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Protection des tubes de cuvelage contre la corrosion et la dégradation des matériaux
Détection de la corrosion dans les tubes de cuvelage par essais non destructifs
Les essais non destructifs (END) permettent de détecter la corrosion des tubes de cuvelage rapidement et avec précision, tout en préservant l’intégrité structurelle de ces tubes. L’affinement de paroi dû à la corrosion est détecté à l’aide de la mesure ultrasonore de l’épaisseur. Les techniques d’END permettent de détecter un affinement de paroi d’une profondeur d’environ 0,1 mm, puis d’en mesurer la profondeur. Des balayages sur toute la longueur du tube sont effectués afin de détecter la corrosion localisée (piqûres) et les fissures, grâce aux perturbations induites dans le tube en présence d’un champ magnétique, selon la méthode de détection de fuite de flux magnétique (MFL). La détection de fissures situées sous la surface peut être réalisée à l’aide des essais ultrasonores à réseau phased array (PAUT). Lorsqu’elles sont combinées, ces techniques permettent de détecter un affinement critique de paroi dépassant une profondeur d’environ 10 % de l’épaisseur totale de la paroi. Des inspections END menées tous les six à douze mois permettent de suivre et d’établir une référence de l’intégrité structurelle, avec une réduction d’environ 47 % des arrêts imprévus.
Cartographie de la dégradation et évaluation de la résistance des tubes de cuvelage destinés aux services acides (H2S et CO2)
Une évaluation de la résistance des tubes de cuvelage aux milieux corrosifs contenant du sulfure d'hydrogène (H₂S) et du dioxyde de carbone (CO₂) est essentielle. L’essai NACE TM0177 soumet les matériaux à des solutions saturées en H₂S sous contrainte contrôlée afin d’évaluer leur tendance à la fissuration par contrainte en milieu sulfure et la résistance des tubes de cuvelage à l’H₂S. La cartographie de la dégradation utilise la spectroscopie d’impédance électrochimique couplée à des modèles numériques pour clarifier les cartes de corrosion des tubes. Cette technique fournit des informations déterminantes pour la fixation de seuils concernant les pressions partielles de CO₂ supérieures à environ 30 psi, qui favorisent la corrosion « douce ». Dans les conduits contenant de l’H₂S à des concentrations ≥ 50 %, les alliages chrome-molybdène constituent, selon les matrices de sélection des matériaux, les matériaux privilégiés. L’évaluation continue de la composition des fluides en fond de trou ainsi que des gradients de température est essentielle pour une gestion exhaustive et en temps réel de la fissuration induite par l’hydrogène (H₂) et des autres risques de perte d’étanchéité.
Sécurité et fiabilité des raccords et filetages
API RP 5C1 pour les filetages de tubages : spécifications relatives aux lubrifiants et au couple
Prévenir le grippage des filetages et garantir l’étanchéité gazeuse des assemblages grâce à une lubrification et un couple contrôlés. Appliquer uniformément le lubrifiant pour filetages API sur tous les filetages avant l’assemblage, et ne jamais déroger aux exigences en matière de couple et de nombre de tours définies dans l’API RP 5C1 afin d’éviter le risque de désassemblage sous charge (couple insuffisant) ou le risque de microfissures (couple excessif). La précision du contrôle du couple est assurée par des clés hydrauliques présentant une tolérance de ±5 % ; l’assemblage résiste ainsi aux pressions en fond de puits supérieures à 10 000 psi. Pour assurer la traçabilité et la conformité réglementaire normalisée, tous les paramètres doivent être documentés.
Évaluation microscopique des dommages aux filetages et normes de vérification des assemblages
Chaque assemblage doit ensuite être vérifié par essai hydrostatique, initialement à 1,5 fois la pression de service. Cet essai doit ensuite être consigné conformément aux normes API 5CT. Cette méthode réduit de 63 % le taux de défaillances des assemblages dans des conditions de forte contrainte et de haute vitesse.
Stockage et manutention des tubes de cuvelage
Mesures de protection contre le soleil et la mer
La préservation de l'intégrité du tubage est essentielle avant son installation dans le sol. Un polymère hydrophile doit être utilisé pour positionner le tubage verticalement le long d’unités de rangement conçues par un ingénieur chimiste. Ce polymère renforce davantage le caractère hydrophile du tubage en empêchant la formation de petites zones de soulèvement qui favorisent la corrosion du tubage. Enfin, afin de protéger le tubage contre les dommages causés par les rayons UV pendant le stockage, une caisse dotée d’un blocage UV est indispensable. Ces dommages peuvent survenir en aussi peu que 30 minutes et entraînent souvent des dégradations irréversibles de la barrière protectrice hydrocarbonée. Pour garantir un écart constant de 30 cm entre les tubes de tubage, des entretoises horizontales conçues par un ingénieur chimiste doivent être placées dans la caisse de stockage. Pendant les périodes de stockage, le temps de prise (« nip time ») est vérifié grâce à une caisse de stockage correctement conçue, puisque l’écart constant de 30 cm entre les tubes de tubage empêche la corrosion du tubage. La caisse de stockage est également équipée d’un hygromètre numérique afin de maintenir, dès les premiers stades, la formation de piqûres à une humidité relative constante de 45 %.
Intégrer des revêtements protecteurs avec des solutions de gestion des fluides de forage
Rôle des fluides de forage stabilisés en pH dans la corrosion des tubes de tubage
À un pH d’environ 10, les fluides de forage maintiendront un certain niveau de solubilité pour le H2S, le CO2 et d’autres gaz dissous favorisant la corrosion, réduisant ainsi les réactions corrosives positives résultant de la présence d’acides dissous sous forme gazeuse. Les additifs alcalins réduiront la corrosion des métaux de 70 % dans des environnements acides (« sour »), où la solubilité du métal, le pH et la corrosion seront maîtrisés. Grâce à une rhéologie adéquate du transport des déblais, la composition chimique restera équilibrée, ce qui entraînera une réduction de la corrosion par piqûres et une prolongation de la durée de service des tubes de tubage intérieurs, sans toutefois nuire à la durabilité des tubes de tubage pendant les opérations de forage.
Performance des revêtements époxy et époxy thermodurcissable (FBE) sur les tubes de tubage dans des conditions extrêmes
Dans les climats modérément agressifs, un revêtement époxy constitue une excellente option économique pour surmonter les défis initiaux liés à la barrière chlorure contre la corrosion. Pour des conditions extrêmes de température (120 °C) et de haute pression, telles que les environnements sous-marins ou géothermiques, l’époxy fusionné (FBE) est le revêtement privilégié, car il offre les meilleures performances en matière d’adhérence, de résistance au décollement cathodique et de durabilité face à l’érosion ; selon les données industrielles, les tubes de tubage revêtus de FBE utilisés dans des puits géothermiques agressifs présentaient une résistance à l’érosion jusqu’à 40 % supérieure à celle des revêtements époxy standards, tout en assurant une durée de service supérieure à 15 ans.
FAQ
Les essais non destructifs (END) sont devenus une méthode d’essai essentielle pour les systèmes de tubage. En quoi consistent-ils et pourquoi sont-ils critiques pour les tubes de tubage ?
Les essais non destructifs (END) ont un impact nul ou très faible sur l’intégrité structurelle lors des essais et sont essentiels pour détecter précocement la corrosion des tubes de tubage.
En quoi l'évaluation de la résistance des tubes de tubage aux conditions acides (H2S/CO2) dans de tels environnements sulfureux aide-t-elle à sélectionner les tubes de tubage à utiliser dans ces milieux acides ?
Cela permet d’évaluer l’ensemble du tube de tubage en matière de corrosion, et notamment de fissuration par corrosion sous contrainte induite par le sulfure d’hydrogène et le dioxyde de carbone, dans de tels environnements.
Quels sont les avantages de l’application des revêtements époxy thermodurcissables (FBE) ?
Les revêtements FBE offrent une meilleure adhérence, une plus grande résistance au décollement cathodique et une plus grande longévité dans les conditions extrêmement contraignantes auxquelles sont soumis les tubes de tubage.
Pourquoi les tubes de tubage doivent-ils être stockés correctement ?
Un stockage approprié préserve l’intégrité des tubes, ce qui les protège contre la corrosion prématurée et les dommages, garantissant ainsi une durée de service prolongée et fiable.
