ISO 13679:2002
(Main)Petroleum and natural gas industries - Procedures for testing casing and tubing connections
Petroleum and natural gas industries - Procedures for testing casing and tubing connections
ISO 13679:2002 establishes minimum design verification testing procedures and acceptance criteria for casing and tubing connections for the oil and natural gas industries. These physical tests are part of a design verification process and provide objective evidence that the connection conforms to the manufacturer's claimed test load envelope and limit loads. It categorizes test severity into four test classes. It describes a system of identification codes for connections. ISO 13679:2002 does not provide the statistical basis for risk analysis. ISO 13679:2002 addresses only three of the five distinct types of primary loads to which casing and tubing strings are subjected in wells: fluid pressure (internal and/or external), axial force (tension or compression), bending (buckling and/or wellbore deviation), as well as make-up torsion. It does not address rotation torsion, non-axisymetric (area, line or point contact). ISO 13679:2002 specifies tests to be performed to determine the galling tendency, sealing performance and structural integrity of casing and tubing connections that apply to the service application and not to the diameter of the pipe.
Industries du pétrole et du gaz naturel — Procédures de test des connexions pour tubes de cuvelage et de production
L'ISO 13679:2002 définit les modes opératoires d'essais de vérification de la conception et les critères d'acceptation minimaux relatifs aux connexions pour tubes de cuvelage et de production employées dans les industries du pétrole et du gaz naturel. Ces essais physiques font partie d'un processus de vérification de la conception et fournissent des preuves objectives de la conformité de la connexion à l'enveloppe de charges d'essai et aux charges limites déclarées par le fabricant. L'ISO 13679:2002 classe la sévérité des essais en quatre classes d'essais. Elle décrit un système de codes d'identification des connexions. Elle ne fournit pas la base statistique d'une analyse des risques. L'ISO 13679:2002 ne traite que trois des cinq types distincts de charges primaires auxquelles sont soumises les colonnes de cuvelage et de production dans les puits: la pression du fluide (interne et/ou externe), la force axiale (traction ou compression), la flexion (flambage et/ou déviation du puits de forage) ainsi que la torsion de vissage. Elle ne traite pas des charges dues à la torsion en rotation ni des charges non axisymétriques (contact au niveau d'une surface, d'une ligne ou d'un point). L'ISO 13679:2002 spécifie les essais devant être effectués pour déterminer la tendance au grippage, les performances en matière d'étanchéité et l'intégrité structurale des connexions pour tubes de cuvelage et de production. Les termes «tubes de cuvelage» et «tubes de production» concernent l'application de service et non le diamètre du tube.
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ISO 13679:2002 is a standard published by the International Organization for Standardization (ISO). Its full title is "Petroleum and natural gas industries - Procedures for testing casing and tubing connections". This standard covers: ISO 13679:2002 establishes minimum design verification testing procedures and acceptance criteria for casing and tubing connections for the oil and natural gas industries. These physical tests are part of a design verification process and provide objective evidence that the connection conforms to the manufacturer's claimed test load envelope and limit loads. It categorizes test severity into four test classes. It describes a system of identification codes for connections. ISO 13679:2002 does not provide the statistical basis for risk analysis. ISO 13679:2002 addresses only three of the five distinct types of primary loads to which casing and tubing strings are subjected in wells: fluid pressure (internal and/or external), axial force (tension or compression), bending (buckling and/or wellbore deviation), as well as make-up torsion. It does not address rotation torsion, non-axisymetric (area, line or point contact). ISO 13679:2002 specifies tests to be performed to determine the galling tendency, sealing performance and structural integrity of casing and tubing connections that apply to the service application and not to the diameter of the pipe.
ISO 13679:2002 establishes minimum design verification testing procedures and acceptance criteria for casing and tubing connections for the oil and natural gas industries. These physical tests are part of a design verification process and provide objective evidence that the connection conforms to the manufacturer's claimed test load envelope and limit loads. It categorizes test severity into four test classes. It describes a system of identification codes for connections. ISO 13679:2002 does not provide the statistical basis for risk analysis. ISO 13679:2002 addresses only three of the five distinct types of primary loads to which casing and tubing strings are subjected in wells: fluid pressure (internal and/or external), axial force (tension or compression), bending (buckling and/or wellbore deviation), as well as make-up torsion. It does not address rotation torsion, non-axisymetric (area, line or point contact). ISO 13679:2002 specifies tests to be performed to determine the galling tendency, sealing performance and structural integrity of casing and tubing connections that apply to the service application and not to the diameter of the pipe.
ISO 13679:2002 is classified under the following ICS (International Classification for Standards) categories: 75.180.10 - Exploratory, drilling and extraction equipment; 75.200 - Petroleum products and natural gas handling equipment. The ICS classification helps identify the subject area and facilitates finding related standards.
ISO 13679:2002 has the following relationships with other standards: It is inter standard links to ISO 13679:2019, ISO/FDIS 13679. Understanding these relationships helps ensure you are using the most current and applicable version of the standard.
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Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 13679
First edition
2002-12-15
Petroleum and natural gas industries —
Procedures for testing casing and tubing
connections
Industries du pétrole et du gaz naturel — Procédures de test des
connexions pour tubes de cuvelage et de production
Reference number
©
ISO 2002
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Contents Page
Foreword. vi
Introduction . vii
1 Scope. 1
2 Normative references . 1
3 Terms, definitions, symbols and abbreviated terms. 2
3.1 Terms and definitions. 2
3.2 Symbols and abbreviated terms. 4
4 General requirements. 8
4.1 Connection geometry, test load envelope and performance data sheet . 8
4.2 Quality control. 9
5 General test requirements. 9
5.1 Test classes. 9
5.2 Test matrix . 10
5.3 Test programme . 14
5.4 Calibration and accreditation requirements. 15
5.5 Rehearsal tests. 16
5.6 Material property tests. 16
5.7 Make-up and break-out procedures. 17
5.8 Internal pressure leak detection. 18
5.9 Internal pressure leak trap device. 18
5.10 External pressure leak detection. 25
5.11 Data acquisition and test methods . 28
5.12 Thermal cycling tests . 30
6 Connection test specimen preparation .32
6.1 General connection test objectives . 32
6.2 Connection test specimen identification and marking . 33
6.3 Connection test specimen preparation .33
6.4 Connection test specimen machining .35
6.5 Machining tolerances . 36
6.6 Tolerance limits on machining objectives.37
6.7 Grooved torque shoulder. 37
7 Test procedures . 38
7.1 Principle . 38
7.2 Make-up/break-out tests. 38
7.3 Test load envelope tests . 40
7.4 Limit load tests. 52
7.5 Limit load test path (see Figures 18 and 19). 55
8 Acceptance criteria. 57
8.1 Make-up and break-out tests . 57
8.2 Test load envelope tests . 58
8.3 Limit load tests. 58
9 Test reports . 59
Annex A (normative) Connection geometry and performance data sheet. 60
Annex B (informative) Connection test load envelope and limit loads. 67
Annex C (normative) Data forms . 85
Annex D (normative) Connection full test report .115
Annex E (normative) Connection testing summary report.118
Annex F (informative) Frame load range determination .121
Annex G (informative) Interpolation and extrapolation considerations.122
Annex H (informative) Special application testing .124
Annex I (informative) Rationale for design basis .130
Annex J (normative) Independent seal testing of connections with metal-to-metal and resilient
seals.133
Bibliography.139
Table 1 — Test matrix — Test series and specimen identification numbers.11
Table 2 — Connection test specimen objectives for all CAL.32
Table 3 — Guidelines for selecting connection test specimens for testing a metal-to-metal
sealing, tapered thread connection with a torque shoulder.33
Table 4 — Tolerance limits on machining objectives.36
Table 5 — Specimen description and summary of test series for a metal-to-metal sealing, tapered
thread connection with a torque shoulder .38
Table 6 — Test Series A load steps (see Figures 13 or 14, as applicable) — Testing in quadrants I,
II, III, IV (no bending) at ambient temperature .42
Table 7 — Test Series B load steps without bending for connection rated equal to pipe body
(see Figure 15) — Testing in quadrants I and II without bending at ambient temperature .46
Table 8 — Test Series B load steps with bending for connection rated equal to pipe body
(see Figure 16) — Testing in quadrants I and II with bending at ambient temperature .47
Table A.1 — Connection geometry and performance property data sheet.61
Table A.2 — Example Series A test load envelope for a connection rated equal to pipe body —
178 mm D ×××× 10,16 mm wall thickness ×××× grade P-110 (7 in 29 lb/ft P-110) strength
(see Figure A.1).62
Table A.3 — Detailed load steps .63
Table B.1 — Areas and dimensions .70
Table B.2 — Required dimensions for critical cross-section computation .84
Table F.1 — Typical results from frame load range determination (200 kN to 2 000 kN).121
Figure 1 — Connection application level test programme.12
Figure 2 — Collared leak trap device for internal pressure leak detection.19
Figure 3 — Flexible boot leak trap device for internal pressure leak detection .20
Figure 4 — Ported box leak trap device for internal pressure leak detection.20
Figure 5 — Internal pressure leak detection by bubble method .22
Figure 6 — Example of a plot for determining leak detection sensitivity.23
Figure 7 — Leak detection by helium mass spectrometer method .24
Figure 8 — Example set-up for Test Series A .25
iv © ISO 2002 — All rights reserved
Figure 9 — Example of leak detection system for Test Series A. 26
Figure 10 — Test Series C thermal/mechanical cycles for CAL II, III, and IV. 30
Figure 11 — Connection test specimen nomenclature and unsupported length . 34
Figure 12 — Torque shoulder pressure bypassing grooves. 37
Figure 13 — Test Series A load path for connection rated greater than or equal to pipe body
in compression. 44
Figure 14 — Test Series A load path for connection rated less than pipe body in compression. 45
Figure 15 — Test Series B load paths without bending for connection rated equal to pipe body. 49
Figure 16 — Test Series B load paths with bending for connection rated equal to pipe body . 50
Figure 17 — Test Series B load paths for connection rated less than pipe body in compression
and with bending. 51
Figure 18 — Limit load test paths for connections rated equal to or stronger than pipe body . 53
Figure 19 — Limit load test paths for connections weaker than pipe body . 54
Figure B.1 — Pipe body and connection test load envelopes at specified dimensions . 68
Figure C.1 — Recommended layout of mother joints for test and material specimens. 86
Figure G.1 — Example premium connection design space . 123
Figure J.1 — Ported box leak trap device for internal pressure leak detection showing
modifications for resilient seal . 135
Figure J.2 — Connection acceptance levels with resilient seal ring. 136
Figure J.3 — Alternative testing sequence for a connection with metal-to-metal (MTM) and
resilient seal (RS) features. 138
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 13679 was prepared by Technical Committee ISO/TC 67, Materials, equipment and offshore structures
for petroleum, petrochemical and natural gas industries, Subcommittee SC 5, Casing, tubing and drill pipe.
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Introduction
This International Standard is part of a process to provide reliable tubing and casing connections for the oil
and natural gas industry which are fit for purpose. It has been developed based on improvements to
API Recommended Practice 5C5 and proprietary test procedures, with input from leading users,
manufacturers and testing consultants from around the world. This International Standard represents the
knowledge of many years of testing and qualification experiences.
The validation of connection test load envelope and failure limit loads is relevant to design of tubing and
casing for the oil and natural gas industries. Tubing and casing are subject to loads which include internal
pressure, external pressure, axial tension, axial compression, bending, torsion, transverse forces and
temperature changes. The magnitude and combination of these loads result in various pipe body and
connection failure modes. Although pipe body test and limit loads are well understood in general, the same
cannot be stated for the connection. These failure modes and loads are generally different and often less than
that of the pipe. Consequently experimental validation is required. Well design matches the test and limit loads
of both the connection and pipe to the well conditions to provide load capacities with suitable reliability.
The validation of test and limit loads requires testing at the extremes of performance parameters to these
defined loads. Testing at the extremes of the performance parameters assures that the production population,
which falls within these limits, will meet or exceed the performance of the test population. Thread connection
performance parameters include dimensional tolerances, mechanical properties, surface treatment, make-up
torque and the type and amount of thread compound. For typical proprietary connections, worst-case
tolerances are known and defined in this International Standard. For other connections design analysis is
required to define worst-case tolerance combinations.
Users of this International Standard should be aware that further or differing requirements might be needed for
individual applications. This International Standard is not intended to inhibit a vendor from offering, or a
purchaser from accepting, alternate equipment or engineering solutions for the individual application. This
may be particularly applicable when there is innovative or developing technology. Where an alternative is
offered, the vendor should identify any variations from this International Standard and provide details.
This International Standard consists of the following major parts. Based on manufacturer's-supplied data
specified in Annex A and/or calculations in Annex B, tests are conducted in accordance with Clauses 4 to 8
and reported on the data forms given in Annex C. Annex D lists all the information that is to be provided in the
full report whereas Annex E lists the information that is to be provided in a summary test report. This summary
test report lists the minimum information necessary to fully specify the connection tested and its preparation is
intended for broader distribution. Annex F gives an example of a load frame calibration. Annex G gives
considerations for possible connection product line qualification. Annex H provides guidelines for
supplemental tests, which may be required for special applications. Annex I gives the design rationale for this
International Standard. Annex J gives requirements for connections that contain both a metal-to-metal seal
and a resilient seal which are tested separately.
Supplementary tests may be appropriate for specific applications that are not evaluated by the tests herein.
The user and manufacturer should discuss well applications and limitations of the connection being
considered.
Representatives of users and/or other third party personnel are encouraged to monitor the tests. ISO 13679
covers the testing of connections for the most commonly encountered well conditions. Not all possible service
scenarios are included. For example, the presence of a corrosive fluid, which may influence the service
performance of a connection, is not considered.
This International Standard includes provisions of various nature. These are identified by the use of certain
verbal forms:
SHALL is used to indicate that a provision is a REQUIREMENT, i.e. MANDATORY;
SHOULD is used to indicate that a provision is a RECOMMENDATION to be used as good practice, but
is not mandatory;
MAY is used to indicate that a provision is OPTIONAL, i.e. indicates a course of action permissible within
the limits of the document;
CAN is used to indicate statements of POSSIBILITY and CAPABILITY.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 13679:2002(E)
Petroleum and natural gas industries — Procedures for testing
casing and tubing connections
1 Scope
This International Standard establishes minimum design verification testing procedures and acceptance
criteria for casing and tubing connections for the oil and natural gas industries. These physical tests are part of
a design verification process and provide objective evidence that the connection conforms to the
manufacturer's claimed test load envelope and limit loads.
It categorizes test severity into four test classes.
It describes a system of identification codes for connections.
This International Standard does not provide the statistical basis for risk analysis.
This International Standard addresses only three of the five distinct types of primary loads to which casing and
tubing strings are subjected in wells: fluid pressure (internal and/or external), axial force (tension or
compression), bending (buckling and/or wellbore deviation), as well as make-up torsion. It does not address
rotation torsion and non-axisymetric (area, line or point contact) loads.
This International Standard specifies tests to be performed to determine the galling tendency, sealing
performance and structural integrity of casing and tubing connections. The words casing and tubing apply to
the service application and not to the diameter of the pipe.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 3183-1, Petroleum and natural gas industries — Steel pipe for pipelines — Technical delivery
conditions — Part 1: Pipes of requirement class A
ISO 3183-2, Petroleum and natural gas industries — Steel pipe for pipelines — Technical delivery
conditions — Part 2: Pipes of requirements class B
ISO 3183-3, Petroleum and natural gas industries — Steel pipe for pipelines — Technical delivery
conditions — Part 3: Pipes of requirement class C
ISO 10400:1993, Petroleum and natural gas industries — Formulae and calculation for casing, tubing, drill
pipe, and line pipe properties
ISO 10422, Petroleum and natural gas industries — Threading, gauging and thread inspection of casing,
tubing and line pipe threads
ISO 11960, Petroleum and natural gas industries — Steel pipes for use as casing or tubing for wells
ISO 13680, Petroleum and natural gas industries — Corrosion-resistant alloy seamless tubes for use as
casing, tubing and coupling stock — Technical delivery conditions
API Bul 5C3, Bulletin on formulas and calculations for casing, tubing, drill pipe and line pipe properties
API Spec 5B, Specification for threading, gauging, and thread inspection of casing, tubing, and line threads
(U.S. Customary Units)
API Spec 5L, Specification for line pipe
3 Terms, definitions, symbols and abbreviated terms
For the purposes of this document, the following terms, definitions, symbols and abbreviated terms apply.
3.1 Terms and definitions
3.1.1
ambient temperature
actual room temperature in the test lab with no residual heat remaining in test specimens from previous
thermal tests
3.1.2
axial-pressure load diagram
plot of pressure versus axial load showing pipe and/or connection test load envelope or limit load extremes
3.1.3
connection
assembly consisting of either two pins and a coupling or one pin and an integral box
3.1.4
failure load
load at which the pipe body or connection will fail catastrophically as in an axial separation, a rupture, large
permanent deformation (e.g. buckling or collapse) or massive loss of sealing integrity
3.1.5
galling
cold welding of contacting material surfaces followed by tearing of the metal during further sliding/rotation
NOTE 1 Galling results from the sliding of metallic surfaces that are under high bearing forces. Galling can generally be
attributed to insufficient lubrication between the mating surfaces. The purpose of the lubricating medium is to minimize
metal-to-metal contact and allow efficient sliding of the surfaces. Other ways to prevent galling are to reduce the bearing
forces or reduce the sliding distance.
NOTE 2 There are several degrees of galling used for repair and reporting purposes as defined in 3.1.5.1 to 3.1.5.3.
3.1.5.1
light galling
galling that can be repaired by the use of abrasive paper
3.1.5.2
moderate galling
galling that can be repaired by the use of fine files and abrasive paper
3.1.5.3
severe galling
galling that cannot be repaired by the use of fine files and abrasive paper
3.1.6
leak
any positive displacement of fluid in the measuring system during hold periods
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3.1.7
limit load
load combination extreme (axial load and/or pressure) which defines the failure conditions for the connection
or maximum load resulting in large permanent deformation (such as buckling) prior to catastrophic failure
3.1.8
lot
lengths of pipe with the same specified dimensions and grade from the same heat of steel which are heat-
treated as part of a continuous operation (or batch)
3.1.9
metal-to-metal seal
seal or sealing system that relies on intimate and usually high contact stress of mating metal surfaces to
achieve a seal
NOTE The thread compound can affect, both beneficially and detrimentally, the performance of a metal seal.
3.1.10
mother joint
length of pipe or coupling stock from which short lengths are cut for machining connection test specimens
3.1.11
multiple seals
sealing system, which consists of more than one independent barrier, and of which each barrier forms a seal
itself
3.1.12
pipe string
pipe body and the connection
3.1.13
pup joint
short pipe length usually with threaded ends
3.1.14
resilient seal
seal or sealing system, which relies on entrapment of a seal ring within a section of the connection (e.g. in the
thread-form, on a seal area, etc.) to achieve a seal
3.1.15
seal
barrier to prevent the passage of fluids
3.1.16
seal ovality
maximum seal diameter minus the minimum seal diameter divided by the average seal diameter multiplied
by 100
NOTE Seal ovality is expressed as a percentage.
3.1.17
single seal
one barrier or multiple barriers that cannot be physically differentiated in their function
3.1.18
specimen
connection between two pieces of pipe
NOTE The specimen can be composed of one coupling and two pins for coupled connections, or one pin and one
box for integral connections.
3.1.19
test load envelope
extremes of loads (axial load, pressure, bending) and temperature within which the connection will perform
cyclically
NOTE The manufacturer has the primary responsibility for defining the test load envelope for their connection
products (see 4.1).
3.1.20
thread lot
all products manufactured on a given machine during a continuous production cycle that is not interrupted by
a catastrophic tool failure or injurious machine malfunction (excluding worn tools or minor tool breakage), tool
holder change (except rough boring bar) or any other malfunction of either threading equipment or inspection
gauges
3.1.21
thread seal
seal or sealing system, which relies on intimate fitting of the thread-form and usually entrapment of the thread
compound within the thread-form to achieve a seal
3.2 Symbols and abbreviated terms
3.2.1 Symbols
A Area calculated based on the pipe inside diameter
i
A Area calculated based on the pipe outside diameter
o
A Cross-section area of pipe body
p
C Compressive axial force
D Specified pipe outside diameter
D Inside diameter
i
D Outside diameter
o
D Effective dogleg severity expressed in degrees per thirty metres
leg
E Error in load frame calibration
r
E Error in load frame calibration expressed in percent
rp
F Failure
F Axial force, tension or compression
a
F Bending equivalent axial force
b
F Published joint strength of the connection when the joint strength is the compressive rated load of the
c
connection
F Actual load frame axial force, tension or compression
f
F Indicated load frame axial force, tension or compression
i
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F Published joint strength of the connection when the joint strength is the tensile parting or failure load of
t
the connection
F Published joint strength of the connection when the joint strength is the tensile yield load of the
y
connection
I Moment of inertia
K Compression efficiency factor of the connection
c
K Internal pressure efficiency factor of the connection
pi
K External pressure efficiency factor of the connection
pe
K Tension efficiency factor of the connection
t
k , k Geometric variable
i o
L Length of pin A end from coupling face (or connection) to end cap or grip length
A
L Length of pin B end from coupling face (or connection) to end cap or grip length
B
L Length of coupling or connection if integral
c
L Minimum unsupported pup joint length
pj
M Bending moment
M Super bending moment
o
p ISO 10400 collapse rating for specified wall thickness and actual specimen yield strength
c
p Internal pressure
i
p Internal pressure with bending
ib
p High internal pressure
ih
p Normalized internal test pressure
in
p Low internal pressure
il
p ISO 10400:1993, Section 3, internal yield pressure for the pipe body
iyp
p External pressure
o
p External pressure with bending
ob
p Normalized external test pressure
on
p Thermal cycle pressure at elevated temperature
tc
p Maximum pressure for an internal fibre stress S
y yt
q Actual leak rate to be reported
ac
q Observed leak rate
o
R Radius of curvature of the pipe body at the axis of the pipe
S 100 % of minimum of the specimen mother joint tensile strength (measured at room temperature or at
t
elevated temperature as given in Table 1) for a pipe member or coupling in a T&C specimen (pin or box
member for an integral connection)
S 100 % of minimum of the specimen mother joint yield strength (measured at room temperature or at
y
elevated temperature as given in Table 1) for a pipe member or coupling in a T&C specimen (pin or box
member for an integral connection)
S 95 % S for Series A and B tests, and 80 %, 90 % and 95 % for Series C tests (see 5.12.4)
yt y
t Specified pipe wall thickness
t Actual minimum wall thickness
ac
T Tension axial force
η Leak detection system efficiency
lds
σ Stress
σ Axial stress without bending
a
σ Axial stress with bending
ab
σ Axial stress with super critical bending
ao
σ Axial stress due to bending
b
σ Axial stress due to super critical bending
bo
σ Axial compressive yield strength if available or otherwise axial tensile yield strength
c
σ Hoop (tangential) stress
h
σ Hoop (tangential) stress at outside diameter
ho
σ Radial (normal) stress
r
σ Radial (normal) stress at outside diameter
ro
σ Transverse tensile yield strength if available or otherwise axial tensile yield strength
t
σ Defined transverse compressive yield strength if available or otherwise axial tensile yield strength
tc
σ Von Mises equivalent stress
v
σ Axial tensile yield strength, normally the ISO/API axial tensile yield strength
y
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3.2.2 Abbreviations
CAL Connection application level for which the successfully tested pipe [size, mass (label: weight), grade]
and connections are intended to be used
CCS Critical cross-section
CCW Counter-clockwise direction
CW Clockwise direction
CEPL Capped end pressure load (tension)
CEYP Capped end yield pressure
CRA Corrosion-resistant alloy
EUE External upset end
FMU Final make-up specimen condition
kips 1 000 lbf (pound-force)
ksi 1 000 lbf (pound-force) per square inch
lb Pound mass
LL Limit load
LP Load point
LP1 Limit load test path 1
LP2 Limit load test path 2
LP3 Limit load test path 3
LP4 Limit load test path 4
LP5 Limit load test path 5
LP6 Limit load test path 6
LP7 Limit load test path 7
LP8 Limit load test path 8
M/B Make-up/break-out
MBG Make/break galling test specimen condition
MC Mechanical cycle
MT Material test coupon
MTC Metal seal threaded and coupled connection
MTM Metal-to-metal seal
MU Make-up
OCTG Oil country tubular goods
PTFE Polytetrafluoroethylene
r/min Revolutions per minute
RRG Round-robin galling test specimen condition
RS Resilient seal
SRG Seal ring groove
Std Standard
TC Thermal cycle
TLE Test load envelope
TSC Thread sealing connection
T&C Threaded and coupled
VME Von Mises equivalent stress
4 General requirements
4.1 Connection geometry, test load envelope and performance data sheet
The manufacturer shall provide connection geometry and a performance data sheet for the product stating its
connection application level and its geometry and performance properties in terms of tension, compression,
internal pressure, external pressure, bending, and torque compared to the pipe body. See Table A.1 for the
connection geometry and performance data sheet. The manufacturer shall provide a drawing, which is
representative of the cross-sectional area of the connection. The manufacturer shall also provide a test load
envelope in graphical form (VME plot) and should quantify limit loads. The manufacturer's own method of
calculation should be used to derive the connection test load envelope and to calculate the test loads.
Performance data or the method described in Annex B may be used.
Annex B has been provided as a means by which a manufacturer or user may estimate the test load envelope
using a connection performance model based on capacities of specific critical cross-sections in the
connection.
The manufacturer should define as completely as possible the limit loads for each connection. A user may
also make an independent estimate of the limit loads. Limit loads shall be greater than the test load envelope.
It is critical that the combined load capacity described by the test load envelope be defined near and
throughout the conditions where the dominant load sensitivity of the connection may change from pressure to
axial force and/or bending or vice versa. Connection equations, whether analytically or experimentally based,
shall define the test load envelope for all combinations of pressure and axial force and for bending (as
applicable). These equations shall also be suitable to calculate the test loads based on actual yield strength
and geometry of the specimen and include any other structural or sealing performance requirements. The
form of the equation shall facilitate the calculation of the pressure value given the axial load, with or without
bending.
Since casing and tubing connection designs and the resultant performance can vary widely, no overall
requirement for the minimum number of values in a tabular data format can be mandated. However, it is
8 © ISO 2002 — All rights reserved
expected that approximately 10 combined load values of pressure and axial force per quadrant should be
sufficient to define the test and limit loads. If a connection design exhibits changes in load sensitivities, the
loads at which the changes in load sensitivity occur shall be provided.
In the calculation of both pipe body and connection load capacities, it is the intent of this International
Standard to test the specimens to as high a load or combination of loads as safely practical.
In the event that unanticipated events result in deviations to the detailed requirements and or procedures,
such deviations shall be clearly identified in the documentation.
4.2 Quality control
All quality control procedures for the manufacturing of test specimens shall be documented and shall be
consistent with procedures used for connections manufactured for well service. The connection manufacturer
shall ensure that the connections manufactured for the purpose of these design verification tests are of the
same design and manufactured to the same dimensions and extremes of tolerances (see Clause 6) as those
supplied for well service. The connection manufacturer shall issue a declaration of conformity (see for
example, ISO/IEC Guide 22).The manufacturer shall provide the process control plan. This process control
plan shall include procedure number or drawing number as well as associated revision levels for all applicable
sub-tier documents (manufacturing, gauge calibration, gauging procedure, surface treatment, etc.). These
procedures and any others determined necessary to provide a consistent product for well service shall be
used during manufacturing of all test specimens (see A.4).
5 General test requirements
5.1 Test classes
5.1.1 Principle
Connection performance data are generated by testing. Passing the tests demonstrates conformance of the
connection to the specified connection application level. Failure of some or all tests may result in a revision of
the connection design or a revision of the test or limit loads. In the first case, the testing shall be repeated. In
the second case, the tests that failed shall be repeated unless they conform to the revised load envelope.
Four test classes, known as connection application levels, are defined. These relate to increasingly arduous
mechanical service conditions in the application of casing and tubing connections. The test classes increase
in severity by increasing the number of test parameters and test specimens.
The classes of tests do not include all possible service scenarios. For example, the presence of a corrosive
fluid, which may influence the service performance of a connection is not considered and is beyond the scope
of this International Standard.
The user of this International Standard shall specify the connection application level required based upon the
needs for the particular service intended. Users of the connection should be familiar with the defined
connection application levels, the test load envelope and the limit loads. The connection application levels
(abbreviated CAL) are defined as follows.
a) Connection application level IV (8 specimens): most severe application
CAL IV is intended for production and injection tubing and casing for gas service. CAL IV test procedures
expose the connection to cyclical test loads including internal pressure, external pressure, tension,
compression and bending. CAL IV test procedures expose the connection to extensive thermal and
thermal/pressure-tension cycling incurring a cumulative exposure of about 50 h to gas at an elevated
temperature of 180 °C (356 °F) and pressure. Limit load tests to failure are conducted in all four
quadrants of the axial-pressure load diagram.
b) Connection application level III (6 specimens): severe application
CAL III is intended for production and injection tubing and casing for gas and liquid service. CAL III test
procedures expose the connection to cyclical test loads including internal pressure, external pressure,
tension and compression. Bending is an optional load for CAL III testing. The CAL III test procedures for
thermal and thermal/pressure-tension cycling are less severe than CAL IV and incurring a cumulative
exposure of 5 h to gas at an elevated temperature of 135 °C (275 °F) and pressure. Limit load tests to
failure are conducted in all four quadrants of the axial-pressure load diagram.
c) Connection application level II (4 specimens): less severe application
CAL II is intended for production and injection tubing and casing, protective casing and for gas and liquid
service with limited exposure to significant external pressure. CAL II test procedures expose the
connection to cyclical test loads including internal pressure, tension and compression. Bending is an
optional load for CAL II testing and external pressure is not included. The CAL II test procedures for
thermal and thermal/pressure-tension cycling are the same as CAL III. Limit load tests for CAL II to failure
are conducted with internal pressure and axial load.
d) Connection application level I (3 specimens): least severe application
CAL I is intended for liquid service. CAL I test procedures expose the connection to cyclical test loads,
including internal pressure, tension and compression, using a liquid test fluid. Bending is optional for
CAL I testing and external pressure is not included. CAL I testing is conducted at ambient temperatures.
Limit load tests are conducted in two quadrants of the axial-pressure load diagram.
5.1.2 Previous tests
Connection test data obtained from tests performed prior to the establishment of this International Standard
may also be used as part of a design verification process or application test sequence, provided that parties to
agreements based on this International Standard can agree such tests were substantially conducted to the
technical and documentation requirements of this International Standard and that they give comparable
results.
5.1.3 Abbreviated tests and deviations
Some of the tests herein, rather than the complete test programme, may be adequate to verify suitability for
specific applications when experience and related test data, for example on other sizes, are available.
Deviation to the tests specified herein are acceptable, provided:
a) the planned deviations are clearly documented in advance,
b) there is clear agreement between th
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 13679
Première édition
2002-12-15
Industries du pétrole et du gaz naturel —
Procédures de test des connexions pour
tubes de cuvelage et de production
Petroleum and natural gas industries — Procedures for testing casing
and tubing connections
Numéro de référence
©
ISO 2002
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Fax + 41 22 749 09 47
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Version française parue en 2009
Publié en Suisse
ii © ISO 2002 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos. vi
Introduction . vii
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives . 1
3 Termes, définitions, symboles et termes abrégés . 2
3.1 Termes et définitions. 2
3.2 Symboles et termes abrégés . 4
4 Exigences générales . 9
4.1 Géométrie de la connexion, enveloppe de charges d'essai et fiche technique de
performance . 9
4.2 Contrôle de la qualité . 9
5 Exigences générales relatives aux essais . 10
5.1 Classes d'essais . 10
5.2 Matrice d'essais . 11
5.3 Programme d'essais. 14
5.4 Exigences relatives à l'étalonnage et à l'agrément . 16
5.5 Essais de répétition. 17
5.6 Essais relatifs aux propriétés des matériaux . 17
5.7 Modes opératoires de vissage/dévissage. 18
5.8 Détection de fuite de pression interne . 19
5.9 Dispositif de piégeage des fuites de pression interne . 20
5.10 Détection de fuite de pression externe. 27
5.11 Acquisition des données et méthodes d'essai. 30
5.12 Essais thermiques cycliques. 32
6 Préparation de l'éprouvette de connexion . 35
6.1 Objectifs généraux des essais d'une connexion. 35
6.2 Identification et marquage des éprouvettes de connexion. 37
6.3 Préparation des éprouvettes de connexion. 38
6.4 Usinage des éprouvettes de connexion. 39
6.5 Tolérances d'usinage . 40
6.6 Limites de tolérance sur les objectifs d'usinage. 41
6.7 Épaulement rainuré . 41
7 Modes opératoires d'essai. 42
7.1 Principe. 42
7.2 Essais de vissage/dévissage. 44
7.3 Essais d'enveloppe de charges d'essai .45
7.4 Essais de charges limites . 58
7.5 Voie d'essai de charge limite (voir Figures 18 et 19) . 61
8 Critères d'acceptation . 64
8.1 Essais de vissage et de dévissage . 64
8.2 Essais d'enveloppe de charges d'essai .64
8.3 Essais de charges limites . 65
9 Rapports d'essai . 65
Annexe A (normative) Fiche technique relative à la géométrie et aux performances de la
connexion . 66
Annexe B (informative) Enveloppe de charges d'essai et charges limites de la connexion. 75
Annexe C (normative) Fiches techniques. 95
Annexe D (normative) Rapport d'essai détaillé d'une connexion . 125
Annexe E (normative) Rapport d'essai sommaire d'une connexion. 128
Annexe F (informative) Détermination de la plage de charge de la presse. 131
Annexe G (informative) Considérations relatives à l'interpolation et à l'extrapolation. 132
Annexe H (informative) Essais pour application spéciale. 134
Annexe I (informative) Exposé des bases de calcul . 141
Annexe J (normative) Essais indépendants des joints de connexions comportant des joints
métalliques et des joints élastiques. 144
Bibliographie . 151
Tableau 1 — Matrice d'essais — Séries d'essais et numéros d'identification des éprouvettes. 12
Tableau 2 — Objectifs d'essai des éprouvettes de connexion pour tous les niveaux CAL. 36
Tableau 3 — Recommandations pour le choix des éprouvettes de connexion destinées à évaluer
une connexion à filetage conique et joint métallique avec épaulement . 37
Tableau 4 — Limites de tolérance sur les objectifs d'usinage.41
Tableau 5 — Description des éprouvettes et résumé des séries d'essais pour une connexion à
filetage conique et joint métallique avec épaulement. 43
Tableau 6 — Étapes de charge de la série d'essais A (voir Figure 13 ou 14, selon le cas) — Essais
dans les quadrants I, II, III, IV (sans flexion) à température ambiante. 48
Tableau 7 — Étapes de charge de la série d'essais B sans flexion pour une connexion ayant des
caractéristiques nominales équivalentes à celles du corps du tube (voir Figure 15) —
Essais dans les quadrants I et II sans flexion à température ambiante. 52
Tableau 8 — Étapes de charge de la série d'essais B avec flexion pour une connexion ayant des
caractéristiques nominales équivalentes à celles du corps du tube (voir Figure 16) —
Essais dans les quadrants I et II avec flexion à température ambiante . 53
Tableau A.1 — Fiche technique relative à la géométrie et aux caractéristiques de performance de
la connexion . 68
Tableau A.2 — Exemple d'enveloppe de charges d'essai de la série A pour une connexion ayant
des caractéristiques nominales équivalentes à celles du corps du tube — Résistance
pour D 178 mm × épaisseur de paroi 10,16 mm × nuance P-110 (7 sur 29 lb/ft P-110) (voir
Figure A.1). 69
Tableau A.3 — Étapes de charge détaillées . 70
Tableau B.1 — Aires et dimensions . 79
Tableau B.2 — Dimensions requises pour le calcul des sections transversales critiques . 94
Tableau F.1 — Résultats types d'une détermination de la plage de charge d'une presse (200 kN à
2 000 kN). 131
Figure 1 — Programme d'essais selon le niveau d'application de la connexion. 13
Figure 2 — Dispositif de piégeage des fuites à collier pour détection des fuites de pression
interne . 21
Figure 3 — Dispositif de piégeage des fuites à gaine flexible pour détection des fuites de
pression interne . 21
iv © ISO 2002 – Tous droits réservés
Figure 4 — Dispositif de piégeage des fuites à filetage femelle muni d'orifices pour détection des
fuites de pression interne . 22
Figure 5 — Détection de fuite de pression interne par la méthode des bulles . 24
Figure 6 — Exemple de tracé pour la détermination de la sensibilité de détection des fuites . 25
Figure 7 — Détection de fuite par la méthode à spectromètre de masse à l'hélium . 26
Figure 8 — Exemple de montage pour la série d'essais A.27
Figure 9 — Exemple de système de détection de fuite pour la série d'essais A . 28
Figure 10 — Cycles thermiques/mécaniques de la série d'essais C pour CAL II, III et IV. 33
Figure 11 — Nomenclature des éprouvettes de connexion et longueur non soutenue. 38
Figure 12 — Rainures de dérivation de pression dans l'épaulement. 42
Figure 13 — Voie de charge de la série d'essais A pour une connexion dont les caractéristiques
nominales en compression sont supérieures ou égales à celles du corps du tube. 50
Figure 14 — Voie de charge de la série d'essais A pour une connexion dont les caractéristiques
nominales en compression sont inférieures à celles du corps du tube. 51
Figure 15 — Voies de charge de la série d'essais B sans flexion pour une connexion ayant des
caractéristiques nominales équivalentes à celles du corps du tube . 55
Figure 16 — Voies de charge de la série d'essais B avec flexion pour une connexion ayant des
caractéristiques nominales équivalentes à celles du corps du tube . 56
Figure 17 — Voie de charge de la série d'essais B pour une connexion dont les caractéristiques
nominales en compression avec flexion sont inférieures à celles du corps du tube. 57
Figure 18 — Voies d'essai de charges limites pour des connexions ayant des caractéristiques
nominales supérieures ou égales à celles du corps du tube . 59
Figure 19 — Voies d'essai de charges limites pour des connexions plus faibles que le corps du
tube. 60
Figure A.1 — Exemple d'enveloppe de charges d'essai de la série A pour une connexion ayant
des caractéristiques nominales équivalentes à celles du corps du tube [D 178 mm ×
épaisseur de paroi 10,16 mm × nuance P-110 (7 sur 29 lb/ft P-110)]. 74
Figure B.1 — Enveloppes de charge d'essai du corps du tube et de la connexion à des
dimensions spécifiées. 77
Figure C.1 — Configuration recommandée des longueurs mères pour les éprouvettes et les
échantillons de matériau. 96
Figure G.1 — Exemple d'espace de conception d'une connexion de qualité supérieure. 133
Figure J.1 — Dispositif de piégeage des fuites à filetage femelle muni d'orifices pour la détection
des fuites de pression interne présentant des modifications pour le joint élastique . 147
Figure J.2 — Niveaux d'acceptation d'une connexion comportant une bague d'étanchéité
élastique . 148
Figure J.3 — Autre séquence d'essais pour une connexion comportant un joint métallique (MTM)
et un joint élastique (RS). 150
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 13679 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 67, Matériel, équipement et structures en mer
pour les industries pétrolière, pétrochimique et du gaz naturel, sous-comité SC 5, Tubes de cuvelage, tubes
de production et tiges de forage.
vi © ISO 2002 – Tous droits réservés
Introduction
La présente Norme internationale fait partie intégrante d'un processus permettant de fournir à l'industrie du
pétrole et du gaz naturel des connexions pour tubes de cuvelage et de production fiables adaptées à l'usage
prévu. Elle a été élaborée en se fondant sur des améliorations de la Pratique Recommandée 5C5 de l'API et
sur des modes opératoires d'essai spéciaux, ainsi que sur les suggestions faites par les principaux utilisateurs,
les fabricants et les consultants en essais du monde entier. La présente Norme internationale représente les
connaissances accumulées au fil de nombreuses années de pratique en matière d'essais et de qualification.
La validation de l'enveloppe de charges d'essai des connexions et de leurs charges limites à la rupture est
connexe à la conception des tubes de cuvelage et de production pour les industries du pétrole et du gaz
naturel. Les tubes de cuvelage et de production sont soumis à différentes charges, notamment les charges
dues à la pression interne, à la pression externe, à la traction axiale, à la compression axiale, à la flexion, à la
torsion, aux forces transversales et aux variations de température. L'amplitude et la combinaison de ces
charges aboutissent à différents modes de défaillance du corps des tubes et des connexions. Alors que les
charges d'essai et les charges limites sont généralement bien connues pour le corps des tubes, il n'en est pas
de même pour les connexions. Ces modes de défaillance et ces charges sont généralement différents et
souvent plus faibles que ceux du tube. En conséquence, une validation expérimentale est nécessaire. La
conception d'un puits adapte les charges d'essai et les charges limites de la connexion et du tube aux
conditions du puits de manière à obtenir des capacités de charge ayant une fiabilité adéquate.
La validation des charges d'essai et des charges limites nécessite de réaliser des essais aux valeurs
extrêmes des paramètres de performance en rapport avec ces charges définies. Ces essais permettent de
garantir que la population de production, qui se situe dans ces limites, égalera ou dépassera les
performances de la population d'essai. Les paramètres de performance des raccords filetés comprennent les
tolérances dimensionnelles, les propriétés mécaniques, le traitement de surface, le couple de serrage et le
type et la quantité de composé pour filetage. Pour les connexions spéciales types, les tolérances les plus
défavorables sont connues et définies dans la présente Norme internationale. Pour les autres connexions,
une analyse de la conception est nécessaire pour définir les combinaisons de tolérances les plus
défavorables.
Il convient que les utilisateurs de la présente Norme internationale soient conscients que des exigences
supplémentaires ou différentes pourraient s'avérer nécessaires pour des applications particulières. La
présente Norme internationale n'a pas pour intention d'empêcher un vendeur d'offrir, ou un acheteur
d'accepter, d'autres équipements ou solutions techniques pour une application particulière. Cela est d'autant
plus vrai lorsque la technologie est innovante ou en cours de développement. Lorsqu'une autre solution est
proposée, il convient que le vendeur identifie tous les écarts par rapport à la présente Norme internationale et
en fournisse les détails.
La présente Norme internationale comprend les principales parties suivantes. Sur la base des données
fournies par le fabricant, spécifiées à l'Annexe A, et/ou des calculs de l'Annexe B, des essais sont effectués
conformément aux Articles 4 à 8 et leurs résultats sont consignés dans les fiches de données de l'Annexe C.
L'Annexe D donne la liste de toutes les informations devant être fournies dans le rapport détaillé, alors que
l'Annexe E donne la liste des informations devant être fournies dans un rapport d'essai sommaire. Ce rapport
d'essai sommaire comprend les informations minimales nécessaires pour spécifier entièrement la connexion
soumise à essai; il est préparé en vue d'une plus large diffusion. L'Annexe F donne un exemple d'étalonnage
d'une presse. L'Annexe G contient des observations sur la qualification éventuelle d'une gamme de produits
de connexion. L'Annexe H donne des lignes directrices pour les essais complémentaires pouvant s'avérer
nécessaires pour des applications particulières. L'Annexe I donne les bases de calcul pour la présente Norme
internationale. L'Annexe J spécifie les exigences relatives aux connexions contenant à la fois un joint
métallique et un joint élastique, qui sont soumis à essai séparément.
Des essais supplémentaires peuvent être appropriés pour des applications spécifiques qui ne sont pas
évaluées par les essais indiqués dans la présente Norme internationale. Il convient que l'utilisateur et le
fabricant discutent des applications du puits et des limitations de la connexion concernée.
Les représentants des utilisateurs et/ou le personnel de tout autre tiers sont encouragés à surveiller les essais.
La présente Norme internationale couvre les essais des connexions pour les conditions de puits les plus
courantes. Tous les scénarios de service possibles ne sont pas inclus. Par exemple, la présence d'un fluide
corrosif, susceptible d'avoir une incidence sur les performances d'une connexion en service, n'est pas
envisagée.
La présente Norme internationale contient des dispositions de différentes natures. Elles sont identifiées par
l'emploi de certaines formes verbales:
⎯ DOIT est utilisé pour indiquer qu'une disposition est une EXIGENCE, c'est-à-dire OBLIGATOIRE;
⎯ IL CONVIENT DE est utilisé pour indiquer qu'une disposition est une RECOMMANDATION devant être
appliquée dans le cadre d'une bonne pratique, mais n'est pas obligatoire;
⎯ PEUT est utilisé pour indiquer qu'une disposition est OPTIONNELLE, c'est-à-dire indique une façon d'agir
admissible dans les limites du document;
⎯ PEUT est également utilisé pour introduire des éléments de POSSIBILITÉ et de CAPACITÉ.
viii © ISO 2002 – Tous droits réservés
NORME INTERNATIONALE ISO 13679:2002(F)
Industries du pétrole et du gaz naturel — Procédures de test
des connexions pour tubes de cuvelage et de production
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale définit les modes opératoires d'essais de vérification de la conception et les
critères d'acceptation minimaux relatifs aux connexions pour tubes de cuvelage et de production employées
dans les industries du pétrole et du gaz naturel. Ces essais physiques font partie d'un processus de
vérification de la conception et fournissent des preuves objectives de la conformité de la connexion à
l'enveloppe de charges d'essai et aux charges limites déclarées par le fabricant.
La présente Norme internationale classe la sévérité des essais en quatre classes d'essais.
Elle décrit un système de codes d'identification des connexions.
Elle ne fournit pas la base statistique d'une analyse des risques.
La présente Norme internationale ne traite que trois des cinq types distincts de charges primaires auxquelles
sont soumises les colonnes de cuvelage et de production dans les puits: la pression du fluide (interne et/ou
externe), la force axiale (traction ou compression), la flexion (flambage et/ou déviation du puits de forage)
ainsi que la torsion de vissage. Elle ne traite pas des charges dues à la torsion en rotation ni des charges non
axisymétriques (contact au niveau d'une surface, d'une ligne ou d'un point).
La présente Norme internationale spécifie les essais devant être effectués pour déterminer la tendance au
grippage, les performances en matière d'étanchéité et l'intégrité structurale des connexions pour tubes de
cuvelage et de production. Les termes «tubes de cuvelage» et «tubes de production» concernent l'application
de service et non le diamètre du tube.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 3183-1, Industries du pétrole et du gaz naturel — Tubes en acier pour le transport des fluides
combustibles — Conditions techniques de livraison — Partie 1: Tubes de la classe de prescription A
ISO 3183-2, Industries du pétrole et du gaz naturel — Tubes en acier pour le transport des fluides
combustibles — Conditions techniques de livraison — Partie 2: Tubes de la classe de prescription B
ISO 3183-3, Industries du pétrole et du gaz naturel — Tubes en acier pour le transport des fluides
combustibles — Conditions techniques de livraison — Partie 3: Tubes de classe de prescription C
ISO 10400:1993, Industries du pétrole et du gaz naturel — Formules et calculs relatifs aux propriétés des
cuvelage, tubes de production, tiges de forage et tubes de conduites
ISO 10422, Industries du pétrole et du gaz naturel — Filetage, calibrage et inspection des filetages des tubes
de cuvelage, des tubes de production et de conduites — Spécifications
ISO 11960, Industries du pétrole et du gaz naturel — Tubes d'acier utilisés comme cuvelage ou tubes de
production dans les puits
ISO 13680, Industries du pétrole et du gaz naturel — Tubes sans soudure en acier allié résistant à la
corrosion utilisés comme tubes de cuvelage, tubes de production et tubes-ébauches pour manchons —
Conditions techniques de livraison
API Bul 5C3, Bulletin on formulas and calculations for casing, tubing, drill pipe and line pipe properties
API Spec 5B, Specification for threading, gauging, and thread inspection of casing, tubing, and line threads
(U.S. Customary Units)
API Spec 5L, Specification for line pipe
3 Termes, définitions, symboles et termes abrégés
Pour les besoins du présent document, les termes, définitions, symboles et termes abrégés suivants
s'appliquent.
3.1 Termes et définitions
3.1.1
température ambiante
température ambiante réelle dans le laboratoire d'essai, sans chaleur résiduelle dans les éprouvettes due à
des essais thermiques antérieurs
3.1.2
diagramme de charge axiale-pression
représentation graphique de la pression en fonction de la charge axiale montrant l'enveloppe de charges
d'essai ou les charges limites extrêmes d'un tube et/ou d'une connexion
3.1.3
connexion
assemblage constitué soit de deux extrémités à filetage mâle et d'un manchon, soit d'une extrémité à filetage
mâle et d'une extrémité à filetage femelle intégrale
3.1.4
charge de rupture
charge à laquelle se produira une défaillance catastrophique du corps d'un tube ou d'une connexion, par
exemple une séparation axiale, une rupture, une importante déformation permanente (par exemple flambage
ou écrasement) ou une perte massive d'intégrité de l'étanchéité
3.1.5
grippage
soudage à froid des surfaces de matériaux en contact, suivi d'un déchirement du métal au cours de tout
glissement/rotation ultérieur(e)
NOTE 1 Le grippage résulte du glissement de surfaces métalliques soumises à des forces d'appui importantes. Le
grippage peut généralement être attribué à une lubrification insuffisante des surfaces en contact. Le but de l'agent
lubrifiant est de réduire au minimum le contact métal à métal et de permettre un glissement efficace des surfaces. Les
autres manières d'éviter le grippage consistent à réduire les forces d'appui ou à réduire la distance de glissement.
NOTE 2 Il existe plusieurs degrés d'éraillure, tels que définis en 3.1.5.1 à 3.1.5.3, utilisés à des fins de réparation et de
compte rendu.
2 © ISO 2002 – Tous droits réservés
3.1.5.1
éraillure légère
éraillure pouvant être éliminée à l'aide d'un papier abrasif
3.1.5.2
éraillure modérée
éraillure pouvant être éliminée à l'aide de limes fines et de papier abrasif
3.1.5.3
éraillure sévère
éraillure ne pouvant pas être éliminée à l'aide de limes fines et de papier abrasif
3.1.6
fuite
tout déplacement positif d'un fluide dans le système de mesurage au cours des périodes de maintien
3.1.7
charge limite
valeur extrême d'une combinaison de charges (charge axiale et/ou pression) qui définit les conditions de
défaillance de la connexion ou charge maximale entraînant une importante déformation permanente (telle
qu'un flambage) avant une défaillance catastrophique
3.1.8
lot
longueurs de tube ayant les mêmes dimensions spécifiées et la même nuance, provenant de la même coulée
d'acier, qui sont soumises à un traitement thermique dans le cadre d'une opération continue (ou discontinue)
3.1.9
joint métallique
joint ou système d'étanchéité qui repose sur la contrainte généralement élevée associée à un contact étroit
entre des surfaces métalliques appariées pour assurer l'étanchéité
NOTE Le composé pour filetage peut avoir une incidence, aussi bien bénéfique que néfaste, sur les performances
d'un joint métallique.
3.1.10
longueur mère
longueur de tube ou de tube-ébauche de manchon dans laquelle sont découpées de courtes longueurs afin
d'usiner des éprouvettes de connexion
3.1.11
joints multiples
système d'étanchéité comportant plusieurs barrières indépendantes et dont chaque barrière forme elle-même
un joint
3.1.12
colonne de tubes
corps de tubes et connexion
3.1.13
tube court
courte longueur de tube généralement munie d'extrémités filetées
3.1.14
joint élastique
joint ou système d'étanchéité qui repose sur l'emprisonnement d'une bague d'étanchéité dans une section de
la connexion (par exemple dans le profil du filet, sur une surface d'étanchéité, etc.) pour assurer l'étanchéité
3.1.15
joint
barrière empêchant le passage des fluides
3.1.16
ovalisation d'un joint
diamètre maximal d'un joint moins le diamètre minimal du joint, divisé par le diamètre moyen du joint et
multiplié par 100
NOTE L'ovalisation du joint est exprimée en pourcentage.
3.1.17
joint simple
barrière unique ou barrières multiples qui ne peuvent pas être physiquement distinguées dans leur fonction
3.1.18
éprouvette
connexion entre deux tronçons de tube
NOTE L'éprouvette peut être constituée d'un manchon et de deux extrémités à filetage mâle pour des connexions à
manchon, ou d'une extrémité à filetage mâle et d'une extrémité à filetage femelle pour des connexions intégrales.
3.1.19
enveloppe de charges d'essai
valeurs extrêmes des charges (charge axiale, pression, flexion) et de la température entre lesquelles la
connexion fonctionnera de façon cyclique
NOTE Le fabricant a la principale responsabilité de définir l'enveloppe de charges d'essai pour ses produits de
connexion (voir 4.1).
3.1.20
lot de filetage
ensemble des produits fabriqués sur une machine donnée au cours d'un cycle de production continu qui n'est
pas interrompu par une défaillance catastrophique des outils ou un dysfonctionnement préjudiciable de la
machine (à l'exclusion de l'usure des outils ou d'une rupture mineure d'un outil), un changement de porte-outil
(à l'exception d'une barre d'alésage d'ébauche) ou tout autre dysfonctionnement de l'équipement à fileter ou
des calibres de contrôle
3.1.21
joint fileté
joint ou système d'étanchéité reposant sur un ajustage étroit du profil de filet et généralement
l'emprisonnement du composé pour filetage à l'intérieur du profil du filet pour assurer l'étanchéité
3.2 Symboles et termes abrégés
3.2.1 Symboles
A Surface calculée en se basant sur le diamètre intérieur du tube
i
A Surface calculée en se basant sur le diamètre extérieur du tube
o
A Aire de la section transversale du corps d'un tube
p
C Force axiale de compression
D Diamètre extérieur spécifié d'un tube
D Diamètre intérieur
i
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D Diamètre extérieur
o
D Sévérité effective d'une déviation en patte de chien, en degrés par trente mètres
leg
E Erreur d'étalonnage de la presse
r
E Erreur d'étalonnage de la presse, exprimée en pourcentage
rp
F Rupture
F Force axiale, traction ou compression
a
F Force axiale équivalente en flexion
b
F Rigidité publiée du joint de la connexion lorsque la rigidité du joint est la charge de compression
c
nominale de la connexion
F Force axiale, traction ou compression réelle de la presse
f
F Force axiale, traction ou compression indiquée de la presse
i
F Rigidité publiée du joint de la connexion lorsque la rigidité du joint est la charge de traction à la rupture
t
ou à la séparation en traction de la connexion
F Rigidité publiée du joint de la connexion lorsque la rigidité du joint est la charge de traction à la limite
y
d'élasticité de la connexion
I Moment d'inertie
K Facteur d'efficacité de la connexion en compression
c
K Facteur d'efficacité de la connexion à la pression interne
pi
K Facteur d'efficacité de la connexion à la pression externe
pe
K Facteur d'efficacité de la connexion en traction
t
k , k Variable géométrique
i o
L Longueur de l'extrémité A à filetage mâle entre la face du manchon (ou la connexion) et le bouchon
A
de protection ou longueur de serrage
L Longueur de l'extrémité B à filetage mâle entre la face du manchon (ou la connexion) et le bouchon
B
de protection ou longueur de serrage
L Longueur du manchon ou de la connexion si elle est intégrale
c
L Longueur minimale non soutenue d'un tube court
pj
M Moment de flexion
M Moment de surflexion
o
p Pression nominale d'écrasement selon l'ISO 10400 pour l'épaisseur de paroi spécifiée et la limite
c
d'élasticité réelle de l'éprouvette
p Pression interne
i
p Pression interne avec flexion
ib
p Haute pression interne
ih
p Pression interne d'essai normalisée
in
p Basse pression interne
il
p ISO 10400:1993, Section 3, pression interne à la limite d'élasticité du corps d'un tube
iyp
p Pression externe
o
p Pression externe avec flexion
ob
p Pression externe d'essai normalisée
on
p Pression d'un cycle thermique à température élevée
tc
p Pression maximale pour une contrainte interne dans la fibre S
y yt
q Débit de fuite réel devant être consigné
ac
q Débit de fuite observé
o
R Rayon de courbure du corps d'un tube au niveau de l'axe du tube
S 100 % de la valeur minimale de la résistance à la traction de la longueur mère de l'éprouvette
t
(mesurée à température ambiante ou à une température élevée telle qu'indiquée dans le Tableau 1)
pour un élément tubulaire ou un manchon dans une éprouvette T&C (élément à filetage mâle ou à
filetage femelle pour une connexion intégrale)
S 100 % de la valeur minimale de la limite d'élasticité de la longueur mère de l'éprouvette (mesurée à
y
température ambiante ou à une température élevée telle qu'indiquée dans le Tableau 1) pour un
élément tubulaire ou un manchon dans une éprouvette T&C (élément à filetage mâle ou à filetage
femelle pour une connexion intégrale)
S 95 % de S pour les essais des séries A et B, et 80 %, 90 % et 95 % pour les essais de la série C
yt y
(voir 5.12.4)
t Épaisseur de paroi spécifiée du tube
t Épaisseur minimale réelle de paroi
ac
T Force axiale de traction
η Efficacité du système de détection de fuite
lds
σ Contrainte
σ Contrainte axiale sans flexion
a
σ Contrainte axiale avec flexion
ab
σ Contrainte axiale avec flexion supercritique
ao
σ Contrainte axiale due à la flexion
b
σ Contrainte axiale due à la flexion supercritique
bo
σ Limite d'élasticité en compression axiale, si elle est disponible, ou limite d'élasticité en traction axiale
c
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σ Contrainte annulaire (tangentielle)
h
σ Contrainte annulaire (tangentielle) au niveau du diamètre extérieur
ho
σ Contrainte radiale (normale)
r
σ Contrainte radiale (normale) au niveau du diamètre extérieur
ro
σ Limite d'élasticité en traction transversale, si elle est disponible, ou limite d'élasticité en traction axiale
t
σ Limite définie d'élasticité en compression transversale, si elle est disponible, ou limite d'élasticité en
tc
traction axiale
σ Contrainte équivalente de Von Mises
v
σ Limite d'élasticité en traction axiale, normalement selon l'ISO/API
y
3.2.2 Termes abrégés
CAL Niveau d'application de la connexion pour lequel le tube [diamètre, masse (étiquette: poids), nuance]
et les connexions testés avec succès doivent être utilisés
CCS Section transversale critique
CCW Sens inverse des aiguilles d'une montre
CW Sens des aiguilles d'une montre
CEPL Charge de pression d'une extrémité coiffée (traction)
CEYP Pression à la limite d'élasticité d'une extrémité coiffée
ARC Alliage résistant à la corrosion
EUE Extrémité à refoulement extérieur
FMU Condition de vissage final de l'éprouvette
kips 1 000 lbf (livre-force)
ksi 1 000 lbf (livre-force) par pouce carré
lb Livre-masse
LL Charge limite
LP Point de charge
LP1 Voie d'essai 1 de charge limite
LP2 Voie d'essai 2 de charge limite
LP3 Voie d'essai 3 de charge limite
LP4 Voie d'essai 4 de charge limite
LP5 Voie d'essai 5 de charge limite
LP6 Voie d'essai 6 de charge limite
LP7 Voie d'essai 7 de charge limite
LP8 Voie d'essai 8 de charge limite
M/B Vissage/dévissage
MBG Condition de l'éprouvette pour l'essai de grippage au vissage/dévissage
MC Cycle mécanique
MT Coupon d'essai du matériau
MTC Connexion à filetage et manchon à joint métallique
MTM Joint métallique
MU Vissage
OCTG Matériel tubulaire pétrolier
PTFE Polytétrafluoroéthylène
r/min Tours par minute
RRG Condition de l'éprouvette pour l'essai comparatif de grippage
RS Joint élastique
SRG Gorge annulaire du joint d'étanchéité
Std Norme
TC Cycle thermique
TLE Enveloppe de charges d'essai
TSC Connexion filetée étanche
T&C À filetage et manchon
VME Contrainte équivalente de Von Mises
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4 Exigences générales
4.1 Géométrie de la connexion, enveloppe de charges d'essai et fiche technique de
performance
Le fabricant doit préciser la géométrie de la connexion et fournir une fiche technique de performance pour le
produit indiquant le niveau d'application de la connexion ainsi que sa géométrie et ses caractéristiques de
performance en termes de traction, de compression, de pression interne, de pression externe, de flexion et de
couple, par comparaison au corps du tube. Voir le Tableau A.1 pour la fiche technique relative à la géométrie
et aux performances d'une connexion. Le fabricant doit fournir un dessin représentant la section transversale
de la connexion. Le fabricant doit également spécifier une enveloppe de charges d'essai sous forme d'un
graphique (courbe VME) et quantifier les charges limites. Il convient d'utiliser la méthode de calcul propre au
fabricant pour obtenir l'enveloppe de charges d'essai de la connexion et pour calculer les charges d'essai. Les
données de performance ou la méthode décrite à l'Annexe B peuvent être utilisées.
L'Annexe B a été élaborée afin de permettre à un fabricant ou un utilisateur d'estimer l'enveloppe de charges
d'essai en utilisant un modèle de performance de connexion basé sur les capacités de sections critiques
spécifiques de la connexion.
Il convient que le fabricant définisse aussi complètement que possible les charges limites pour chaque
connexion. Un utilisateur peut aussi faire une estimation indépendante des charges limites. Les charges
limites doivent être supérieures à l'enveloppe de charges d'essai.
Il est essentiel que la capacité de charge combinée décrite par l'enveloppe de charges d'essai soit définie
dans les conditions exactes ou très proches des conditions dans lesquelles la principale sensibilité de la
connexion aux charges peut varier de la pression à la force axiale et/ou à la flexion ou vice versa. Les
équations relatives aux connexions, qu'elles soient basées sur l'analyse ou l'expérimentation, doivent définir
l'enveloppe de charges d'essai pour toutes les combinaisons de pression et de force axiale et pour la flexion
(le cas échéant). Ces équations doivent également permettre de calculer les charges d'essai en se basant sur
la limite d'élasticité réelle et la géométrie de l'éprouvette et doivent inclure toutes les autres exigenc
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.
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