Pourquoi y a-t-il une panne de tige de forage ?

Une tige de forage est un système de tuyauterie creux à paroi épaisse qui transmet le couple à un trépan. Le tuyau est fabriqué pour résister à de fortes pressions et déformations. Les tiges de forage modernes sont fabriquées à partir de tubes, d'un joint d'outil de boîte ou d'un joint d'outil de goupille, ce sont des outils essentiels pour transférer la puissance et la boue dans les équipements de forage pétrolier. Il est utilisé fréquemment, souvent dans des contraintes alternées et dans des conditions difficiles de frottement et de collision avec la paroi du puits, devient souvent le maillon faible de tout l'outil de forage, des fissures, des perforations et même des fractures se produisent souvent. L'analyse des défaillances est une étape importante pour déterminer le type, la cause et le traitement de la défaillance des tiges de forage, afin d'améliorer la conception et la technologie de traitement des tiges de forage, réduisant ainsi le coût du forage pétrolier. Par conséquent, en tant que fabricant de tiges de forage, vous devez être familiarisé avec les exigences spécifiques des tiges de forage et comment la haute résistance et la fiabilité des tiges de forage fonctionneront pour l'industrie pétrolière. Cet article traite des principales causes de défaillance du train de tiges et des types de défaillances les plus courants. Cela explique également pourquoi les défaillances des tiges de forage sont si répandues. En outre, il décrit comment éviter l'échec redouté.

L'analyse des conditions de service environnementales des tiges de forage montre que la tige de forage a des forces complexes, y compris des charges statiques, d'impact et principalement alternées, et est affectée par la corrosion, l'usure, la température et la pression. Les principaux modes de défaillance peuvent être divisés en déformation excessive, rupture et endommagement de surface.

• Déformation excessive. Une déformation excessive est causée par une contrainte de travail dépassant la limite d'élasticité du matériau. Si le joint de tige de forage sous charge, l'allongement de la partie filetée, la flexion et la torsion du corps de la tige de forage. Contrairement à d'autres types d'opérations de forage, où une déformation plastique importante est souvent observée, le taux de propagation d'une rupture de fatigue est extrêmement rapide. De plus, il n'est pas toujours possible d'identifier l'origine de la fracture jusqu'à la fin de vie du foret.
• Fracture. Les fractures représentent une grande proportion des accidents de rupture de tiges de forage, et les dommages sont graves. Il comprend principalement la rupture de surcharge, la fragilisation à faible contrainte, la corrosion sous contrainte, la fragilisation par l'hydrogène et la fatigue du métal. Le type le plus courant de défaillance du train de forage est une défaillance par fatigue. La rupture par fatigue se produit lorsque des charges cycliques provoquent des contraintes répétées ou fluctuantes. Cela peut entraîner des fissures, des séparations ou des effondrements. Alors qu'une multitude de facteurs contribuent à la défaillance d'une tige de forage, la principale cause est la fatigue du métal. La fatigue du métal survient lorsque le niveau de contrainte est anormalement élevé. Un exemple de rupture par fatigue du métal est lorsqu'un tube de forage est sous-tordu avant qu'un trou ne soit foré. Un autre facteur contribuant à la défaillance est l'inversion de la charge de flexion pendant une section courbe du puits de forage. Lorsque cela se produit, la répartition des contraintes dans le tuyau sera déformée, entraînant une perte de contrôle du puits.
• Dommages superficiels. Y compris la corrosion, l'usure et les dommages mécaniques.

Afin d'améliorer la durée de vie des tiges de forage, les matériaux d'usinage doivent avoir de bonnes propriétés mécaniques telles que la résistance à la torsion, aux chocs et à la flexion. Une bonne technologie de traitement et des mesures de traitement de surface doivent être adoptées pour améliorer la qualité de surface et éliminer au maximum la concentration de contraintes de surface. Les matériaux des tiges de forage sont généralement des matériaux résistants au soufre, des matériaux en alliage d'aluminium, des matériaux en alliage de titane, de l'acier à ultra haute résistance et de nouveaux matériaux composites en fibre de carbone, etc. Les tiges de forage couramment utilisées sont X95, G105, S135, SS2205, etc. La plupart d'entre eux sont des tubes en acier sans soudure avec des structures en alliage de carbone moyen. Les éléments d'alliage doivent contenir Cr, Mo et d'autres éléments pour améliorer la résistance à la traction et la résistance aux chocs du matériau, et Mn, Si et d'autres éléments pour améliorer l'élasticité du matériau (c'est-à-dire les performances de flexion). Parfois contient également des traces B, V et d'autres éléments pour améliorer la trempabilité des matériaux. Généralement, le matériau utilisé dans les tiges de forage est trempé et revenu pour atteindre des limites d'élasticité élevées.

De plus, l'élément le plus corrosif que l'on trouve dans les tuyaux en acier est le H2S. Par conséquent, le contrôle du pH de la boue, l'utilisation d'éliminateurs corrosifs et la réduction de la corrosion peuvent aider à prévenir les défaillances des conduites. Bien que le couple optimal soit une étape importante pour empêcher la rupture d'un train de forage, une mauvaise manipulation peut également entraîner le même problème. Un serrage excessif peut également entraîner la formation de surpressions, ce qui peut entraîner l'effondrement de la conduite. Une bonne façon de protéger une tige de forage contre les défaillances est d'utiliser des procédures de manipulation appropriées.