ISO 11961:2008
(Main)Petroleum and natural gas industries - Steel drill pipe
Petroleum and natural gas industries - Steel drill pipe
ISO 11961:2008 specifies the technical delivery conditions for steel drill pipes with upset pipe body ends and weld-on tool joints for use in drilling and production operations in petroleum and natural gas industries for three product specification levels (PSL-1, PSL-2 and PSL-3). The requirements for PSL-1 form the basis of this ISO 11961:2008 but those that define different levels of standard technical requirements for PSL-2 and PSL-3 are also given. ISO 11961:2008 covers grade E drill pipe and the high-strength grades X, G and S. A typical drill pipe configuration is given, showing main elements and lengths. The main dimensions and masses of the grades of drill pipe are given in both SI units and in USC units. ISO 11961:2008 can also be used for drill pipe with tool joints not specified by ISO or API standards. By agreement between purchaser and manufacturer, ISO 11961:2008 can also be applied to other drill-pipe body and/or tool-joint dimensions. ISO 11961:2008 lists supplementary requirements that can optionally be agreed between purchaser and manufacturer, for testing, performance verification and non-destructive examination. ISO 11961:2008 does not consider performance properties.
Industries du pétrole et du gaz naturel — Tiges de forage en acier
L'ISO 11961:2008 spécifie les conditions techniques de livraison des tiges de forage en acier à extrémités de tubes refoulées et joints de tige soudés, destinées à être utilisées dans les opérations de forage et de production dans les industries du pétrole et du gaz naturel pour trois niveaux de spécification de produit (PSL‑1, PSL‑2 et PSL‑3). Les exigences relatives au niveau PSL-1 servent de base à la présente Norme internationale. Les exigences définissant différents niveaux d'exigences techniques normalisées pour PSL-2 et PSL-3 sont indiquées. L'ISO 11961:2008 couvre les classes suivantes de tiges de forage: tiges de forage de classe E et tiges de forage à haute limite élastique de classes X, G et S. Une configuration de tige de forage type est présentée, avec ses principaux éléments et ses longueurs. Les dimensions principales et les masses associées aux différentes classes de tiges de forage sont données en unités SI et en unités USC. L'ISO 11961:2008 peut également être utilisée pour les tiges de forage comportant des raccords de tiges non spécifiés par des normes ISO ou API. Par accord entre l'acheteur et le fabricant, l'ISO 11961:2008 peut également être appliquée à d'autres dimensions de corps de tige de forage et/ou de raccords de tiges. L'ISO 11961:2008 énumère des exigences supplémentaires pouvant éventuellement être convenues entre l'acheteur et le fabricant pour les essais, la vérification des performances et les contrôles non destructifs. L'ISO 11961:2008 ne tient pas compte des caractéristiques de performance.
General Information
Relations
Frequently Asked Questions
ISO 11961:2008 is a standard published by the International Organization for Standardization (ISO). Its full title is "Petroleum and natural gas industries - Steel drill pipe". This standard covers: ISO 11961:2008 specifies the technical delivery conditions for steel drill pipes with upset pipe body ends and weld-on tool joints for use in drilling and production operations in petroleum and natural gas industries for three product specification levels (PSL-1, PSL-2 and PSL-3). The requirements for PSL-1 form the basis of this ISO 11961:2008 but those that define different levels of standard technical requirements for PSL-2 and PSL-3 are also given. ISO 11961:2008 covers grade E drill pipe and the high-strength grades X, G and S. A typical drill pipe configuration is given, showing main elements and lengths. The main dimensions and masses of the grades of drill pipe are given in both SI units and in USC units. ISO 11961:2008 can also be used for drill pipe with tool joints not specified by ISO or API standards. By agreement between purchaser and manufacturer, ISO 11961:2008 can also be applied to other drill-pipe body and/or tool-joint dimensions. ISO 11961:2008 lists supplementary requirements that can optionally be agreed between purchaser and manufacturer, for testing, performance verification and non-destructive examination. ISO 11961:2008 does not consider performance properties.
ISO 11961:2008 specifies the technical delivery conditions for steel drill pipes with upset pipe body ends and weld-on tool joints for use in drilling and production operations in petroleum and natural gas industries for three product specification levels (PSL-1, PSL-2 and PSL-3). The requirements for PSL-1 form the basis of this ISO 11961:2008 but those that define different levels of standard technical requirements for PSL-2 and PSL-3 are also given. ISO 11961:2008 covers grade E drill pipe and the high-strength grades X, G and S. A typical drill pipe configuration is given, showing main elements and lengths. The main dimensions and masses of the grades of drill pipe are given in both SI units and in USC units. ISO 11961:2008 can also be used for drill pipe with tool joints not specified by ISO or API standards. By agreement between purchaser and manufacturer, ISO 11961:2008 can also be applied to other drill-pipe body and/or tool-joint dimensions. ISO 11961:2008 lists supplementary requirements that can optionally be agreed between purchaser and manufacturer, for testing, performance verification and non-destructive examination. ISO 11961:2008 does not consider performance properties.
ISO 11961:2008 is classified under the following ICS (International Classification for Standards) categories: 75.180.10 - Exploratory, drilling and extraction equipment; 77.140.75 - Steel pipes and tubes for specific use. The ICS classification helps identify the subject area and facilitates finding related standards.
ISO 11961:2008 has the following relationships with other standards: It is inter standard links to ISO/R 715:1968, ISO 11961:2018, ISO 11961:1996. 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 11961
Second edition
2008-11-01
Petroleum and natural gas industries —
Steel drill pipe
Industries du pétrole et du gaz naturel — Tiges de forage en acier
Reference number
©
ISO 2008
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Web www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2008 – All rights reserved
Contents Page
Foreword. v
Introduction . vi
1 Scope . 1
2 Conformance. 1
2.1 Dual citing of normative references. 1
2.2 Units of measurement . 2
3 Normative references . 2
4 Terms, definitions, symbols and abbreviated terms. 4
4.1 Terms and definitions. 4
4.2 Symbols and abbreviated terms . 8
5 Information to be supplied when placing orders for drill-pipe . 10
6 Requirements for drill-pipe. 11
6.1 General. 11
6.2 Dimensions, masses and connections. 11
6.3 Material requirements. 12
6.4 Process of manufacture for drill-pipe. 14
6.5 Traceability . 15
6.6 Inspection and testing — General. 15
6.7 Testing of welds. 16
6.8 Tensile test . 16
6.9 Hardness test . 17
6.10 Charpy V-notch impact test . 18
6.11 Transverse side-bend test . 19
6.12 Imperfections and defects in drill-pipe. 19
6.13 Visual inspection of the drill-pipe weld zone.20
6.14 Non-destructive examination of the weld zone . 20
6.15 Marking of drill-pipe. 22
6.16 Minimum facility requirements for drill-pipe manufacturers . 23
6.17 Documentation requirements of drill-pipe . 24
7 Requirements for drill-pipe body . 24
7.1 Information to be supplied when placing orders for drill-pipe bodies. 24
7.2 Dimensional and mass requirements.25
7.3 Material requirements. 27
7.4 Process of manufacture. 28
7.5 Traceability . 28
7.6 Inspection and testing — General. 29
7.7 Testing of chemical composition. 29
7.8 Tensile tests . 30
7.9 Charpy V-notch impact tests . 31
7.10 Drill-pipe-body wall thickness . 32
7.11 Drill-pipe-body length. 32
7.12 Internal upset . 32
7.13 Internal profile . 32
7.14 Straightness . 33
7.15 Upset alignment. 33
7.16 Mass determination . 33
7.17 Imperfections and defects of drill-pipe body. 33
7.18 Visual inspection of drill-pipe body. 34
7.19 Non-destructive examination. 34
7.20 Marking. 38
7.21 Minimum facility requirements for drill-pipe-body manufacturer. 39
7.22 Documentation requirements . 39
8 Requirements for tool joints . 40
8.1 Information to be supplied when placing orders for tool joints. 40
8.2 Dimensional requirements. 41
8.3 Material requirements. 41
8.4 Process of manufacture . 42
8.5 Traceability . 43
8.6 Inspection and testing — General. 43
8.7 Testing of chemical composition . 43
8.8 Tensile tests. 44
8.9 Hardness tests. 45
8.10 Charpy V-notch impact tests . 45
8.11 Imperfections and defects. 47
8.12 Non-destructive examination. 47
8.13 Marking. 48
8.14 Minimum facility requirements for tool-joint manufacturers. 48
8.15 Documentation requirements for tool joints . 49
Annex A (normative) Tables in SI units. 51
Annex B (normative) Figures in SI (USC) units . 69
Annex C (normative) Tables in USC units . 83
Annex D (normative) Purchaser inspection. 101
Annex E (informative) Supplementary requirements. 102
Annex F (informative) Procedures used to convert from USC units to SI units for drill-pipe . 105
Annex G (normative) Product specification levels . 109
Annex H (informative) API monogram. 111
Bibliography . 112
iv © ISO 2008 – All rights reserved
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 11961 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.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 11961:1996), which has been extensively
technically revised.
It is the intention of ISO/TC 67 that either this edition or the previous edition of ISO 11961 be applicable, at the
option of the purchaser (as defined in 4.1.31), for a period of six months from the first day of the calendar
quarter immediately following the date of publication of this edition, after which period the previous edition will
no longer be applicable.
Introduction
This International Standard is based on API Spec 5D and API Spec 7.
Users of this International Standard should be aware that further or differing requirements may be needed for
individual applications. This International Standard is not intended to inhibit a vendor from offering, or the
purchaser from accepting, alternative equipment or engineering solutions for the individual application. This
may be particularly applicable where 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 includes provisions of various natures. These are identified by the use of certain
verbal forms:
a) SHALL is used to indicate that a provision is MANDATORY;
b) SHOULD is used to indicate that a provision is not mandatory, but RECOMMENDED as good practice;
c) MAY is used to indicate that a provision is OPTIONAL.
vi © ISO 2008 – All rights reserved
INTERNATIONAL STANDARD ISO 11961:2008(E)
Petroleum and natural gas industries — Steel drill pipe
1 Scope
This International Standard specifies the technical delivery conditions for steel drill-pipes with upset pipe-body
ends and weld-on tool joints for use in drilling and production operations in petroleum and natural gas
industries for three product specification levels (PSL-1, PSL-2 and PSL-3). The requirements for PSL-1 form
the basis of this International Standard. The requirements that define different levels of standard technical
requirements for PSL-2 and PSL-3 are in Annex G.
This International Standard covers the following grades of drill-pipe:
⎯ grade E drill-pipe;
⎯ high-strength grades of drill-pipe, grades X, G and S.
A typical drill-pipe configuration is given, showing main elements and lengths (see Figure B.1). The main
dimensions and masses of the grades of drill-pipe are given in both SI units (see Table A.1) and in USC units
(see Table C.1).
This International Standard can also be used for drill-pipe with tool joints not specified by ISO or API
standards.
By agreement between purchaser and manufacturer, this International Standard can also be applied to other
drill-pipe body and/or tool-joint dimensions. This International Standard lists supplementary requirements that
can optionally be agreed between purchaser and manufacturer, for testing, performance verification and
non-destructive examination (see Annex E).
This International Standard does not consider performance properties.
NOTE 1 In this International Standard, drill-pipe is designated by label 1, label 2, grade of material (E, X, G and S),
upset type and type of rotary shouldered connection. Designations are used for the purpose of identification in ordering.
NOTE 2 Reference can be made to ISO 10424-2 or API Spec 7-2 for the detailed requirements for the threading of
drill-pipe tool joints.
NOTE 3 Reference can be made to API RP 7G for the performance properties of the drill-pipe.
2 Conformance
2.1 Dual citing of normative references
In the interests of world-wide application of this International Standard, Technical Committee ISO/TC 67 has
decided, after detailed technical analysis, that certain of the normative documents listed in Clause 3 and
prepared by ISO/TC 67 or another ISO Technical Committee are interchangeable in the context of the
relevant requirement with the relevant document prepared by the American Petroleum Institute (API), the
American Society for Testing and Materials (ASTM) and the American National Standards Institute (ANSI).
These latter documents are cited in the running text following the ISO reference and preceded by “or”, for
example “ISO XXXX or API YYYY”. Application of an alternative normative document cited in this manner will
lead to technical results different from the use of the preceding ISO reference. However, both results are
acceptable and these documents are thus considered interchangeable in practice.
2.2 Units of measurement
In this International Standard, data are expressed in both the International System (SI) of units and the United
States Customary (USC) system of units. Separate tables for data expressed in SI units and USC units are in
Annex A and Annex C, respectively. Figures are in Annex B and express data in both SI and USC units. For a
specific order item, it is intended that only one system of units be used, without combining data expressed in
the other system.
Products manufactured to specifications expressed in either of these unit systems shall be considered
equivalent and totally interchangeable. Consequently, compliance with the requirements of this International
Standard as expressed in one system provides compliance with requirements expressed in the other system.
For data expressed in the SI system, a comma is used as the decimal separator and a space as the
thousands separator. For data expressed in the USC system, a dot (on the line) is used as the decimal
separator and a space as the thousands separator.
In the text, data in SI units are followed by data in USC units in brackets.
NOTE The procedures used to convert from USC units to SI units are given in informative Annex F.
3 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 amendment) applies.
ISO 6506-1, Metallic materials — Brinell Hardness test — Part 1: Test method
ISO 6507-1, Metallic materials — Vickers hardness test — Part 1: Test method
ISO 6508-1, Metallic materials — Rockwell hardness test — Part 1:Test method (scales A, B, C, D, E, F, G, H,
K, N, T)
ISO 6892, Metallic materials — Tensile testing
ISO 7500-1, Metallic materials — Verification of static uni-axial testing machines — Part 1:
Tension/compression testing machines — Verification and calibration of the force-measuring system
ISO 9303, Seamless and welded (except submerged arc-welded) steel tubes for pressure purposes — Full
peripheral ultrasonic testing for the detection of longitudinal imperfections
ISO 9304, Seamless and welded (except submerged arc-welded) steel tubes for pressure purposes — Eddy
current testing for the detection of imperfections
ISO 9305, Seamless steel tubes for pressure purposes — Full peripheral ultrasonic testing for the detection of
transverse imperfections
ISO 9402, Seamless and welded (except submerged arc-welded) steel tubes for pressure purposes — Full
peripheral magnetic transducer/flux leakage testing of ferromagnetic steel tubes for the detection of
longitudinal imperfections
ISO 9513, Metallic materials — Calibration of extensometers used in uniaxial testing
ISO 9598, Seamless steel tubes for pressure purposes — Full peripheral magnetic transducer/flux leakage
testing of ferromagnetic steel tubes for the detection of transverse imperfections
ISO/TR 9769, Steel and iron — Review of available methods of analysis
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ISO/TR 10400, Petroleum and natural gas industries — Equations and calculations for the properties of
casing, tubing, drill-pipe and line pipe used as casing or tubing
ISO 10424-2, Petroleum and natural gas industries — Rotary drilling equipment — Part 2: Threading and
gauging of rotary shouldered thread connections
ISO 11484, Steel tubes for pressure purposes — Qualification and certification of non-destructive (NDT)
personnel
ISO 13665, Seamless and welded steel tubes for pressure purposes — Magnetic particle inspection of the
tube body for the detection of surface imperfections
API Spec 7-2, Specification for Threading and Gauging of Rotary Shouldered Thread Connections
API RP 7G, Recommended Practice for Drill Stem Design and Operating Limits
ANSI/API 5C3, Bulletin on Formulas and Calculations for Casing, Tubing, Drill-pipe, and Line Pipe Properties
(including Supplement 1)
ASME Boiler and Pressure Vessel Code, Section IX
ASNT SNT-TC-1A, Recommended Practice, Personnel Qualification and Certification in Non-Destructive
Testing
ASTM A370, Standard Test Methods and Definitions for Mechanical Testing of Steel Products
ASTM A751, Standard Test Methods, Practices and Terminology for Chemical Analysis of Steel Products
ASTM A941, Terminology Relating to Steel, Stainless Steel, Related Alloys, and Ferroalloys
ASTM E4, Standard Practices for Force Verification of Testing Machines
ASTM E10, Standard Test Method for Brinell Hardness of Metallic Materials
ASTM E18, Standard Test Methods for Rockwell Hardness of Metallic Materials
ASTM E23, Standard Test Methods for Notched Bar Impact Testing of Metallic Materials
ASTM E83, Standard Practice for Verification and Classification of Extensometer Systems
ASTM E92, Standard Test Method for Vickers Hardness of Metallic Materials
ASTM E213, Standard Practice for Ultrasonic Examination of Metal Pipe and Tubing
ASTM E309, Standard Practice for Eddy-Current Examination of Steel Tubular Products Using Magnetic
Saturation
ASTM E570, Standard Practice for Flux Leakage Examination of Ferromagnetic Steel Tubular Products
ASTM E709, Standard Guide for Magnetic Particle Testing
4 Terms, definitions, symbols and abbreviated terms
4.1 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions in ASTM A941 for heat treatment operations and
the following apply.
4.1.1
bevel diameter
outer diameter of the sealing shoulder of a rotary shouldered connection
4.1.2
defect
imperfection of sufficient magnitude to warrant rejection of the product based on criteria defined in this
International Standard
[ISO 11960:2004, definition 4.1.11]
4.1.3
drill-pipe
drill-pipe body with weld-on tool joints
4.1.4
drill-pipe body
seamless pipe with upset ends
See Figure B.1.
4.1.5
drill-pipe-body manufacturer
firm, company or corporation that operates facilities for making drill-pipe bodies and is responsible for
compliance with the requirements of this International Standard applicable to the drill-pipe body
See 7.21.
4.1.6
drill-pipe manufacturer
firm, company or corporation responsible for compliance with all the applicable requirements of this
International Standard
See 6.16.
4.1.7
drill-pipe torsion-strength ratio
torsion strength of the tool-joint connection divided by the drill-pipe-body torsion strength
4.1.8
drill-pipe weld neck
machined part of the drill-pipe comprising the tool-joint weld neck, the weld and the drill-pipe-body upset
See Figure B.1.
4.1.9
elephant hide
wrinkled outside diameter surfaces of the drill-pipe body caused by the upsetting process
4.1.10
essential variable
variable parameter in which a change affects the mechanical properties of the weld joint
4 © ISO 2008 – All rights reserved
4.1.11
gouge
elongated groove or cavity caused by mechanical removal of metal
4.1.12
hard banding
application of material onto tool joints to reduce external wear of the tool joint
NOTE Also known as hard facing.
4.1.13
hardness number
result from a single hardness impression
4.1.14
heat
heat of steel
metal produced by a single cycle of a batch-melting process
4.1.15
heat analysis
chemical analysis representative of a heat as reported by the metal producer
[ISO 11960:2004, definition 4.1.15]
4.1.16
imperfection
discontinuity in the product wall or on the product surface that can be detected by an NDE method included in
this International Standard
[ISO 11960:2004, definition 4.1.16]
4.1.17
indication
evidence of a discontinuity that requires interpretation to determine its significance
4.1.18
inspection
process of measuring, examining, testing, gauging or otherwise comparing the product with the applicable
requirements
4.1.19
label 1
dimensionless designation for the drill-pipe-body size that may be used when ordering
4.1.20
label 2
dimensionless designation for the drill-pipe-body mass per unit length that may be used when ordering
4.1.21
linear imperfection
imperfection that includes, but is not limited to, seams, laps, cracks, plug scores, cuts, gouges and elephant
hide
NOTE See API 5T1.
[ISO 11960:2004, definition 4.1.25]
4.1.22
lot
definite quantity of product manufactured under conditions that are considered uniform for the attribute being
inspected
4.1.23
lot size
number of units in a lot
4.1.24
manufacturer
one or more of the following, depending on the context: the maker of drill-pipe, the maker of drill-pipe body or
the maker of tool joints
4.1.25
mean hardness number
result of averaging the hardness numbers for the single specimen or location being evaluated
4.1.26
non-essential variable
variable parameter in which a change may be made in the WPS without re-qualification
4.1.27
non-linear imperfection
imperfection that includes, but is not limited to, pits
See API Std 5T1.
4.1.28
pipe body
seamless pipe excluding upset and upset-affected areas
See Figure B.1.
4.1.29
procedure qualification record
PQR
written documentation stating an assessment that a specific WPS produces welds in accordance with the
requirements of this International Standard.
4.1.30
product
drill-pipe, drill-pipe body or tool joint
4.1.31
purchaser
party responsible for both the definition of requirements for a product order and for payment for that order
[ISO 11960:2004, definition 4.1.35]
4.1.32
quench crack
crack in steel resulting from stresses produced during the transformation from austenite to martensite
NOTE This transformation is accompanied by an increase in volume.
[ISO 11960:2004, definition 4.1.36]
6 © ISO 2008 – All rights reserved
4.1.33
rotary shouldered connection
connection used on drill string elements which has tapered threads and sealing shoulders
4.1.34
rotary friction welding
solid state welding under compressive-force contact of work-pieces rotating relative to one another along a
common axis to increase temperature and plastically displace material from the faying surfaces
NOTE Either direct drive or inertia friction welding is acceptable.
4.1.35
sample
one or more units of product selected from a lot to represent that lot
4.1.36
seamless pipe
wrought steel tubular product made without a weld seam
NOTE It is manufactured by hot working and, if necessary, by subsequently cold-working or heat-treating, or a
combination of these operations, to produce the desired shape, dimensions and properties.
[ISO 11960:2004, definition 4.1.37]
4.1.37
tool joint
forged or rolled steel component for drill-pipe designed to be welded to the drill-pipe body and having a rotary
shouldered connection
4.1.38
tool-joint box
threaded connection on tool joints that has internal threads
4.1.39
tool-joint manufacturer
firm, company or corporation that operates facilities for making tool joints and is responsible for compliance
with the requirements of this International Standard applicable to the tool joint
See 8.14.
4.1.40
tool-joint pin
threaded connection on tool joints that has external threads
4.1.41
upset ovality
difference between the largest and smallest diameter in a plane perpendicular to the axis of the upset
4.1.42
weld zone
zone comprising the weld line and the heat-affected areas on either side of the weld line caused by the friction
welding and subsequent heat-treatment processes
4.1.43
welding machine and welding operator performance qualification
WPQ
written procedure used to demonstrate that a welding machine and welding operator combination has the
capability to use the WPS to produce a weld meeting the requirements of this International Standard
NOTE It includes records from the qualification tests.
4.1.44
welding procedure specification
WPS
written procedure that provides instructions to the welding operator for making production welds in accordance
with the requirements of this International Standard
NOTE It includes all essential variables and non-essential variables for friction welding of tool joints to drill-pipe body.
A WPS applies to all those welds, of which each element has the same specified dimensions and chemistry, that are
grouped according to a documented procedure that ensures a predictable response to weld-zone treatment for a particular
grade.
4.2 Symbols and abbreviated terms
A cross-sectional area of the drill-pipe body based on the specified dimensions of the pipe body
dp
A cross-sectional area of the tensile specimen, expressed in square millimetres (square inches)
A length of reduced section, expressed in millimetres
A minimum cross-sectional area of the weld zone
w
D tool-joint outside diameter (pin and box)
C standard Charpy impact energy, expressed in Joules;
m
C standard Charpy impact energy, expressed in foot-pounds.
D pipe-body outside diameter
dp
D bevel diameter (pin and box)
f
D external diameter on the tool-joint neck, which becomes D after welding and final machining
j te
D diameter of round bar
D outside diameter of the drill-pipe weld after machining
te
D drill-pipe-body upset outside diameter
0u
d pipe-body inside diameter
dp
d internal diameter of the tool-joint neck, which becomes d after welding and final machining
j te
d tool-joint-pin inside diameter
p
d inside diameter of the drill-pipe weld after machining
te
d drill-pipe-body upset inside diameter
0u
EU external upset
e minimum extension in a gauge length of 50,8 mm (2.0 in)
e minimum elongation
m
e drill-pipe-body mass gain or loss due to end finishing. For plain-end non-upset pipe, e equals zero
w w
G gauge length
ID inside diameter
8 © ISO 2008 – All rights reserved
IEU internal-external upset
IU internal upset
L length of drill-pipe with weld-on tool joint (from shoulder to shoulder)
L length of box-tool joint outside diameter including connection bevel and hard band; see Figures B.1
b
and B.12
L drill-pipe-body external upset length
eu
L drill-pipe-body internal upset length
iu
L length of pin-tool-joint outside diameter, including connection bevel; see Figures B.1 and B.12
pb
L length of drill-pipe body (without tool joint)
pe
m drill-pipe-body external upset taper length
eu
m drill-pipe-body internal upset taper length
iu
N fraction or number with a fraction
NDE non-destructive examination
OD outside diameter
PQR procedure qualification record
PSL product specification level
R minimum radius of fillet
RSC rotary shouldered connection
T tensile strength
S
t pipe-body wall thickness
U upset dimension
U minimum specified tensile strength
dp
UT ultrasonic testing
W width
W approximate calculated mass of a piece of drill-pipe body of length L
L pe
WPQ welder performance qualification
WPS welding procedure specification
w approximate linear mass of the drill-pipe
dp
w plain-end pipe-body unit mass (without upsets)
pe
Y specified minimum yield strength, see Table A.5 or Table C.5
min
Y weld zone yield strength
w
5 Information to be supplied when placing orders for drill-pipe
5.1 When placing orders for drill-pipe to be manufactured in accordance with this International Standard,
the purchaser shall specify the following on the purchase agreement:
Requirements Reference
Document number(s) ISO 11961 or
API Spec 5 DP
Quantity
Label 1 Table A.1 or Table C.1
Label 2 Table A.1 or Table C.1
Grade Table A.1 or Table C.1
Upset type (internal, external or internal-external upset) Table A.1 or Table C.1
RSC type or other special connection by agreement between purchaser Table A.1 or Table C.1, or 6.2.2
and manufacturer
Range or special length and tolerance by agreement between purchaser Table A.3 or Table C.3
and manufacturer
Delivery date and shipping instructions
Inspection by purchaser Annex D
Documentation 6.17
5.2 The purchaser shall also specify in the purchase agreement his requirements concerning the following
stipulations, which are optional with the purchaser:
Requirements Reference
Tool-joint outside diameter 6.2.2
Tool-joint inside diameter of the pin end 6.2.2
Length of pin-tool-joint outside diameter 6.2.6
Length of box-tool-joint outside diameter 6.2.6
Under-thickness tolerance if less than 12,5 % 7.2.6
Type of heat treatment for drill-pipe body: grade E only 7.4.3
Hard banding: type, location, dimensions and acceptance criteria 8.4.7
NOTE Hard banding reduces the length of the tool-joint outside diameter
available for tong placement.
Pipe coatings: internal and/or external 6.4.5, 6.4.6 and 7.4.4
Special threads on tool joints 8.2.5
Specific thread or storage compound 6.4.7
Thread-protector type 6.4.7 and 8.4.8
Marking requirements 6.15, 7.20 and 8.13
Individual drill-pipe traceability 6.5
10 © ISO 2008 – All rights reserved
Supplementary requirements
Non-destructive examination for grades E, X and G Clause E.2, SR2
Test certificates Clause E.3, SR15
Charpy V-notch (CVN) impact toughness testing of grade E pipe body Clause E.4, SR19
Alternative low-temperature Charpy V-notch impact testing Clause E.5, SR20
Weld-zone testing frequency Clause E.6, SR23
Charpy V-notch: increased weld-zone requirements Clause E.7, SR24
For PSL-2 or PSL-3 Annex G
6 Requirements for drill-pipe
6.1 General
The drill-pipe shall be made from drill-pipe body manufactured in accordance with Clause 7 and tool joints
manufactured in accordance with Clause 8. Areas of the drill-pipe body and tool joint affected by the welding
and finishing processes are addressed in Clause 6.
6.2 Dimensions, masses and connections
6.2.1 Standard configuration
The configuration of drill-pipe shall correspond to Figure B.1. Drill-pipe shall be furnished with dimensions and
tolerances as in Tables A.1 and A.2 or Tables C.1 and C.2 and/or in the purchase agreement. All dimensions
shown without tolerances are related to the basis for design and are not subject to measurement to determine
acceptance or rejection of product. Drill-pipe dimensions that are not in this International Standard or in the
purchase agreement are at the manufacturer's discretion.
Rotary shouldered connections shall conform to the dimensions, together with the tolerances, in ISO 10424-2
or API Spec 7-2. Right-hand thread connections shall be considered standard.
6.2.2 Alternative configurations
When specified in the purchase agreement, drill-pipe shall be furnished in dimensional configurations not
defined in this International Standard. In this case, dimensions, tolerances and markings shall be agreed
between the purchaser and manufacturer. The drill-pipe body and tool joint shall be modified in accordance
with this agreement but the drill-pipe shall otherwise be manufactured in accordance with the requirements of
this International Standard.
The outside diameter of the box tool joint, D, and inside diameter of the pin tool joint, d , dimensions in
p
Table A.1 or Table C.1, result in a drill-pipe torsion-strength ratio 0,8 or greater. Changes in the OD and ID of
the tool joints can result in a lower drill-pipe torsion-strength ratio, which should be determined by the
purchaser to be suitable for the intended application.
6.2.3 Drill-pipe weld neck diameters
The drill-pipe weld diameters, D and d , as shown in Figure B.1, apply to the finished product after the tool
te te
joint is welded to the drill-pipe body and machined and/or ground. The outside diameter, D , shall meet the
te
requirements of Table A.1 or Table C.1, and 6.3.2. The inside diameter, d , shall meet the requirements of
te
6.3.2 and may be different on the pin and box weld zones.
6.2.4 Tool-joint inside diameters
The tool-joint-pin inside diameter, d , shall meet the requirements in Table A.1 or Table C.1. The tool-joint-box
p
inside diameter is at the manufacturer’s discretion but shall not be less than the tool-joint-pin internal
diameter, d .
p
6.2.5 Length
Drill-pipe shall be furnished in length ranges conforming to Table A.3 or Table C.3 or other lengths and
tolerances as specified in the purchase agreement.
The drill-pipe manufacturer shall specify the lengths and tolerances of the drill-pipe body and tool joints such
that the required length of each drill-pipe is achieved.
6.2.6 Length of tool-joint outside diameter
The length of pin-tool-joint outside diameter, L , and the length of box-tool-joint outside diameter, L , in
pb b
Table A.1 or Table C.1, may be increased by agreement between purchaser and manufacturer.
6.2.7 End-drift
Each drill-pipe shall be end-drift tested throughout the length of the tool joints and upsets with a cylindrical
mandrel having a minimum diameter of 3,2 mm (0.125 in) smaller than the specified inside diameter of the pin
end, d . The drift mandrel shall be at least 100 mm (4 in) long.
p
NOTE Drift testing of the full length of the drill-pipe is not required.
6.2.8 Tool-joint alignment
The maximum misalignment between the longitudinal axis of the drill-pipe body and the longitudinal axis of the
welded-on tool joint shall not exceed the following:
⎯ for parallel misalignment: 4 mm (0,157 in) total indicator reading;
⎯ for angular misalignment: 8 mm/m (0,008 in/in) for label 1: 4- / and larger;
10 mm/m (0,010 in/in) for smaller than label 1: 4- / .
The axis of the tool joint shall be determined on the surface of the outside diameter, D, that is unaffected by
markings or hard banding. The axis of the drill-pipe body shall be determined over a minimum length of
400 mm (15 in) on the outside surface of the pipe body.
6.2.9 Weld-zone profile
The weld zone shall have no sharp corners or drastic changes of section. The internal weld-zone profile shall
not cause a 90° hook-type tool to hang up.
6.3 Material requirements
6.3.1 General
The material properties of the drill-pipe body and the tool joint shall be as in Tables A.4 to A.8 or Tables C.4 to
C.8 inclusive.
12 © ISO 2008 – All rights reserved
6.3.2 Weld-zone yield strength
The yield load of the weld zone in tension shall be greater than the yield load of the drill-pipe body as given by
Equation (1):
(Y × A ) W (Y × A ) (1)
w w min dp
where
A is the cross-sectional area of the drill-pipe body based on the specified dimensions of the pipe
dp
body;
A is the minimum cross-sectional area of the weld zone;
w
Y is the specified minimum yield strength of the drill-pipe body;
min
Y is the weld zone minimum yield strength (determined by the manufacturer based on the design).
w
The method for calculating the minimum cross-sectional area, A , of the weld zone shall be as given in
w
Equation (2):
AD=×0,785 4 −d (2)
()
w te,min te,max
where
d is the maximum allowable inside diameter specified by the drill-pipe manufacturer;
te,max
D is the minimum allowable outside diameter specified by the drill-pipe manufacturer.
te,min
6.3.3 Weld-zone hardness
For surface hardness, no hardness number shall exceed 37 HRC or equivalent.
For the through-wall hardness test, the mean hardness number of the weld zone shall not exceed 37 HRC or
365 HV10.
6.3.4 Weld-zone Charpy V-notch absorbed-energy requirements
The minimum absorbed energy requirements shall be as in Table A.8 or Table C.8. In addition, not more than
one impact specimen shall exhibit an absorbed energy below the minimum average absorbed-energy
requirement, and in no case shall an individual impact specimen exhibit an absorbed energy below the
minimum specimen absorbed-energy requirement.
Additional requirements for PSL-3 are in Annex G.
6.3.5 Weld-zone Charpy V-notch absorbed energy — Alternative requirements
When specified in the purchase agreement, the absorbed energy shall meet the SR20 and/or the SR24
requirements in Clause E.5 and/or Clause E.7 respectively (see also Table A.8 or Table C.8).
6.3.6 Weld-zone transverse side bend properties
The guided-bend specimens shall have no open discontinuity in the weld zone exceeding 3 mm (0,125 in)
measured in any direction on the convex surface of the specimen after bending. Open discontinuities
occurring on the corner of the specimen during testing shall not be considered unless there is definite
evidence that they
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 11961
Deuxième édition
2008-11-01
Industries du pétrole et du gaz naturel —
Tiges de forage en acier
Petroleum and natural gas industries — Steel drill pipe
Numéro de référence
©
ISO 2008
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Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Version française parue en 2010
Publié en Suisse
ii © ISO 2008 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction.vi
1 Domaine d'application .1
2 Conformité.1
2.1 Double mention des références normatives.1
2.2 Unités de mesure.2
3 Références normatives.2
4 Termes, définitions, symboles et termes abrégés.4
4.1 Termes et définitions .4
4.2 Symboles et termes abrégés.8
5 Informations devant être fournies lors d'une commande de tige de forage.10
6 Exigences relatives aux tiges de forage .11
6.1 Généralités .11
6.2 Dimensions, masses et connexions.12
6.3 Exigences relatives aux matériaux.13
6.4 Procédé de fabrication d'une tige de forage .14
6.5 Traçabilité.16
6.6 Contrôle et essais — Généralités .16
6.7 Essais des soudures.17
6.8 Essai de traction.17
6.9 Essai de dureté .18
6.10 Essai de résilience Charpy sur éprouvette avec entaille en V.19
6.11 Essai de pliage latéral transversal.20
6.12 Imperfections et défauts dans la tige de forage.20
6.13 Contrôle visuel de la zone de soudure d'une tige de forage .21
6.14 Contrôles non destructifs (CND) de la zone de soudure .21
6.15 Marquage d'une tige de forage .23
6.16 Exigences minimales relatives aux installations des fabricants de tiges de forage .24
6.17 Exigences de documentation relatives aux tiges de forage.25
7 Exigences relatives au corps des tiges de forage .25
7.1 Informations devant être fournies lors d'une commande de corps de tiges de forage.25
7.2 Exigences relatives aux dimensions et à la masse .26
7.3 Exigences relatives aux matériaux.28
7.4 Procédé de fabrication.29
7.5 Traçabilité.30
7.6 Contrôle et essais — Généralités .30
7.7 Essais relatifs à la composition chimique.30
7.8 Essais de traction.31
7.9 Essais de résilience Charpy sur éprouvette avec entaille en V.32
7.10 Épaisseur de paroi du corps d'une tige de forage.33
7.11 Longueur du corps de la tige de forage.34
7.12 Refoulement intérieur .34
7.13 Profil interne .34
7.14 Rectitude .34
7.15 Alignement du refoulement.35
7.16 Détermination de la masse.35
7.17 Imperfections et défauts du corps de la tige de forage.35
7.18 Contrôle visuel du corps de la tige de forage .36
7.19 Contrôle non destructif .36
7.20 Marquage.40
7.21 Exigences minimales relatives aux installations du fabricant de corps de tiges de forage.41
7.22 Exigences relatives à la documentation .41
8 Exigences relatives aux raccords de tiges .42
8.1 Informations devant être fournies lors d'une commande de raccords de tiges.42
8.2 Exigences dimensionnelles.43
8.3 Exigences relatives aux matériaux .43
8.4 Procédé de fabrication .44
8.5 Traçabilité .45
8.6 Contrôle et essais — Généralités.45
8.7 Essais relatifs à la composition chimique .45
8.8 Essais de traction .46
8.9 Essais de dureté .47
8.10 Essais de résilience Charpy sur éprouvette avec entaille en V.48
8.11 Imperfections et défauts .49
8.12 Contrôle non destructif .49
8.13 Marquage.50
8.14 Exigences minimales relatives aux installations des fabricants de raccords de tiges.51
8.15 Exigences de documentation relatives aux raccords de tiges .51
Annexe A (normative) Tableaux en unités SI .53
Annexe B (normative) Figures en unités SI (USC).73
Annexe C (normative) Tableaux en unités USC.85
Annexe D (normative) Inspection par l'acheteur .105
Annexe E (informative) Exigences supplémentaires.106
Annexe F (informative) Méthodes utilisées pour convertir les unités USC en unités SI pour une
tige de forage .109
Annexe G (normative) Niveaux de spécification des produits.113
Annexe H (informative) Monogramme API.115
Bibliographie .116
iv © ISO 2008 – Tous droits réservés
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 11961 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.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 11961:1996), qui a fait l'objet d'une
révision technique.
La présente version française inclut le Rectificatif technique ISO 11961:2008/Cor.1:2009 à la version anglaise.
L'intention de l'ISO/TC 67 est que cette édition ou l'édition précédente de l'ISO 11961 soient applicables, au
choix de l'acheteur (tel que défini en 4.1.31), pendant une période de six mois à compter du premier jour du
trimestre civil qui suit immédiatement la date de publication de la présente édition, période au terme de
laquelle l'édition précédente ne sera plus applicable.
Introduction
La présente Norme internationale est fondée sur les spécifications API Spec 5D et API Spec 7.
Il convient que les utilisateurs de la présente Norme internationale soient informés que des exigences
différentes ou complémentaires peuvent être 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 contient des dispositions de différentes natures. Elles sont identifiées par
l'emploi de certaines formes verbales:
a) DOIT ou DOIVENT est utilisé pour indiquer qu'une disposition est OBLIGATOIRE;
b) IL CONVIENT est utilisé pour indiquer qu'une disposition n'est pas obligatoire, mais est
RECOMMANDEE au titre de bonne pratique;
c) PEUT ou PEUVENT est utilisé pour indiquer qu'une disposition est OPTIONNELLE.
vi © ISO 2008 – Tous droits réservés
NORME INTERNATIONALE ISO 11961:2008(F)
Industries du pétrole et du gaz naturel — Tiges de forage en
acier
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale spécifie les conditions techniques de livraison des tiges de forage en acier à
extrémités de tubes refoulées et joints de tige soudés, destinées à être utilisées dans les opérations de forage
et de production dans les industries du pétrole et du gaz naturel pour trois niveaux de spécification de produit
(PSL-1, PSL-2 et PSL-3). Les exigences relatives au niveau PSL-1 servent de base à la présente Norme
internationale. Les exigences définissant différents niveaux d'exigences techniques normalisées pour PSL-2
et PSL-3 sont indiquées à l'Annexe G.
La présente Norme internationale couvre les classes suivantes de tiges de forage:
⎯ tiges de forage de classe E;
⎯ tiges de forage à haute limite élastique, de classes X, G et S.
Une configuration de tige de forage type est présentée, avec ses principaux éléments et ses longueurs (voir
Figure B.1). Les dimensions principales et les masses associées aux différentes classes de tiges de forage
sont données en unités SI (voir Tableau A.1) et en unités USC (voir Tableau C.1).
La présente Norme internationale peut également être utilisée pour les tiges de forage comportant des
raccords de tiges non spécifiés par des normes ISO ou API.
Par accord entre l'acheteur et le fabricant, la présente Norme internationale peut également être appliquée à
d'autres dimensions de corps de tige de forage et/ou de raccords de tiges. La présente Norme internationale
énumère des exigences supplémentaires pouvant éventuellement être convenues entre l'acheteur et le
fabricant pour les essais, la vérification des performances et les contrôles non destructifs (voir Annexe E).
La présente Norme internationale ne tient pas compte des caractéristiques de performance.
NOTE 1 Dans la présente Norme internationale, une tige de forage est désignée par le label 1, le label 2, la classe de
produit (E, X, G et S), le type de refoulement et le type de connexion rotary à épaulement. Les désignations sont utilisées
dans un but d'identification pour la commande.
NOTE 2 Il est possible de se reporter à l'ISO 10424-2 ou à la spécification API Spec 7-2 pour les exigences détaillées
relatives au filetage des raccords de tiges de forage.
NOTE 3 Il est possible de se reporter à l'API RP 7G pour les caractéristiques de performance des tiges de forage.
2 Conformité
2.1 Double mention des références normatives
Dans l'optique d'une application de la présente Norme internationale à l'échelle mondiale, le comité technique
ISO/TC 67 a décidé, après une analyse technique détaillée, que certains des documents normatifs énumérés
à l'Article 3 et élaborés par l'ISO/TC 67 ou un autre comité technique de l'ISO sont interchangeables, dans le
cadre d'une exigence donnée, avec les documents pertinents élaborés par l'American Petroleum Institute
(API), l'American Society for Testing and Materials (ASTM) et l'American National Standards Institute (ANSI).
Ceux-ci sont mentionnés dans le corps du texte après la référence ISO et sont précédés de «ou», par
exemple «ISO XXXX ou API YYYY». L'application d'un autre document normatif, mentionné de cette manière,
conduira à des résultats techniques différents de ceux obtenus en utilisant la référence ISO. Néanmoins, les
deux résultats sont acceptables et ces documents sont donc jugés interchangeables dans la pratique.
2.2 Unités de mesure
Dans la présente Norme internationale, les données sont exprimées en unités du système international (SI) et
en unités américaines hors système (USC). Des tableaux distincts sont respectivement fournis pour les
données en unités SI et en unités USC à l'Annexe A et à l'Annexe C. Les figures fournies à l'Annexe B
expriment les données en unités SI et en unités USC. Pour commander un article spécifique, il est prévu de
n'utiliser qu'un seul système d'unités, sans associer les données exprimées dans l'autre système.
Les produits fabriqués conformément à des spécifications exprimées dans l'un ou l'autre de ces systèmes
d'unités doivent être jugés équivalents et totalement interchangeables. En conséquence, la conformité aux
exigences de la présente Norme internationale, exprimées dans un système, confère présomption de
conformité aux exigences exprimées dans l'autre système.
Pour les données exprimées en employant le système SI, une virgule est utilisée comme signe décimal et un
espace comme séparateur des milliers. Pour les données exprimées en employant le système USC, un point
(sur la ligne) est utilisé comme signe décimal et un espace comme séparateur des milliers.
Dans le corps du texte, les données en unités SI sont suivies des données en unités USC entre parenthèses.
NOTE Les procédures employées pour convertir les unités USC en unités SI sont indiquées dans l'Annexe F
informative.
3 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 6506-1, Matériaux métalliques — Essai de dureté Brinell — Partie 1: Méthode d'essai
ISO 6507-1, Matériaux métalliques — Essai de dureté Vickers — Partie 1: Méthode d'essai
ISO 6508-1, Matériaux métalliques — Essai de dureté Rockwell — Partie 1: Méthode d'essai (échelles A, B, C,
D, E, F, G, H, K, N, T)
ISO 6892, Matériaux métalliques — Essai de traction à température ambiante
ISO 7500-1, Matériaux métalliques — Vérification des machines pour essais statiques uniaxiaux — Partie 1:
Machines d'essai de traction/compression — Vérification et étalonnage du système de mesure de force
ISO 9303, Tubes en acier sans soudure et soudés (sauf à l'arc immergé) pour service sous pression —
Contrôle par ultrasons sur toute la circonférence pour la détection des imperfections longitudinales
ISO 9304, Tubes en acier sans soudure et soudés (sauf à l'arc immergé) pour service sous pression —
Contrôle par courants de Foucault pour la détection des imperfections
ISO 9305, Tubes en acier sans soudure pour service sous pression — Contrôle aux ultrasons sur toute la
circonférence pour la détection des imperfections transversales
ISO 9402, Tubes en acier sans soudure et soudés (sauf à l'arc immergé) pour service sous pression —
Contrôle par flux de fuite à l'aide de palpeurs magnétiques sur toute la circonférence des tubes d'aciers
ferromagnétiques pour la détection des imperfections longitudinales
2 © ISO 2008 – Tous droits réservés
ISO 9513, Matériaux métalliques — Étalonnage des extensomètres utilisés lors d'essais uniaxiaux
ISO 9598, Tubes en acier sans soudure pour service sous pression — Contrôle par flux de fuite à l'aide de
palpeurs magnétiques sur toute la circonférence des tubes d'aciers ferromagnétiques pour la détection des
imperfections transversales
ISO/TR 9769, Aciers et fontes — Vue d'ensemble des méthodes d'analyse disponibles
ISO/TR 10400, Industries du pétrole et du gaz naturel — Équations et calculs relatifs aux propriétés des tubes
de cuvelage, des tubes de production, des tiges de forage et des tubes de conduites utilisés comme tubes de
cuvelage et tubes de production
ISO 10424-2, Industries du pétrole et du gaz naturel — Équipements de forage rotary — Partie 2: Filetage et
calibrage des connexions rotatives filetées à épaulement
ISO 11484, Produits en acier — Système de qualification, par l'employeur, du personnel pour essais non
destructifs (END)
ISO 13665, Tubes en acier sans soudure et soudés pour service sous pression — Contrôle par
magnétoscopie du corps des tubes pour la détection des imperfections de surface
API Spec 7-2, Specification for Threading and Gauging of Rotary Shouldered Thread Connections
API RP 7G, Recommended Practice for Drill Stem Design and Operating Limits
ANSI/API 5C3, Bulletin on Formulas and Calculations for Casing, Tubing, Drill-pipe, and Line Pipe Properties
(y compris le Supplément 1)
ASME Boiler and Pressure Vessel Code, Section IX
ASNT SNT-TC-1A, Recommended Practice, Personnel Qualification and Certification in Non-Destructive
Testing
ASTM A370, Standard Test Methods and Definitions for Mechanical Testing of Steel Products
ASTM A751, Standard Test Methods, Practices and Terminology for Chemical Analysis of Steel Products
ASTM A941, Terminology Relating to Steel, Stainless Steel, Related Alloys, and Ferroalloys
ASTM E4, Standard Practices for Force Verification of Testing Machines
ASTM E10, Standard Test Method for Brinell Hardness of Metallic Materials
ASTM E18, Standard Test Methods for Rockwell Hardness of Metallic Materials
ASTM E23, Standard Test Methods for Notched Bar Impact Testing of Metallic Materials
ASTM E83, Standard Practice for Verification and Classification of Extensometer Systems
ASTM E92, Standard Test Method for Vickers Hardness of Metallic Materials
ASTM E213, Standard Practice for Ultrasonic Examination of Metal Pipe and Tubing
ASTM E309, Standard Practice for Eddy-Current Examination of Steel Tubular Products Using Magnetic
Saturation
ASTM E570, Standard Practice for Flux Leakage Examination of Ferromagnetic Steel Tubular Products
ASTM E709, Standard Guide for Magnetic Particle Testing
4 Termes, définitions, symboles et termes abrégés
4.1 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ASTM A941 pour les
opérations de traitement thermique, ainsi que les suivants, s'appliquent.
4.1.1
diamètre de chanfrein
diamètre extérieur de l'épaulement d'étanchéité d'une connexion rotary à épaulement
4.1.2
défaut
imperfection d'une gravité suffisante pour entraîner le refus du produit sur la base des critères définis dans la
présente Norme internationale
[ISO 11960:2004, définition 4.1.11]
4.1.3
tige de forage
corps de tige de forage muni de joints de tige soudés
4.1.4
corps de tige de forage
tube sans soudure à extrémités refoulées
Voir Figure B.1.
4.1.5
fabricant de corps de tiges de forage
firme, compagnie ou société qui exploite des installations permettant de fabriquer des corps de tiges de
forage et qui est responsable de la conformité aux exigences de la présente Norme internationale applicables
à un corps de tige de forage
Voir 7.21.
4.1.6
fabricant de tiges de forage
firme, compagnie ou société responsable de la conformité à toutes les exigences applicables de la présente
Norme internationale
Voir 6.16.
4.1.7
rapport des résistances à la torsion d'une tige de forage
quotient de la résistance à la torsion du raccord de tiges par la résistance à la torsion du corps de tige de
forage
4.1.8
collerette à souder de tige de forage
partie usinée de la tige de forage comprenant la collerette à souder du raccord de tiges, la soudure et le
refoulement du corps de la tige de forage
Voir Figure B.1.
4.1.9
peau d'éléphant
surfaces ridées du diamètre extérieur du corps de tige de forage provoquées par le procédé de refoulement
4 © ISO 2008 – Tous droits réservés
4.1.10
variable essentielle
paramètre variable dont les variations ont une incidence sur les caractéristiques mécaniques du joint soudé
4.1.11
blessure
rainure ou cavité allongée causée par un enlèvement mécanique du métal
4.1.12
recharge
application d'un matériau sur les raccords de tiges pour en réduire l'usure externe
NOTE Également connu en tant que surfaçage de renfort.
4.1.13
indice de dureté
résultat d'une seule empreinte de dureté
4.1.14
coulée
coulée d'acier
métal produit au cours d'un seul cycle d'un procédé de fusion discontinue
4.1.15
analyse de coulée
analyse chimique représentative d'une coulée telle que déclarée par le fabricant de métal
[ISO 11960:2004, définition 4.1.15]
4.1.16
imperfection
discontinuité dans la paroi ou la surface d'un produit qui peut être détectée par une méthode de contrôle non
destructif incluse dans la présente Norme internationale
[ISO 11960:2004, définition 4.1.16]
4.1.17
indication
preuve d'une discontinuité devant être interprétée pour déterminer son importance
4.1.18
contrôle
processus de mesurage, d'examen, d'essai, de jaugeage ou autre permettant de comparer le produit aux
exigences applicables
4.1.19
label 1
désignation sans dimension de la taille du corps de tige de forage qui peut être utilisée lors de la commande
4.1.20
label 2
désignation sans dimension de la masse par unité de longueur du corps de tige de forage qui peut être
utilisée lors de la commande
4.1.21
imperfection linéaire
imperfection comprenant, sans toutefois s'y limiter, les pailles, les repliures, les fissures, les rayures internes,
les coupures, les blessures et la peau d'éléphant
NOTE Voir API 5T1.
[ISO 11960:2004, définition 4.1.25]
4.1.22
lot
quantité définie d'un produit fabriqué dans des conditions jugées uniformes pour la caractéristique contrôlée
4.1.23
taille de lot
nombre d'unités dans un lot
4.1.24
fabricant
une ou plusieurs des entités suivantes, selon le contexte: fabricant de tiges de forage, fabricant de corps de
tiges de forage ou fabricant de raccords de tiges
4.1.25
indice de dureté moyen
moyenne des indices de dureté pour une seule éprouvette ou un seul emplacement évalué(e)
4.1.26
variable non essentielle
paramètre variable du DMOS que l'on peut faire varier sans requalification
4.1.27
imperfection non linéaire
imperfection comprenant, sans toutefois s'y limiter, les empreintes
Voir la norme API Std 5T1.
4.1.28
corps de tube
tube sans soudure, à l'exclusion des refoulements et des zones affectées par les refoulements
Voir Figure B.1.
4.1.29
procès-verbal de qualification de mode opératoire
PV-QMO
documentation écrite attestant qu'un DMOS spécifique permet d'obtenir des soudures conformes aux
exigences de la présente Norme internationale
4.1.30
produit
tige de forage, corps de tige de forage ou raccord de tiges
4.1.31
acheteur
partie responsable de la définition des exigences relatives à une commande de produit et du paiement de
cette commande
[ISO 11960:2004, définition 4.1.35]
6 © ISO 2008 – Tous droits réservés
4.1.32
crique de trempe
fissure provoquée dans un acier par les contraintes engendrées pendant la transformation austénite-
martensite
NOTE Cette transformation s'accompagne d'une augmentation de volume.
[ISO 11960:2004, définition 4.1.36]
4.1.33
connexion rotary à épaulement
connexion utilisée sur les éléments d'un train de tiges de forage, qui comporte des filetages coniques et des
épaulements d'étanchéité
4.1.34
soudage par friction
soudage par rotation
soudage à l'état solide par contact sous pression de pièces à souder tournant l'une par rapport à l'autre autour
d'un axe commun afin d'augmenter la température et de déplacer plastiquement le matériau des surfaces de
contact
NOTE Un soudage par friction par entraînement direct ou par inertie est acceptable.
4.1.35
échantillon
une ou plusieurs unités d'un produit sélectionnée(s) dans un lot pour représenter ce lot
4.1.36
tube sans soudure
produit tubulaire en acier corroyé fabriqué sans cordon de soudure
NOTE Il est fabriqué par déformation à chaud et, si nécessaire, par travail à froid ou traitement thermique ultérieur,
ou une combinaison de ces opérations, en vue d'obtenir la forme, les dimensions et les propriétés souhaitées.
[ISO 11960:2004, définition 4.1.37]
4.1.37
raccord de tiges
composant en acier forgé ou laminé pour tige de forage conçu pour être soudé sur le corps de la tige de
forage et comportant une connexion rotary à épaulement
4.1.38
filetage femelle d'un raccord de tiges
sur les raccords de tiges, raccord fileté ayant des filets intérieurs
4.1.39
fabricant de raccords de tiges
firme, compagnie ou société qui exploite des installations permettant de fabriquer des raccords de tiges et qui
est responsable de la conformité aux exigences de la présente Norme internationale applicables aux raccords
de tiges
Voir 8.14.
4.1.40
filetage mâle d'un raccord de tiges
sur les raccords de tiges, raccord fileté ayant des filets extérieurs
4.1.41
ovalisation du refoulement
différence entre le plus grand diamètre et le plus petit diamètre dans un plan perpendiculaire à l'axe du
refoulement
4.1.42
zone de soudure
zone comprenant la ligne de soudure et les zones affectées thermiquement de part et d'autre de la ligne de
soudure causée par les procédés de soudage par friction et de traitement thermique ultérieur
4.1.43
qualification des performances d'une machine à souder et d'un opérateur de soudage
QS
procédure écrite utilisée pour démontrer qu'une combinaison machine à souder - opérateur de soudage a la
capacité d'utiliser le DMOS pour produire une soudure satisfaisant aux exigences de la présente Norme
internationale
NOTE Elle contient les enregistrements des épreuves de qualification.
4.1.44
descriptif du mode opératoire de soudage
DMOS
procédure écrite donnant à l'opérateur de soudage les instructions lui permettant de réaliser des soudures de
production conformément aux exigences de la présente Norme internationale
NOTE Elle contient toutes les variables essentielles et non essentielles relatives au soudage par friction de raccords
de tiges sur le corps d'une tige de forage. Un DMOS s'applique à toutes les soudures dont chaque élément présente les
mêmes dimensions et la même chimie spécifiées, qui sont regroupées conformément à une procédure écrite qui garantit
une réponse prévisible au traitement de la zone de soudure pour une classe particulière.
4.2 Symboles et termes abrégés
A section transversale du corps d'une tige de forage, basée sur les dimensions spécifiées du corps du
dp
tube
A section transversale de l'éprouvette de traction, en millimètres carrés (pouces carrés)
A longueur de la partie calibrée, en millimètres
A section transversale minimale de la zone de soudure
w
D diamètre extérieur d'un raccord de tiges (extrémités mâle et femelle)
C énergie de rupture Charpy standard, en Joules
m
C énergie de rupture Charpy standard, en pieds-livres
D diamètre extérieur du corps d'un tube
dp
D diamètre de chanfrein (extrémités mâle et femelle)
f
D diamètre extérieur sur la collerette du raccord de tiges, qui devient D après soudage et usinage
j te
final
D diamètre d'une barre ronde
D diamètre extérieur de la soudure d'une tige de forage après usinage
te
D diamètre extérieur du refoulement du corps d'une tige de forage
0u
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d diamètre intérieur du corps d'un tube
dp
d diamètre intérieur sur la collerette du raccord de tiges, qui devient d après soudage et usinage final
j te
d diamètre intérieur du filetage mâle d'un raccord de tiges
p
d diamètre intérieur de la soudure d'une tige de forage après usinage
te
d diamètre intérieur du refoulement du corps d'une tige de forage
0u
RE refoulement extérieur
e allongement minimal sur une longueur entre repères de 50,8 mm (2.0 in)
e allongement minimal
m
e gain ou perte de masse du corps de la tige de forage lié(e) à la finition des extrémités. Pour les tubes
w
pour tiges de forage à extrémités lisses sans refoulement, e = 0
w
G longueur entre repères (gauge length)
DI diamètre intérieur
RIE refoulement intérieur-extérieur
RI refoulement intérieur
L longueur de la tige de forage avec le joint de tige soudé (d'épaulement à épaulement)
L longueur de diamètre extérieur du raccord de tiges femelle, y compris le chanfrein de raccordement
b
et la recharge, voir Figures B.1 et B.12
L longueur de refoulement extérieur du corps de la tige de forage
eu
L longueur de refoulement intérieur du corps de la tige de forage
iu
L longueur de diamètre extérieur du raccord de tiges mâle, y compris le chanfrein de raccordement,
pb
voir Figures B.1 et B.12
L longueur du corps de la tige de forage (sans raccord de tiges)
pe
m longueur du cône de refoulement extérieur du corps de la tige de forage
eu
m longueur du cône de refoulement intérieur du corps de la tige de forage
iu
N fraction ou nombre avec une fraction
CND contrôle non destructif
DE diamètre extérieur
PV-MO procès-verbal de qualification de mode opératoire
PSL niveau de spécification de produit (product specification level)
R rayon minimal du congé
RSC connexion rotary à épaulement (rotary shouldered connection)
T résistance à la traction
S
t épaisseur de paroi du corps d'un tube
U dimension du refoulement
U résistance à la traction minimale spécifiée
dp
UT contrôle par ultrasons (ultrasonic testing)
W largeur
W masse approximative calculée d'un tronçon de corps de tige de forage de longueur L
pe
L
QS qualification du soudeur
DMOS descriptif du mode opératoire de soudage
w masse linéique approximative de la tige de forage
dp
w masse unitaire d'un corps de tube à extrémités lisses (sans refoulement)
pe
Y limite d'élasticité minimale spécifiée, voir Tableau A.5 ou Tableau C.5
min
Y limite d'élasticité de la zone de soudure
w
5 Informations devant être fournies lors d'une commande de tige de forage
5.1 Lorsque l'acheteur commande une tige de forage devant être fabriquée conformément à la présente
Norme internationale, il doit préciser les points suivants dans la convention d'achat:
Exigences Référence
Numéro(s) du(des) documents(s) ISO 11961 ou
API Spec 5 DP
Quantité
Label 1 Tableau A.1 ou Tableau C.1
Label 2 Tableau A.1 ou Tableau C.1
Classe Tableau A.1 ou Tableau C.1
Type de refoulement (refoulement intérieur, refoulement extérieur ou Tableau A.1 ou Tableau C.1
refoulement intérieur-extérieur)
Type de RSC ou autre connexion spéciale convenue entre l'acheteur et le Tableau A.1 ou Tableau C.1,
fabricant ou 6.2.2
Gamme de longueurs ou longueur spéciale et tolérance convenues entre Tableau A.3 ou Tableau C.3
l'acheteur et le fabricant
Date de livraison et instructions d'expédition
Réception par l'acheteur Annexe D
6.17
Documentation
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5.2 En outre, l'acheteur doit spécifier dans la convention d'achat ses exigences relatives aux dispositions
suivantes, qui sont des options de l'acheteur:
Exigences Référence
6.2.2
Diamètre extérieur du raccord de tiges
6.2.2
Diamètre intérieur de l'extrémité mâle du raccord de tiges
6.2.6
Longueur de diamètre extérieur du raccord de tiges mâle
6.2.6
Longueur de diamètre extérieur du raccord de tiges femelle
7.2.6
Tolérance de sous-épaisseur, si elle est inférieure à 12,5 %
7.4.3
Type de traitement thermique du corps des tiges de forage: classe E
uniquement
8.4.7
Recharge - type, emplacement, dimensions et critères d'acceptation
NOTE La recharge réduit la longueur de diamètre extérieur du raccord de
tiges disponible pour le positionnement de la clé.
6.4.5, 6.4.6 et 7.4.4
Revêtements des tubes: intérieur et/ou extérieur
8.2.5
Filetages spéciaux sur les raccords de tiges
6.4.7
Graisse pour filetage ou composé de stockage spécifique
6.4.7 et 8.4.8
Type de protecteur de filetage
6.15, 7.20 et 8.13
Exigences relatives au marquage
6.5
Traçabilité individuelle des tiges de forage
Exigences supplémentaires
Contrôles non destructifs pour les classes E, X et G Article E.2, SR2
Certificats d'essai Article E.3, SR15
Essai de résilience Charpy (entaille en V) du corps d'un tube de classe E Article E.4, SR19
Variante d'essai de résilience Charpy (entaille en V) à basse température Article E.5, SR20
(variante)
Fréquence d'essai de la zone de soudure Article E.6, SR23
Essai de résilience Charpy avec entaille en V: exigences plus rigoureuses Article E.7, SR24
pour la zone de soudure
Pour PSL-2 ou PSL-3 Annexe G
6 Exigences relatives aux tiges de forage
6.1 Généralités
La tige de forage doit être constituée d'un corps de tige de forage fabriqué conformément à l'Article 7 et de
raccords de tiges fabriqués conformément à l'Article 8. Les zones du corps de la tige de forage et des
raccords de tiges affectées par les procédés de soudage et de finition sont traitées à l'Article 6.
6.2 Dimensions, masses et connexions
6.2.1 Configuration standard
La configuration d'une tige de forage doit correspondre à la Figure B.1. La tige de forage fournie doit
respecter les dimensions et tolérances spécifiées dans les Tableaux A.1 et A.2 ou les Tableaux C.1 et C.2
et/ou dans la convention d'achat. Toutes les dimensions indiquées sans tolérance sont destinées à servir de
base de calcul, et ne servent pas de base à l'acceptation ou au refus du produit. Les dimensions de tige de
forage qui ne figurent pas dans la présente Norme internationale ou dans la convention d'achat sont laissées
à la discrétion du fabricant.
Les connexions rotary à épaulement doivent être conformes aux dimensions et aux tolérances spécifiées
dans l'ISO 10424-2 ou la spécification API Spec 7-2. Les connexions à filetage à droite doivent être
considérées comme standard.
6.2.2 Autres configurations
Lorsque cela est spécifié dans la convention d'achat, la tige de forage doit être fournie dans des
configurations dimensionnelles non définies dans la présente Norme internationale. Dans ce cas, les
dimensions, les tolérances et les marquages doivent faire l'objet d'un accord entre l'acheteur et le fabricant.
Le corps de la tige de forage et le raccord de tiges doivent être modifiés conformément à cet accord, mais la
tige de forage doit être fabriquée conformément aux exigences de la présente Norme internationale.
Le diamètre extérieur du raccord de tiges femelle, D, et le diamètre intérieur du raccord de tiges mâle, d ,
p
indiqués dans le Tableau A.1 ou le Tableau C.1, aboutissent à un rapport de résistances à la torsion de la tige
de forage supérieur ou égal à 0,8. Toute modification du diamètre extérieur et du diamètre intérieur des
raccords de tiges peut aboutir à un plus faible rapport de résistances à la torsion de la tige de forage dont
l'adéquation à l'application prévue doit être déterminée par l'acheteur.
6.2.3 Diamètres des collerettes à souder des tiges de forage
Les diamètres d'une soudure de tige de forage (D et d ), tels que représentés dans la Figure B.1,
te te
s'appliquent au produit fini après soudage du raccord de tiges sur le corps de la tige de forage et usinage
et/ou meulage. Le diamètre extérieur, D , doit satisfaire aux exigences du Tableau A.1 ou du Tableau C.1 et
te
du 6.3.2. Le diamètre intérieur, d , doit satisfaire aux exigences du 6.3.2 et peut être différent sur les zones
te
de soudure des extrémités mâle et femelle.
6.2.4 Diamètres intérieurs des raccords de tiges
Le diamètre intérieur du filetage mâle d'un rac
...
Questions, Comments and Discussion
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