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Tube de boîtier

Collier de forage | Nappe & Type en spirale , Collier de forage non magnétique

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Collier de forage: Un élément essentiel des opérations de forage

Introduction

Une masse-tige est une pièce tubulaire à paroi épaisse d'équipement de forage utilisée dans l'assemblage de fond de trou. (BHA) d'un train de tiges. Il est essentiel pour fournir du poids sur le mors (WOB) et assurer la stabilité et la direction du processus de forage. Cet article explore les caractéristiques, genres, candidatures, et les avantages des colliers de forage dans les opérations de forage.

Caractéristiques des colliers de forage

Matériel

Les colliers de forage sont généralement fabriqués à partir d'acier allié à haute résistance ou de matériaux non magnétiques. L'acier utilisé est souvent modifié en AISI 4145H, qui offre d'excellentes propriétés mécaniques et une résistance à la fatigue et à l'usure.

Noms des produits

  • Colliers de forage
  • Collier de forage en spirale
  • Collier de forage non magnétique
  • Accessoires pour colliers de forage et tiges de forage

Tailles

  • Diamètre extérieur: 3 1/8″ – 11″

Longueurs

  • Longueurs standards: 30 pi, 31 pi, 43 pi
  • Gamme: R1 à R3

Types de connexion

  • Caroline du Nord (Connexions numérotées)
  • RÉG (Régulier)
  • FH (Trou complet)
  • SI (Chasse d'eau interne)

Types de fils

  • NC26
  • NC31
  • NC38
  • NC40
  • NC46
  • NC50
  • 5 1/2 FH

Matériels

  • Acier inoxydable
  • Acier allié (y compris AISI 4145H)
  • Acier au carbone

Normes

  • API5DP
  • Spécification de l'API 7-1

Applications

  • Forage de puits de pétrole et de gaz
  • Forage de champs pétrolifères

Dimensions

  • Longueur: Les longueurs standards sont généralement 30 pieds, mais ils peuvent varier en fonction des exigences spécifiques de l'opération de forage.
  • Diamètre extérieur (DE): Les tailles OD courantes vont de 3.5 pouces à 11 pouces.
  • Diamètre intérieur (IDENTIFIANT): Le diamètre intérieur est conçu pour s'adapter au passage des fluides de forage et varie en fonction du diamètre extérieur et de l'épaisseur de la paroi..

Type de produit

1. Colliers de forage

Les colliers de forage sont des composants essentiels dans les opérations de forage, utilisé principalement pour fournir du poids sur le trépan pour un forage efficace à travers les formations rocheuses. Ce sont des barres pleines fabriquées soit en acier au carbone ordinaire, soit en alliages d'acier non magnétiques., avec un alésage central pour permettre le passage des fluides de forage. Typiquement, les colliers de forage sont 31 pieds (9.45 mètres) longues et dotées d'extrémités filetées pour permettre la connexion avec d'autres colliers de forage.

2. Collier de forage lisse

  • Matériel: Acier allié modifié, trempé et revenu pour les propriétés mécaniques requises.
  • Finition de surface: En rouleau ou en spirale.
  • Fonction: Fournit le poids nécessaire sur le foret et stabilise l'ensemble de forage.
  • Caractéristiques: Les colliers de forage lisses ont une surface extérieure lisse, tandis que les colliers de forage en spirale ont des rainures pour faciliter l'écoulement du fluide et réduire le collage différentiel.

3. Collier de forage en spirale

  • Matériel: Acier allié AISI 4145H, acier non magnétique.
  • Forme: Comprend trois rainures en spirale dextrogyrate pour réduire la friction de contact avec la paroi du puits.
  • Usage: Positionné entre la tête de forage et la tige de forage pour assurer un fonctionnement fluide et maintenir la trajectoire de forage.
  • Normes: Fabriqué selon les spécifications API 7-1 ou SY/T5144.
  • Inspection & Essais: Traçabilité complète et numéros de série estampés sur chaque pièce. Des inspections et des tests sont effectués tout au long du processus de fabrication.

4. Collier de forage non magnétique

  • Matériel: Alliage austénitique chrome-manganèse à faible teneur en carbone.
  • Caractéristiques:
    • Perméabilité magnétique: Faible, garantissant une interférence minimale avec les instruments électroniques.
    • Propriétés mécaniques: Haute résistance et excellente résistance à la fissuration par corrosion sous contrainte.
    • Surface: Non irritant, prévenir les dommages aux surfaces pendant les opérations.
  • Usage: Idéal pour le forage directionnel et les environnements où les interférences magnétiques doivent être minimisées.

 

Poids

Les colliers de forage sont nettement plus lourds que les autres composants du train de tiges, avec des poids allant de quelques centaines à plusieurs milliers de livres, en fonction de leur taille et de leur matériau.

Applications des colliers de forage
Poids sur Bit (WOB)
Les colliers de forage fournissent le poids nécessaire au foret, lui permettant de pénétrer efficacement dans les formations rocheuses. Ce poids aide à atteindre le taux de pénétration souhaité (ROP).|
Stabilité et contrôle directionnel
En ajoutant de la masse à l'ensemble du trou inférieur, les colliers de forage aident à stabiliser le train de tiges et à maintenir la direction souhaitée du puits de forage. Ceci est particulièrement important dans les opérations de forage directionnel et horizontal.
Amortissement des vibrations
La masse importante des masses-tiges aide à amortir les vibrations et réduit le risque de défaillance du train de tiges due à la fatigue.. Cela contribue à des opérations de forage plus fluides et prolonge la durée de vie des composants du train de tiges..
Prévention du collage différentiel
Colliers de forage en spirale, avec leur design rainuré, aide à prévenir le collage différentiel en améliorant la circulation des fluides de forage et l'élimination des déblais. Cela réduit le risque que le train de tiges reste coincé dans le puits de forage..

 

Matériau du collier de forage et spécifications techniques

Les masses-tiges sont des composants essentiels du train de tiges, fournir le poids nécessaire, stabilité, et robustesse pour des opérations de forage efficaces. Les matériaux et les spécifications techniques des masses-tiges sont essentiels pour leurs performances et leur fiabilité. Cet article décrit les matériaux couramment utilisés, accompagné de spécifications techniques détaillées.

Spécifications techniques

 

Composition chimique

Numéro de couleur du foret*
Diamètre extérieur,
dans.
Diamètre intérieur,
dans.
Longueur,
pi
Poids approximatif,
lb/pi
Pliage typique
Rapport de force
Caroline du Nord 23-31
3-1/8
1-1/4
30
22
2.57:1
Caroline du Nord 26-35 (2-3/8 SI)
3-1/2
1-1/2
30
27
2.42:1
Caroline du Nord 31-41 (2-7/8 SI)
4-1/8
2
30 ou 31
34
2.43:1
Caroline du Nord 35-47
4-3 /4
2
30 ou 31
47
2.58:1
Caroline du Nord 38-50 (3-1/2 SI)
5
2-1/4
30 ou 31
54
2.38:1
Caroline du Nord 44-60
6
2-1/4
30 ou 31
83
2.49:1
Caroline du Nord 44-60
6
2-13 /16
30 ou 31
76
2.84:1
Caroline du Nord 44-62
6-1/4
2-1/4
30 ou 31
91
2.91:1
Caroline du Nord 46-62 (4 SI)
6-1/4
2-13 /16
30 ou 31
84
2.63:1
Caroline du Nord 46-65 (4 SI)
6-1/2
2-1/4
30 ou 31
100
2.76:1
Caroline du Nord 46-65 (4 SI)
6-1/2
2-13 /16
30 ou 31
93
3.05:1
Caroline du Nord 46-67 (4 SI)
6-3 /4
2-1/4
30 ou 31
109
3.18:1
Caroline du Nord 50-70 (4-1/2 SI)
7
2-1/4
30 ou 31
118
2.54:1
Caroline du Nord 50-70 (4-1/2 SI)
7
2-13 /16
30 ou 31
111
2.73:1
Caroline du Nord 50-72 (4-1/2 SI)
7-1/4
2-13 /16
30 ou 31
120
3.12:1
Caroline du Nord 56-77
7-3 /4
2-13 /16
30 ou 31
140
2.70:1
Caroline du Nord 56-80
8
2-13 /16
30 ou 31
151
3.02:1
6-5/8 Enregistrement API
8-1/4
2-13 /16
30 ou 31
162
2.93:1
Caroline du Nord 61-90
9
2-13 /16
30 ou 31
196
3.17:1
7-5/8 Enregistrement API
9-1/2
3
30 ou 31
217
2.81:1
Caroline du Nord 70-97
9-3 /4
3
30 ou 31
230
2.57:1
Caroline du Nord 70-100
10
3
30 ou 31
243
2.81:1
8-5/8 Enregistrement API
11
3
30 ou 31
300
2.84:1
O.D.. profondeur de coupe Avance ±25,4
mm dans UN(mm) B(mm) mm
86 3.375 3.5±0,79 / 679
98.4 3.875 4.0±0,79 / 914
101.6~111.1 4~4 1/8 4.8±0,79 / 914
114.3~130,2 4 1/2~5 1/8 5.6±0,79 / 965
133.4~146,1 5 1/4~5 3/4 6.4±0,79 / 1067
149.2~161,9 5 7/8~6 3/8 7.1±1,59 / 1067
165.1~177,8 6 1/2~7 7.9±1,59 / 1168
181.0~200,0 7 1/8~7 7/8 8.7±1,59 5.6±0,79 1626
203.2~225,4 8~8 7/8 9.5±1,59 6.4±0,79 1727
228.6~250,8 9~9 7/8 10.3±2,37 7.1±1,59 1829
254.0~276,2 10~10 7/8 11.1±2,37 7.9±1,59 1930
279.4 11 11.9±2,37 8.7±1,59 2032

Taille typique des rainures en spirale

DE(Dans.) Profondeur de vis(Dans.) Vis Leadin
4~4 3/8 6/32±1/32 36±1
4 1/2~5 1/8 7/32±1/32 38±1
5 1/4~5 3/4 1/4±1/32 42±1
5 7/8~6 3/8 9/32±1/16 42±1
6 1/2~7 5/16±1/16 46±1
7 1/8~7 7/8 11/32±1/16 64±1
8~8 7/8 3/8±1/16 68±1
9~9 7/8 13/32±3/32 72±1
Performances mécaniques
DE Limite d'élasticité Résistance à la traction σb Élongation Réduction de sont Impact
Taille σ0,2 Mpa(psi) d4% % Ft.1b
Mpa(psi)
3 1/8~6 3/4 ≥758 ≥827 ≥18 50 ≥50
-110,000 -120,000
7~10 ≥689 ≥758 ≥20
-100,000 -110,000

 

Marque d'écran Composition chimique %
C Et Mn P. S Cr Mo Cu Al
4145H 0.42~0,48 0.15~0,35 0.90~1.20 ≤0,03 ≤0,03 0.90~1.20 0.15~0,25 ≤0,2 0.025～0,045
Autres éléments：N≤0,015，Ni≤0,5

 

Taille Diamètre extérieur (mm) ID (mm) Code Fil Longueur (mm) Poids (kg)
3-1/8 79.4 31.8(1-1/4) NC23-31 NC23 9140 298
3-1/2 88.9 38.1(1-1/2) NC26-35 NC26 9140 364
4-1/8 104.8 50.8（2） NC31-41 NC31 9140/9450 474/490
4-3/4 120.6 50.8（2） NC35-47 NC35 9140/9450 674/697
5 127.0 57.2(2-1/4) NC38-50 NC38 9140/9450 725/749
6 152.4 57.2(2-1/4) NC44-60 NC44 9140/9450 1125/1163
71.4(2-13/16) NC44-60 9140/9450 1022/1056
6-1/4 158.8 57.2(2-1/4) NC44-62 NC44 9140/9450 1237/1279
71.4(2-13/16) NC46-62 9140/9450 1134/1172
6-1/2 165.1 57.2(2-1/4) NC46-65 NC46 9140/9450 1352/1398
71.4(2-13/16) NC46-65 NC50 9140/9450 1249/1291
6-3/4 171.4 57.2(2-1/4) NC46-67 NC46 9140/9450 1471/1521
7 177.8 57.2(2-1/4) NC50-70 NC50 9140/9450 1597/1651
71.4(2-13/16) NC50-70 9140/9450 1494/1545
7-1/4 184.2 71.4(2-13/16) NC50-72 NC50 9140/9450 1625/1680
7-3/4 196.8 71.4(2-13/16) NC56-77 NC56 9140/9450 1895/1960
8 203.2 71.4(2-13/16) NC56-80 NC56/6-5/8REG 9140/9450 2040/2109
8-1/4 209.6 71.4(2-13/16) 6-5/8RÉG 6-5/8RÉG 9140/9450 2188/2263
9 228.6 71.4(2-13/16) NC61-90 NC61 9140/9450 2658/2748
9-1/2 241.3 76.2(2-13/16) 7-5/8RÉG 7-5/8RÉG 9140/9450 2954/3054
9-3/4 247.6 76.2（3） NC70-97 NC70 9140/9450 3127/3234
10 254.0 76.2（3） NC70-100 NC70 9140/9450 3308/3421
11 279.4 76.2（3） 8-5/8RÉG 8-5/8RÉG 9140/9450 4072/4210
Propriétés mécaniques：Collier de forage <7 pouces：Limite d'élasticité≥758MPa，Résistance à la traction≥965MPa，Allongement quatre fois≥13 %，Énergie d'impact Ak≥54J,（Travail à impact unique≥47J，Moyenne≥54J）Plage de dureté 285HB～341HB≥7 pouces Collier de perçage：Limite d'élasticité≥689MPa，Résistance à la traction≥931MPa，Allongement quatre fois≥13 %，Énergie d'impact Ak≥54J,（Travail à impact unique≥47J，Moyenne≥54J） Plage de dureté 285HB~341HB

 

Processus de production

Emballage
Types de connexion

Les colliers de forage sont équipés de connexions filetées pour les relier aux autres composants du train de tiges..

  • Connexions à épaulement rotatives API: Connexions standardisées telles que API NC38, NC50, et 6 5/8″ Rég.
  • Connexions premium: Connexions propriétaires conçues pour des performances améliorées, tels que les types Hydril et VAM.

Finition de surface

  • Durcissement superficiel: Des techniques telles que la carburation ou la nitruration peuvent être appliquées pour améliorer la dureté de surface et la résistance à l'usure..
  • Qualité de finition de surface: Typiquement, une rugosité de surface de 63 micropouces (1.6 microns) ou plus lisse est maintenu pour réduire la friction et l'usure.

Fonctionnalités facultatives

  • Rainures en spirale: Pour colliers de forage en spirale, des rainures sont usinées dans la surface extérieure pour réduire le collage différentiel.
  • Fonctionnalités de soulagement du stress: Des rainures ou des contre-dépouilles de soulagement des contraintes peuvent être ajoutées aux zones critiques pour réduire les concentrations de contraintes et améliorer la durée de vie en fatigue.

Conclusion

Les masses-tiges sont indispensables dans les opérations de forage, fournir le poids, stabilité, et contrôle directionnel nécessaire pour un forage efficace et efficient. Comprendre les matériaux et les spécifications techniques des masses-tiges est crucial pour sélectionner les bons composants pour des conditions de forage spécifiques..

Points clés à retenir

  • Sélection des matériaux: L'acier modifié AISI 4145H est courant pour sa résistance et sa durabilité., tandis que les matériaux non magnétiques sont essentiels pour le forage directionnel, et l'Inconel est utilisé dans des environnements hautement corrosifs.
  • Propriétés mécaniques: Haute résistance à la traction et limite d'élasticité, avec un allongement et une dureté adéquats, sont essentiels à la performance des colliers de forage.
  • Précision dimensionnelle: Des dimensions précises garantissent une compatibilité et des performances optimales.
  • Fonctionnalités personnalisées: Des options telles que les rainures en spirale et les fonctions de soulagement des contraintes améliorent la fonctionnalité et réduisent les risques opérationnels.

En adhérant à ce cahier des charges détaillé, les opérations de forage peuvent atteindre une meilleure efficacité, usure réduite des équipements, et des performances globales améliorées.

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