Coiled Tubing 4 : Fatigue et durée de vie du tube

Résumé de la leçon

Chaque fois que le tube s'enroule sur le touret et le Gooseneck, il perd une partie de sa vie. Découvrez les grades, les limites de fatigue et quand mettre le tube au rebut.

Cette leçon fait partie du parcours Intervention sur puits et dure 10:01 minutes. Regardez d'abord la vidéo, puis passez en revue les points clés et évaluez vos connaissances grâce aux questions ci-dessous.

Points clés

1. 1Le grade exprime la limite d'élasticité en kpsi
2. 2La flexion au-delà de la limite élastique provoque une fatigue cumulative
3. 3La pression interne pendant la flexion accélère la fatigue
4. 4La durée de vie est suivie par un logiciel enregistrant chaque voyage

Cours écrit

La fatigue : pourquoi le tube s'use-t-il ?

L'acier peut supporter de nombreuses charges répétées s'il reste dans sa limite élastique. Cependant, le CT est enroulé sur un touret et passe sur un arc, subissant une flexion qui dépasse la limite élastique, c'est-à-dire une flexion plastique (Plastic Bending), puis il est redressé à nouveau en entrant dans la tête d'injection. Chaque flexion et redressement est un cycle qui consomme une partie de la vie du tube, ce qu'on appelle la fatigue à bas nombre de cycles (Low-Cycle Fatigue). Après un certain nombre de cycles, de petites fissures apparaissent, pouvant se transformer en trou ou en rupture.

Combien de fois le tube fléchit-il en un seul voyage ?

À la descente : il est redressé en sortant du touret, puis fléchit sur le Gooseneck, puis est redressé en entrant dans la tête d'injection. À la remontée, les mêmes événements se répètent en sens inverse. Cela signifie que chaque section de tube passant sur l'arc subit plusieurs événements de flexion à chaque voyage complet. Cependant, les dommages ne sont pas uniformes sur toute la longueur du tube : les parties qui s'arrêtent au niveau de l'arc lors d'opérations répétées, comme le mouvement de va-et-vient au même endroit, se fatiguent beaucoup plus vite que les autres.

À quel point la flexion dépasse-t-elle la limite élastique ?

La déformation (Strain) résultant de la flexion est approximativement égale au rayon extérieur du tube divisé par le rayon de courbure.

Bending strain ≈ (OD ÷ 2) ÷ R

Yield strain ≈ Yield strength ÷ E, E ≈ 30,000,000 psi

Exemple calculé : Tube de diamètre 1,75 in sur un arc de rayon 72 in : Déformation ≈ 0,875 ÷ 72 ≈ 0,0122, soit environ 1,2 %. Un tube de grade 80 000 psi a une limite d'élasticité ≈ 80 000 ÷ 30 000 000 ≈ 0,0027, soit environ 0,27 %. La déformation réelle est donc plus de quatre fois supérieure à la limite élastique. C'est pourquoi la fatigue du CT est considérée comme inévitable, et tout ce que nous faisons est de la gérer. Si le rayon était plus petit ou le diamètre du tube plus grand, la déformation augmenterait et la durée de vie diminuerait.

Nuances (grades)

Le grade du tube est défini par la limite d'élasticité minimale en milliers de psi. Un grade comme CT-80 signifie une limite d'élasticité minimale de 80 000 psi, et il existe des grades supérieurs comme 90, 100 et 110. Un grade plus élevé supporte une pression et une traction plus importantes, mais sa réponse à la fatigue et aux environnements acides comme l' H2S est influencée par la composition métallique ; le tube est donc choisi en fonction du puits et pas seulement selon le grade le plus élevé.

Qu'est-ce qui accélère la fatigue ?

• La pression interne pendant la flexion : Une pression élevée à l'intérieur du tube lorsqu'il est sur l'arc réduit considérablement sa durée de vie ; c'est pourquoi nous réduisons le pompage lors des mouvements répétés si possible.
• Un petit rayon de courbure et un grand diamètre de tube.
• La corrosion chimique due aux acides, à l' H2S et au CO2, ainsi que les rayures et les marques des blocs de préhension.
• Les soudures : points de faiblesse relative dont l'emplacement sur le tube doit être connu.

Effets notables : Gonflement du diamètre et ovalisation

Avec l'accumulation des cycles sous pression interne, le diamètre du tube augmente progressivement (Ballooning), l'épaisseur de sa paroi diminue, et il peut perdre sa circularité pour devenir ovale (Ovality). Un tube ovale peut ne pas être correctement scellé par le Stripper ou les Pipe Rams ; c'est pourquoi le diamètre et l'ovalisation sont mesurés périodiquement.

Comment suivons-nous la durée de vie ?

Chaque voyage est enregistré par un logiciel de suivi de la fatigue : profondeur, positions de flexion et pression interne pendant le mouvement. Le programme divise le tube en sections courtes et calcule pour chaque section le pourcentage de vie consommé. Lorsqu'une section s'approche d'une limite de retrait fixée par l'entreprise, cette partie est coupée ou le tube entier est mis au rebut. Cette décision ne repose pas sur l'aspect visuel, car les fissures de fatigue ne sont généralement pas visibles avant qu'il ne soit trop tard.

Les chiffres et exemples présentés dans ce cours sont à visée pédagogique. En opérations réelles, suivez les procédures de votre entreprise et les instructions de votre centre de formation agréé.

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