Les tubes de tubage en acier constituent l’épine dorsale structurelle de chaque puits de pétrole et de gaz. Exécuté en chaînes successives de la surface à la profondeur cible, il tapisse le puits foré, isole les formations géologiques, contrôle les pressions au fond du trou et fournit le conduit étanche nécessaire à une production sûre. Sans cela, l’intégrité des puits de forage – et l’ensemble du programme de complétion – est impossible.
Cette référence technique couvre l'intégralité Spécifications des tuyaux de tubage API 5CT : classifications de qualité et propriétés mécaniques, tailles de diamètre extérieur et plages d'épaisseur de paroi, poids par pied, options de connexion standard et premium, et critères de sélection qui déterminent quelle qualité est appropriée pour un environnement de puits donné. ZC Steel Pipe fabrique des boîtiers API 5CT dans les nuances N80, L80, P110, C110 et Q125, avec des brevets indépendants dans les connexions haut de gamme et une expérience d'exportation au Moyen-Orient, en Afrique et en Amérique du Sud.
CONTENU
Qu'est-ce qu'un tube à enveloppe en acier ?
Architecture des chaînes de tubage
Spécifications de qualité API 5CT
Tailles OD et épaisseurs de paroi standard
Poids du boîtier par pied
Types de connexion
Boîtier en alliage chromé pour environnements corrosifs
Guide de sélection des notes
FAQ
1. Qu'est-ce qu'un tube à enveloppe en acier ?
Les tubes de tubage en acier sont des tubes en acier sans soudure ou restes explosifs des guerres de grand diamètre, à paroi épaisse, cimentés en place à l'intérieur d'un puits de forage. Après le forage de chaque section d'un puits, une colonne de tubage est abaissée jusqu'au fond de cette section et le ciment est pompé dans l'espace annulaire entre le diamètre extérieur du tubage et la paroi de la formation. Le ciment prend pour créer un joint hydraulique, fixant de manière permanente le tubage en place et isolant les formations derrière lui.
API 5CT — SPÉCIFICATIONS POUR LE CASING ET LES TUBES La spécification API 5CT est la norme régissant les tubages et les tubes utilisés dans la construction de puits de pétrole et de gaz. Il couvre les qualités de matériaux, la composition chimique, les propriétés mécaniques (limite d'élasticité, résistance à la traction, limites de dureté), les tolérances dimensionnelles, les spécifications de forme de filetage et les exigences de test. API 5CT est la référence internationalement reconnue pour l'approvisionnement en caissons et est requise par la plupart des organismes de réglementation nationaux et des normes des sociétés d'exploitation.
Le tubage remplit quatre fonctions d'ingénierie principales : le support du puits de forage (empêchant l'effondrement des formations instables), l'isolation zonale (fermeture des aquifères d'eau douce, des zones de perte de circulation et des formations non productives de l'intervalle de production), le confinement sous pression (fournissant le récipient sous pression à travers lequel les fluides de production sont amenés à la surface) et le support de complétion (servant d'ancre pour les pistolets perforateurs, les packers, les supports de tubes et l'équipement de tête de puits). Voir la gamme ZC de accouplements de boîtier.
2. Architecture des chaînes de tubage
Un puits typique utilise plusieurs colonnes de tubage, chacune cimentée à l'intérieur de la précédente, créant une structure télescopique de la surface à la profondeur totale. Chaque colonne est conçue pour les conditions spécifiques de pression, de formation et de charge rencontrées à cet intervalle de profondeur.
Boîtier de conducteur
Diamètre extérieur typique :
18-5/8 – 20 pouces
Profondeur :
50 à 300 pieds
Objectif :
Support de trou de surface, renvoie le fluide de forage
Note typique :
K55, J55
Boîtier de surface
Diamètre extérieur typique :
13-3/8 - 16 pouces
Profondeur :
500 à 4 000 pieds
Objectif :
protection de l’eau douce, soutien au BOP
Catégorie typique :
K55, J55, N80
Boîtier intermédiaire
Diamètre extérieur typique :
9-5/8 – 10-3/4 pouces
Profondeur :
3 000 à 12 000 pieds
Objectif :
Isolation contre la surpression, contrôle des pertes de circulation
Nuance typique :
N80, L80, P110
Boîtier de production
Diamètre extérieur typique :
4-1/2 – 7 pouces
Profondeur :
TD (profondeur totale)
Objectif :
Conduit de complétion, isolation du réservoir
Nuance typique :
L80, P110, Q125, C110
Note de terrain — Conception du programme de tubage Le programme de tubage est défini lors de la planification du puits en fonction de la pression interstitielle et du profil de gradient de fracture du puits. Le nombre de colonnes de tubage requis est déterminé par le nombre de barrières de pression nécessaires – généralement une colonne par transition de formation majeure. Les puits profonds à haute pression dans le golfe du Mexique ou au Moyen-Orient peuvent nécessiter cinq ou six colonnes ; un simple puits peu profond en Afrique n’en nécessitera peut-être que deux ou trois. Cela affecte directement le tonnage de tubage requis et doit être clairement établi lors de toute discussion d'approvisionnement avant de dimensionner le diamètre extérieur et la qualité du tuyau.
3. Spécifications de qualité API 5CT
L'API 5CT organise les qualités de boyaux en quatre niveaux de spécifications de produit (PSL-1 et PSL-2) et définit les exigences mécaniques et chimiques pour chaque qualité. Les qualités les plus pertinentes pour les caissons intermédiaires et de production – les applications où la sélection des qualités est techniquement critique – sont détaillées ci-dessous. Consultez également nos guides dédiés sur Boîtier API 5CT N80 et Tuyau de boîtier T95.
| Note |
Min. Rendement (psi) |
Max. Rendement (psi) |
Min. Traction (psi) |
Max. Dureté (HRC) |
Sour Service |
PSL |
| N80 Type 1 |
80 000 |
110 000 |
100 000 |
— |
Non |
1 et 2 |
| N80Q |
80 000 |
110 000 |
100 000 |
— |
Non |
1 et 2 |
| L80 |
80 000 |
95 000 |
95 000 |
23 |
Oui (SSC) |
1 et 2 |
| L80-9Cr |
80 000 |
95 000 |
95 000 |
23 |
Oui + CO₂ |
1 et 2 |
| L80-13Cr |
80 000 |
95 000 |
95 000 |
23 |
H₂S limité |
1 et 2 |
| C90 |
90 000 |
105 000 |
100 000 |
25.4 |
Oui (SSC) |
1 et 2 |
| C95 |
95 000 |
110 000 |
105 000 |
— |
Non |
1 seulement |
| T95 |
95 000 |
110 000 |
105 000 |
25.4 |
Oui (SSC) |
1 et 2 |
| P110 |
110 000 |
140 000 |
125 000 |
— |
Non |
1 et 2 |
| C110 |
110 000 |
130 000 |
120 000 |
30 |
Oui (SSC) |
1 et 2 |
| Q125 |
125 000 |
150 000 |
135 000 |
— |
Non |
1 seulement |
Point d'ingénierie critique — Le P110 n'est pas qualifié pour les produits acides. Le P110 est la qualité de tubage de production la plus largement utilisée dans le monde, mais il ne comporte aucune restriction de dureté et n'est pas qualifié pour un service acide (exposition au H₂S) selon NACE MR0175 / ISO 15156. Dans les puits où les fluides produits contiennent du H₂S, le P110 présente un risque de fissuration sous contrainte de sulfure (SSC). Les alternatives correctes pour le service acide au niveau de rendement de 110 ksi sont le C110 (dureté contrôlée) ou le Q125 n'est pas non plus recommandé pour le service acide. Confirmez la pression partielle H₂S avec votre ingénieur de réservoir avant de sélectionner P110 pour tout puits contenant des zones acides.
4. Tailles OD et épaisseurs de paroi standard
Le boîtier API 5CT couvre une large plage de diamètres extérieurs de 4-1/2 pouces à 20 pouces. Chaque diamètre extérieur est disponible en plusieurs épaisseurs de paroi, produisant différentes classes de poids nominal. Le choix de l'épaisseur de la paroi dépend de la résistance à l'effondrement (pression externe pendant la cimentation), de la résistance à l'éclatement (pression interne des fluides du puits de forage) et de la charge de traction (le poids de la colonne sous le support).
| Diamètre extérieur nominal (po) |
Tolérance du |
diamètre extérieur Plage d'épaisseur de paroi (po) |
Utilisation typique du cordage |
Diamètre de dérive Référence |
| 4-1/2 |
±0,75 % |
0,205 – 0,337 |
Production |
3,965 – 3,813 pouces (varie selon le poids) |
| 5 |
±0,75 % |
0,220 – 0,362 |
Production |
4,560 – 4,276 pouces |
| 5-1/2 |
±0,75 % |
0,244 – 0,415 |
Production / Intermédiaire |
5,012 – 4,670 pouces |
| 7 |
±0,75 % |
0,272 – 0,540 |
Production / Intermédiaire |
6,456 – 5,920 pouces |
| 7-5/8 |
±0,75 % |
0,300 – 0,595 |
Intermédiaire |
7,025 – 6,435 pouces |
| 8-5/8 |
±0,75 % |
0,304 – 0,595 |
Intermédiaire |
8,017 – 7,435 pouces |
| 9-5/8 |
±0,75 % |
0,312 – 0,608 |
Intermédiaire / Surface |
9.001 – 8.409 pouces |
| 10-3/4 |
±0,75 % |
0,350 – 0,797 |
Intermédiaire / Surface |
10,050 – 9,156 pouces |
| 13-3/8 |
±0,75 % |
0,380 – 0,514 |
Surface |
12,615 – 12,347 pouces |
| 16 |
±0,75 % |
0,438 – 0,656 |
Surface / Conducteur |
15,124 – 14,688 pouces |
| 18-5/8 |
±0,75 % |
0.500 |
Conducteur |
17,625 pouces |
| 20 |
±0,75 % |
0,500 – 0,635 |
Conducteur |
19.000 en |
5. Poids du boîtier par pied
Le poids du boîtier est exprimé en livres par pied (lb/pi) et constitue un paramètre de spécification principal ; il apparaît dans la désignation du boîtier à côté du diamètre extérieur et de la qualité (par exemple, « 5-1/2 pouces, 20 lb/pied, P110 »). Le poids par pied détermine les valeurs d'effondrement et d'éclatement, le diamètre de dérive disponible et le poids total des colonnes (critique pour les calculs de charge de tête de puits et de suspension).
| Diamètre extérieur nominal (po) |
Poids nominal (lb/pi) |
Épaisseur de paroi (po) |
DI (po) |
Diamètre de dérive (po) |
| 4-1/2 |
9.50 |
0.205 |
4.090 |
3.965 |
| 11.60 |
0.250 |
4.000 |
3.875 |
| 15.10 |
0.337 |
3.826 |
3.701 |
| 5-1/2 |
15.50 |
0.275 |
4.950 |
4.825 |
| 20.00 |
0.361 |
4.778 |
4.653 |
| 23.00 |
0.415 |
4.670 |
4.545 |
| 7 |
20.00 |
0.272 |
6.456 |
6.331 |
| 26.00 |
0.362 |
6.276 |
6.151 |
| 32.00 |
0.453 |
6.094 |
5.969 |
| 38.00 |
0.540 |
5.920 |
5.795 |
| 9-5/8 |
36.00 |
0.352 |
8.921 |
8.765 |
| 47.00 |
0.472 |
8.681 |
8.525 |
| 53.50 |
0.545 |
8.535 |
8.379 |
| 13-3/8 |
54.50 |
0.380 |
12.615 |
12.459 |
| 68.00 |
0.480 |
12.415 |
12.259 |
Engineering Insight — Sélection du poids et taux d'effondrement. Un boîtier mural plus lourd présente une résistance à l'effondrement plus élevée mais réduit le diamètre de dérive (le diamètre intérieur minimum qu'un outil doit traverser). Dans le casing de production, la sélection d'une classe de poids trop lourde peut restreindre les outils de complétion ultérieurs, en particulier dans les puits utilisant un équipement de complétion de gros calibre ou lorsqu'une future recomplétion avec un bouchon de pont est prévue. Le diamètre de la galerie doit être vérifié par rapport au plus grand outil censé passer à travers cette colonne avant que l'épaisseur de la paroi ne soit finalisée.
6. Types de connexion
La connexion filetée est le maillon le plus faible de toute colonne de tubage sous tension. La sélection des connexions affecte l'étanchéité aux gaz, la capacité de couple, la durée de vie et la vitesse de fonctionnement. Il existe trois niveaux de connexions de boîtier en usage commercial.
Connexions API standard
| Raccordement |
Abréviation |
Forme du |
filetage Mécanisme d'étanchéité |
Utilisation typique |
Etanche au gaz ? |
| Boîtier à filetage rond court |
ITS |
Rond (conique) |
Composé de fil + dope |
Surface / boîtier conducteur |
Non |
| Boîtier à filetage rond long |
SLD |
Rond (conique) |
Composé de fil + dope |
Enveloppe de surface / intermédiaire |
Non |
| Boîtier de filetage de contrefort |
BTC |
Contrefort (épaule carrée) |
Composé de fil |
Carcasse intermédiaire / de production |
Étanche aux liquides uniquement |
Connexions premium
Les connexions haut de gamme sont des conceptions exclusives non API offrant des performances supérieures par rapport aux filetages API standard dans un ou plusieurs des domaines suivants : étanchéité aux gaz, capacité de couple, résistance à la fatigue et fiabilité d'appoint. Ils utilisent des joints métal sur métal (éliminant le recours au composé de filetage) et généralement un épaulement de couple de maquillage positif. Les applications courantes incluent les puits de gaz, les complétions HPHT, les puits déviés et à portée étendue, ainsi que toute complétion dans laquelle la migration du gaz à travers la connexion est inacceptable.
Note de terrain — ZC Premium Connections ZC Steel Pipe détient des brevets indépendants dans
Connexions de boîtier et de tubes haut de gamme . Notre conception exclusive de connexion haut de gamme offre une étanchéité métal sur métal avec un épaulement de couple, répondant aux exigences d'étanchéité aux gaz pour les finitions sous gaz haute pression sans recourir à un composé de filetage. Pour les acheteurs qui s'approvisionnent en connexions haut de gamme auprès de fabricants chinois, les conceptions brevetées de ZC offrent une alternative aux connexions haut de gamme tierces sous licence telles que VAM TOP ou TenarisHydril Blue. Contactez-nous avec vos spécifications de performances de connexion pour une comparaison technique.
7. Boîtier en alliage chromé pour environnements corrosifs
Lorsque les fluides de puits de forage contiennent des concentrations importantes de dioxyde de carbone (CO₂) ou de sulfure d'hydrogène (H₂S), les qualités de tubage en acier au carbone standard se corrodent rapidement. Les qualités de boîtier en alliage de chrome dans le cadre API 5CT offrent une résistance améliorée à la corrosion grâce à l'ajout de chrome à la chimie de l'acier de base.
| Catégorie Teneur |
en Cr |
Résistance au CO₂ |
Résistance au H₂S |
Application typique |
| L80 |
<1% Cr |
Limité |
Qualifié SSC |
Service aigre standard ; puits de CO₂ doux déconseillés |
| L80-9Cr |
~9% Cr |
Bien |
Qualifié SSC |
Environnements CO₂ agressifs avec H₂S modéré |
| L80-13Cr |
~13% Cr |
Excellent |
Limité (<0,1 psi H₂S pp) |
Puits sucrés à haute teneur en CO₂ ; caisson de production géothermique |
| Super 13Cr (non-API) |
~13 % Cr + Mo/Ni |
Excellent |
Tolérance H₂S modérée |
Puits à haute teneur en CO₂ et à faible teneur en H₂S ; production de condensats |
Point d'ingénierie critique — Limites de pression partielle du 13Cr et du H₂S Le L80-13Cr a une excellente résistance au CO₂ mais est sensible à la fissuration par corrosion sous contrainte au-dessus de pressions partielles de H₂S relativement faibles — généralement supérieures à 0,05 à 0,1 psi de pression partielle de H₂S en fonction de la teneur en chlorure et de la température. Dans les puits contenant du H₂S coproduit, même à de faibles concentrations, une analyse technique complète de la corrosion (conformément à la norme ISO 15156 partie 3) est requise avant de spécifier 13Cr. La spécification d'un tubage 13Cr dans un environnement acide sans cette analyse est un mode de défaillance documenté.
8. Guide de sélection des notes
La matrice suivante résume la sélection des nuances selon les principaux critères d'ingénierie pour les applications de production et de tubage intermédiaire. La sélection des conducteurs et du boîtier de surface suit une analyse structurelle plus simple et n'est pas incluse ici.
| Facteur de sélection |
N80 |
L80 |
C95 / T95 |
P110 |
C110 |
Q125 |
| Service doux (<8 000 pieds) |
Préféré |
Acceptable |
Surspécification |
Surspécification |
Surspécification |
Surspécification |
| Service doux (profond) |
Marginal |
Marginal |
Acceptable |
Préféré |
Préféré |
Ultra-profond |
| Service aigre (H₂S présent) |
Non qualifié |
Préféré |
Acceptable |
Non qualifié |
Préféré |
Non qualifié |
| Environnement agressif en CO₂ |
Non recommandé |
Avec inhibiteur |
Avec inhibiteur |
Avec inhibiteur |
Avec inhibiteur |
Non recommandé |
| Puits HPHT |
Insuffisant |
Insuffisant |
Marginal |
Acceptable |
Acceptable |
Préféré |
| Etanchéité aux gaz requise |
Connexion premium. |
Connexion premium. |
Connexion premium. |
Connexion premium. |
Connexion premium. |
Connexion premium. |
| Sensibilité aux coûts |
Le plus bas |
Faible |
Modéré |
Modéré |
Plus haut |
Le plus haut |
9. Questions fréquemment posées
A quoi sert le tube de tubage en acier ?
Des tuyaux de tubage en acier bordent le puits foré dans les puits de pétrole et de gaz. Après le forage de chaque section, une colonne de tubage est abaissée jusqu'au bas de cette section et cimentée en place. Il empêche l'effondrement du puits de forage, isole les zones d'eau douce des hydrocarbures, contrôle les pressions de formation et fournit un conduit structurel pour les tubes de production et les équipements de complétion qui suivent. Chaque puits utilise plusieurs colonnes de tubage de diamètre décroissant de la surface à la profondeur totale.
Quelles sont les principales qualités de boîtier API 5CT ?
Les principales qualités API 5CT pour les boîtiers intermédiaires et de production sont N80 (types 1 et Q), L80 (variantes standard et chromées), C90, T95, P110, C110 et Q125. Pour le boîtier de surface et le conducteur, K55 et J55 sont couramment utilisés. Le choix de la qualité dépend de la profondeur du puits, des exigences en matière de pression d'effondrement et d'éclatement, de la charge de traction et de la présence ou non de conditions de service acide (H₂S).
Quelle est la différence entre les boîtiers L80 et N80 ?
Le L80 et le N80 ont tous deux une limite d'élasticité minimale de 80 000 psi, mais ils diffèrent considérablement en termes de contrôle de dureté et de qualification de service acide. Le L80 a une limite de dureté maximale de 23 HRC et est qualifié pour le service acide selon NACE MR0175 / ISO 15156. Le N80 n'a aucune restriction de dureté et n'est pas recommandé lorsque H₂S est présent. Le L80 est également disponible dans des variantes en alliage de chrome (L80-9Cr, L80-13Cr) pour les environnements corrosifs au CO₂. Pour un service doux, le N80 est généralement le choix le plus économique ; pour le service acide, L80 est la sélection par défaut au niveau de rendement de 80 ksi.
Quelles tailles de diamètre extérieur sont disponibles pour les tubes à enveloppe en acier ?
Le boîtier API 5CT est disponible de 4-1/2 pouces à 20 pouces de diamètre extérieur. Le boîtier de production mesure généralement 4-1/2, 5, 5-1/2 ou 7 pouces. Le boîtier intermédiaire va de 7-5/8 à 10-3/4 pouces. Le boîtier de surface mesure généralement 13-3/8 ou 16 pouces et le boîtier du conducteur mesure 18-5/8 ou 20 pouces. Les options d'épaisseur de paroi au sein de chaque diamètre extérieur produisent différentes classes de poids, chacune avec des valeurs distinctes d'effondrement, d'éclatement et de traction.
Quels types de connexions sont utilisés sur les tubes à enveloppe en acier ?
Les connexions API standard incluent le filetage rond court (STC), le filetage rond long (LTC) et le filetage contrefort (BTC). Ils conviennent au service avec des liquides mais ne sont pas étanches aux gaz. Pour les puits de gaz et les applications HPHT, des connexions haut de gamme avec des joints métal sur métal sont nécessaires. Les connexions haut de gamme, y compris les conceptions exclusives brevetées de ZC, assurent une étanchéité totale aux gaz grâce à un joint métallique plutôt que de compter sur un composé de filetage, et offrent une capacité de couple plus élevée pour les applications directionnelles.
Demander les spécifications et les prix des tuyaux à boîtier en acier
ZC Steel Pipe fabrique des tubes de tubage en acier API 5CT dans les nuances N80, L80, L80-13Cr, P110, C110 et Q125 sur toute la gamme de diamètres extérieurs. Nous détenons des brevets indépendants dans le domaine des connexions haut de gamme et fournissons des caissons pour des projets pétroliers et gaziers au Moyen-Orient, en Afrique et en Amérique du Sud.
Fournissez les exigences de votre programme de boîtier (qualité, diamètre extérieur, classe de poids, type de connexion, quantité et destination de livraison) et notre équipe technique vous répondra avec une fiche technique complète et un devis compétitif.
Mandy. w@zcsteelpipe.com | WhatsApp : +86-139-1579-1813
→ Demander un devis
