généralement, la tolérance dimensionnelle du peigne à fil ne doit être que de 1/3 à 1/4 de la tolérance du produit, voire plus.

(6) Les valeurs de couple et de J dépassent la norme : le couple de l'huile et du carter fait référence au couple d'appoint généré lorsque l'accouplement et le corps du tuyau sont vissés ensemble. Le but du contrôle du couple est d'assurer la force de connexion entre l'accouplement et le corps du tuyau et la contrainte de pression de contact côté filetage et de coopérer avec la graisse d'étanchéité pour filetage correspondante pour obtenir l'anti-fuite de l'huile et du carter. Pour les filetages standard API, la valeur J représente la distance entre l'extrémité du tuyau et le centre du raccord une fois le raccord et le corps du tuyau serrés, ce qui est l'un des paramètres importants qui déterminent la qualité de la connexion filetée.

(7) Fuite : Pour éviter les fuites d'huile et de boîtier causées par une pression de contact insuffisante entre le corps du tuyau d'huile et de boîtier et le filetage de l'accouplement, l'huile et le boîtier avec accouplement sont soumis à un test de pression hydrostatique conformément à la norme. La fuite du filetage reliant le corps du tuyau et le raccord est liée au type et à la qualité du filetage, au vissage de l'huile et du carter, et à la qualité de la graisse d'étanchéité du filetage. En termes de type de filetage, les performances d'étanchéité des filetages ronds sont meilleures que celles des filetages trapézoïdaux, et les filetages spéciaux sont encore meilleurs. La forme du filetage de haute précision et le couple de vissage raisonnable de l'huile et du boîtier contribuent à améliorer les performances d'étanchéité du filetage. La graisse d'étanchéité pour filetage peut jouer un rôle de lubrification, de remplissage des jeux de filetage (étanchéité) et d'anticorrosion lors du vissage des raccords et de l'utilisation d'huile et de carter.

2. Performance des conduites de puits de pétrole
Les performances des tuyaux de puits de pétrole comprennent des performances antiadhésives, des performances anti-effondrement, des performances anticorrosion et des performances de perforation.

(1) Performance antiadhésive : selon les exigences standard, les joints filetés de l'huile et du carter doivent être réalisés et défaits. Il est stipulé que chaque joint doit être réalisé et défait 6 fois chacun. Monter au couple maximum préconisé par le constructeur, puis débloquer et vérifier le collage des filetages interne et externe de l'huile et du carter. Le collage des filetages d'huile et de carter est lié à des facteurs tels que la qualité du filetage, la dureté de la surface du filetage, la vitesse d'établissement, le coefficient de frottement de surface et la contrainte de contact (couple de vissage de l'accouplement). Pour améliorer les performances anti-grippage des filetages d'huile et de carter, la finition, la dureté et l'uniformité des filetages doivent être améliorées, la vitesse de filetage doit être réduite et le couple de vissage doit être contrôlé. Dans le même temps, une couche de film métallique ou non métallique plus douce doit être plaquée sur la surface du filetage intérieur du raccord pour séparer le corps du tuyau d'huile et le boîtier du raccord afin d'empêcher la surface métallique entre les deux filetages de coller et pour éviter l'arrachement voire l'arrachement des fils. Avant que l'accouplement soit vissé, la surface du filetage doit être enduite de graisse pour filetage pour empêcher le filetage de coller une fois l'accouplement vissé et pour améliorer les performances d'étanchéité du filetage. Il existe de nombreuses méthodes de revêtement pour la surface du filetage de couplage : comme le processus de galvanisation et le processus de phosphatation ; pour certains matériaux spéciaux et filetages de connexion spéciaux, un cuivrage est souvent nécessaire. Facteurs liés au filetage en usine : paramètres de filetage (pas, hauteur de dent, conicité, couple de serrage, demi-angle de profil de dent, etc.), adéquation des filetages intérieurs et extérieurs (traitement de surface, état de surface, phosphatation, galvanisation, cuivrage, etc.), composé de filetage (fonction : lubrification, remplissage et étanchéité, etc., composé de poudre métallique et de graisse), contrôle du maquillage (couple de maquillage, vitesse de maquillage, etc.), facteurs matériaux, etc. Facteurs liés au filetage lié à l'exploitation des champs pétrolifères : levage sans pare-fil, joint asymétrique (le tuyau oscille dans l'air et n'est pas concentrique au joint du puits), pas ou peu de joints, composé de filetage (ne répondant pas aux exigences standard, sable et autres débris), vitesse et couple de maquillage, force de serrage des grandes pinces, etc.

(2) Performance anti-écrasement (écrasement) : avec l'augmentation de la profondeur de forage, la pression sur le pétrole et le tubage dans les puits de pétrole et de gaz augmente, en particulier dans les puits profonds, les puits ultra-profonds ou les puits de pétrole et de gaz dans des formations complexes telles que comme le sel gemme, la pâte de sel, le schiste et les formations rocheuses tendres qui doivent isoler l'écoulement du plastique. Lorsque la pression externe dépasse une certaine limite, le corps du tuyau de puits de pétrole produira une déformation en forme de rainure ou elliptique, appelée effondrement du tuyau de puits de pétrole.

(3) Performances anticorrosion : certains champs de pétrole et de gaz contiennent une grande quantité de milieux corrosifs tels que du sulfure d'hydrogène, du dioxyde de carbone ou des ions chlorure, ce qui met en avant des exigences de résistance à la corrosion pour le pétrole et le carter, y compris la résistance à la corrosion sous contrainte par les sulfures, résistance à la corrosion CO2 et Cl-, etc. La résistance à la corrosion de l'huile et du carter est principalement liée à des facteurs tels que la composition chimique de l'acier et la valeur de contrainte résiduelle des tuyaux en acier. Réduire la teneur en inclusions non métalliques et en éléments nocifs dans l'acier, augmenter la teneur en éléments anticorrosion tels que Cr et Ni, réduire la contrainte résiduelle dans le tube en acier et améliorer le rapport de limite d'élasticité du tube en acier sont tous propices. pour améliorer la résistance à la corrosion de l'huile et du carter.

(4) Performances de perforation : la partie production de pétrole du tubage de la couche de pétrole (production de pétrole en couches dans un puits de pétrole multicouche) nécessite une perforation pour permettre au pétrole brut de s'écouler dans le tubage à partir de la couche de sable bitumineux désignée. Pour cette raison, le boîtier à couche d'huile doit avoir de bonnes performances de perforation, en particulier lors de l'utilisation d'opérations de perforation sans pistolet, les performances de perforation du boîtier doivent être plus élevées. Les performances de perforation du boîtier sont obtenues grâce à des tests de perforation. C'est-à-dire que le boîtier à tester est suspendu dans un puits simulé et qu'un certain nombre de balles perforantes de forme présentant une certaine distance et des directions différentes sont suspendues dans le boîtier. Ensuite, une perforation est effectuée. Après perforation, s'il n'y a pas de fissures autour des trous du boîtier d'essai, les performances de perforation sont évaluées comme bonnes ; s'il y a un petit nombre de petites fissures autour des trous, mais que leur nombre et leur longueur ne dépassent pas les exigences des conditions techniques, alors les performances de perforation sont évaluées comme qualifiées ; et si le nombre ou la longueur des fissures autour des trous dépasse les exigences, en particulier si les fissures entre deux trous adjacents sont connectées, les performances de perforation sont évaluées comme non qualifiées. Le champ pétrolifère a également des exigences claires concernant le degré d’expansion du tubage après perforation et la hauteur des bavures intérieures et extérieures autour des trous.