ISO 20312:2011

NORME ISO
INTERNATIONALE 20312
Première édition
2011-10-15
Industries du pétrole et du gaz naturel —
Conception et limites de fonctionnement
des rames à composants en alliage
d'aluminium
Petroleum and natural gas industries — Design and operating limits of
drill strings with aluminium alloy components

Numéro de référence
©
ISO 2011
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Publié en Suisse
ii © ISO 2011 – Tous droits réservés

Sommaire Page
Avant-propos . iv
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes, définitions, symboles et abréviations . 1
3.1 Termes et définitions . 1
3.2 Symboles . 3
3.3 Abréviations . 8
4 Propriétés des ADP et des raccords de tiges . 8
4.1 Généralités . 8
4.2 Données relatives aux tiges et raccords de tiges neufs . 8
4.3 Poids de flottaison . 8
4.4 Propriétés mécaniques . 9
4.5 ADP avec raccord incorporé et ADP à paroi épaisse . 12
5 Considérations et limites de conception des rames utilisant des ADP . 16
5.1 Considérations relatives aux applications d’une tige de forage en alliage d’aluminium . 16
5.2 Principes généraux de conception de l’assemblage de rames en aluminium . 17
5.3 Influence de la température sur le choix d’un matériau pour tiges de forage . 18
5.4 Résistance aux dommages hydro-abrasifs et corrosifs . 24
5.5 Flambage . 25
6 Exigences de base relatives au calcul des rames contenant des ADP . 27
7 Fonctionnement des tiges de forage . 28
7.1 Gestion des opérations. 28
7.2 Recommandations générales relatives au fonctionnement des tiges de forage . 28
7.3 Limites de résistance à la fatigue . 33
7.4 Limite de capacité de charge combinée . 34
8 Contrôle, identification et classification des tiges de forage en aluminium, basés sur
l’usure . 38
8.1 Contrôle . 38
8.2 Marquage et identification des tiges et raccords de tiges, basés sur l’usure . 41
8.3 Classification des tiges basée sur l’usure . 41
8.4 Classification des raccords de tiges basée sur l’usure . 42
8.5 Réparation et rejet de tige . 43
9 Transport et stockage des tiges . 43
9.1 Transport des tiges . 43
9.2 Stockage des tiges . 44
Annexe A (informative) Conception des tiges de forage, gamme et propriétés techniques des ADP
à raccords incorporés et des ADP à paroi épaisse . 45
Annexe B (normative) Calculs . 51
Annexe C (informative) Conversion des unités SI en unités USC . 62
Bibliographie . 63

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 20312 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.
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Introduction
La présente Norme Internationale a pour fonction de définir les limites de fonctionnement des tiges de forage
en aluminium et de recommander des critères de conception pour la maîtresse-tige contenant de telles tiges
de forage en aluminium. La présente Norme Internationale contient des formules et des figures pour faciliter la
conception et le choix d’équipements adaptés à des conditions spécifiques de forage.
Dans la présente Norme Internationale, les données sont exprimées en unités du Système International (SI).
Les utilisateurs de la présente Norme Internationale doivent être 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 fabricant de proposer, ou un acheteur d’accepter, d’autres
équipements ou solutions techniques pour une application particulière, notamment lorsqu’il s’agit d’une
technologie innovante ou en cours de développement. Lorsqu’une alternative est proposée, il sera nécessaire
au fabricant d’identifier tous les écarts par rapport à la présente Norme Internationale et de fournir une
description détaillée.
La présente Norme Internationale contient des dispositions de différentes natures qui sont identifiées par
l’emploi de certaines formes verbales:
 «doit» est utilisé pour indiquer qu’une disposition est obligatoire;
 «il convient» est utilisé pour indiquer qu’une disposition n’est pas obligatoire, mais est recommandée au
titre de bonne pratique;
 «peut» est utilisé pour indiquer qu’une disposition est optionnelle.

NORME INTERNATIONALE ISO 20312:2011(F)

Industries du pétrole et du gaz naturel — Conception et limites
de fonctionnement des rames à composants en alliage
d'aluminium
1 Domaine d’application
La présente Norme Internationale s’applique à la conception et aux limites de fonctionnement des rames
contenant des tiges en alliage d’aluminium fabriquées conformément à l’ISO 15546.
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 9712, Essais non destructifs — Qualification et certification du personnel.
ISO 15546, Industries du pétrole et du gaz naturel — Tige de forage en alliage d’aluminium.
ASNT Recommended Practice No. SNT-TC-1A, Personnel Qualification and Certification in Non-destructive
Testing.
3 Termes, définitions, symboles et abréviations
3.1 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.
3.1.1
corps de tige en alliage d’aluminium
tige en alliage d’aluminium formée par extrusion, incluant des refoulements et un renflement de protection
3.1.2
tige de forage en alliage d’aluminium
corps de tige en alliage d’aluminium comportant des raccords filetés en acier
3.1.3
filetage femelle
partie de raccord de tige ayant un filetage interne
3.1.4
flambage
déflexion latérale instable d’un composant d’une maîtresse-tige sous une force axiale effective de
compression
3.1.5
corrosion
altération chimique défavorable ou destruction d’un métal par l’air, l’humidité ou les éléments chimiques
3.1.6
charge de flambage critique
charge associée au début du flambage des composants de la maîtresse-tige
3.1.7
déviation en patte de chien
variation brusque de direction dans un puits de forage
3.1.8
gravité d’une déviation en patte de chien
mesure de l’amplitude du changement dans l’inclinaison et/ou la direction d’un puits de forage, généralement
exprimée en degrés par intervalle de 30 m
3.1.9
rame
assemblage complet de la tête d’injection ou de la commande supérieure au trépan qui peut contenir la tige
d’entraînement, les tiges de forage, des réductions, des colliers de forage et d’autres éléments d’assemblage
de fond de puits (BHA) tels que stabilisateurs, aléseurs et souricières
3.1.10
force axiale effective
force créée par des combinaisons défavorables de charge axiale et de pression
3.1.11
flambage hélicoïde
flambage par lequel les composants de la maîtresse-tige prennent une forme hélicoïdale ou en spirale
3.1.12
fabricant
entreprise, compagnie ou société responsable du marquage du produit
NOTE Le marquage par le fabricant garantit que le produit est conforme à la présente Norme internationale, et c’est
le fabricant qui est responsable de la conformité à toutes ses dispositions applicables.
3.1.13
tige de classe neuve
classification, basée sur l’usure, d’une tige n’ayant pas été mise en service
3.1.14
filetage mâle
partie de raccord de tige ayant un filetage extérieur
3.1.15
tige de première classe, tige de classe 2
classification, basée sur l’usure, d’une tige usagée selon une étendue indiquée dans les Tableaux 12 et 13
3.1.16
flambage sinusoïdal
flambage des composants d’une maîtresse-tige sous une forme sinusoïdale
3.1.17
zone de contact des coins de retenue
zone située à une faible distance de l’extrémité du filetage femelle le long du corps de tige, qui est maintenue
par les coins de retenue de la tige pendant les opérations d’extraction et de descente
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3.1.18
raccord de tige
élément de raccord en acier pour tiges de forage composé de deux parties (filetages mâle et femelle)
3.1.19
filetage de type TT
filetage de forme trapézoïdale permettant de raccorder un corps de tige en aluminium et un raccord en acier
NOTE Voir l’ISO 15546.
3.2 Symboles
A facteur dépendant de la théorie de défaillance choisie pour les calculs et ajusté à l’anisotropie du
matériau des tiges de forage
A aire de la section du filetage femelle à 9,525 mm de la surface d’appui
b
A aire de la section de la tige de forage
dp
A aire de la section circonscrite par le diamètre extérieur de la tige
OD
A aire de la section du filetage mâle à 15,875 mm de la surface d’appui
p
A aire de la section du filetage mâle A ou du filetage femelle A , en retenant la plus faible valeur
pb p b
A aire de la section de la tige de forage dans une partie refoulée
z
a coefficient de dilatation linéique du matériau
e
a aire de la section de la paroi d’une tige en rapport avec l’ovalité de la tige
w
B variable
b coefficient de réduction de déformation
C diamètre primitif de filetage au point de mesure
c coefficient de couverture de surface
D diamètre extérieur du corps de tige
dp
D diamètre moyen du puits de forage pour l’intervalle considéré
h
D diamètre extérieur maximal de la tige
max
D diamètre extérieur minimal
min
D diamètre extérieur du protecteur
pt
D diamètre extérieur du raccord de tige
tj
D diamètre extérieur de la tige de forage dans une partie refoulée
U
D diamètre extérieur conventionnel d’une tige de forage avec raccord
d diamètre intérieur du corps de tige
dp
d diamètre intérieur de filetage mâle
p
E module d’élasticité ou module de Young
F variable
f coefficient de frottement
g accélération due à la pesanteur, 9,81 m/s
H hauteur de filetage non tronquée
H hauteur de boue de forage
dm
h hauteur de fluide
h profondeur d’incidence de la rame
DS
h profondeur du puits à la limite supérieure de la section de rame
K
h profondeur du puits à la limite inférieure de la section de rame
K1
I moment d’inertie du corps de tige par rapport à l’axe transversal (en flexion)
J moment d’inertie de la tige de forage par rapport à son diamètre
K coefficient de charge transversale
k rapport d’écrasement plastique à élastique
L rapport résistance-poids
L moitié de la distance entre les raccords de tige
1/2
L rapport résistance-poids de l’aluminium
Al
L longueur de tige avec raccord (distance entre la face du filetage femelle du raccord et l’épaulement du
dp
filetage mâle)
L longueur de filetage mâle correspondant au filetage femelle
pc
L longueur de contact du coin de retenue avec la tige de forage
s
L rapport résistance-poids de l’acier
St
l longueur de la section «K»
K
M masse linéique de corps de tige à extrémités lisses
B
M masse linéique de tige de forage
dp
M masse linéique de la tige de forage dans la section de rame «K»
K
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m masse de corps de tige à extrémités lisses
b
m gain de masse dû au renflement de protection
p
m masse du raccord de tige
tj
m gain de masse dû aux refoulements
u
n nombre de sections de rame
O ovalité initiale
i
P charge appliquée à la rame
P pression d’écrasement
P pression minimale d’écrasement d’une tige imparfaite
c
P pression de flexion élastique
e
P pression externe nette
ext
P force de flambage hélicoïde
hel
P pression interne
i
P pression interne à la limite d’élasticité
i y
P contrainte de traction appliquée à la section transversale de fond
K
P limite d’élasticité maximale en traction du corps de tige de forage
max
P force de flambage sinusoïdal
sin
P effort de traction effectif sur le produit tubulaire
T
P pression de limite élastique avec traction simultanée
y
P charge axiale lorsque la contrainte dans le corps de la tige maintenue par les coins de retenue atteint
z
la limite d’élasticité
p pas hélicoïdal de filetage
Q lamage du filetage femelle
c
R rayon de gravité de la déviation en patte de chien au début et à la fin de l’intervalle d’accroissement
ou de réduction de la déviation
R variable
s
R variable
t
S contrainte axiale moyenne
a
S contrainte de flexion maximale admissible
b
S contrainte produite par le poids de flottaison de la rame en dessous d’une déviation en patte de chien
DL
S troncature de racine
rs
s déformation due à la flexion subie par un produit tubulaire
s effort de flexion critique
T couple appliqué à la rame
T couple de vissage recommandé pour les raccords de tiges de forage en aluminium
j
T limite d’élasticité maximale en torsion du corps de tige de forage
max
T limite d’élasticité en torsion dans le raccordement
y
t épaisseur de paroi
dp
t température de fonctionnement
t épaisseur de paroi de la tige de forage dans la partie refoulée
u
W module de torsion de la section polaire du corps de tige
p
w poids par unité de longueur de tige dans l’air
w poids de flottaison de la section de rame suspendue en dessous de la déviation en patte de chien
DL
w poids par unité de longueur de tige dans la boue
m
Y limite d’élasticité minimale du matériau
min
 angle zénithal de l’intervalle du puits
 angle zénithal minimal du puits
 angle zénithal au début de l’intervalle d’accroissement ou de réduction de la déviation
H
 angle zénithal à la fin de l’intervalle d’accroissement ou de réduction de la déviation
K
 angle de conicité des coins de retenue
SL
 angle zénithal moyen du puits pour l’intervalle considéré d’accroissement ou de réduction de déviation
 conicité
L allongement total de la rame combinée
l allongement sous le poids des sections de fond et du BHA
BHA
l allongement thermique
t
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l allongement de la section de rame considérée «K» sous son propre poids
w
 espace entre la paroi du puits et le diamètre extérieur moyen de la tige de forage
 gradient de température
 gravité d’une déviation en patte de chien
θ moitié de l’angle de filet
 coefficient de Poisson
 coefficient de frottement entre les coins de retenue et la fourrure principale de la table de rotation
SL
 constante,  = 3,141 812
 masse volumique de l’aluminium, 2 800 kg/m
Al
 masse volumique de la boue de forage
dm
 masse volumique équivalente
e
 masse volumique de l’acier, 7 850 kg/m
St
 niveau des contraintes normales appliquées aux sections de conception de la rame
 limite de fatigue de la tige de forage
1
 charge de rupture du matériau de la tige
b
 contrainte équivalente
e
 intensité de contrainte admissible calculée par rapport aux coefficients normatifs de sécurité
i
 limite apparente d’élasticité réduite
r
 niveau des contraintes tangentielles appliquées à la rame
 contrainte de cisaillement, atteignant la limite d’élasticité conventionnelle minimale
min
 fonction d’ovalisation
 fonction d’imperfection
 angle de frottement
SL
3.3 Abréviations
ADP tige de forage en alliage d’aluminium
BHA assemblage de fond
EU refoulement extérieur
HWADP tige de forage en aluminium à paroi épaisse
HWSDP tige de forage en acier lourd
HWDP tige de forage à paroi épaisse
ID diamètre intérieur
IU refoulement intérieur
OD diamètre extérieur
ROP vitesse d’avancement
tr/min tours par minute
SDP tige de forage en acier
TJ raccord de tige
WOB poids sur l’outil
4 Propriétés des ADP et des raccords de tiges
4.1 Généralités
Les propriétés dimensionnelles et mécaniques des ADP et des raccords de tiges neufs doivent être telles que
spécifiées dans l’ISO 15546. Les tiges peuvent avoir des extrémités extérieures ou intérieures refoulées, et un
renflement de protection. Les différents tableaux spécifiés dans le présent article incluent les données sur la
résistance à la torsion, la résistance à la traction et la résistance à la pression interne et externe des tiges de
forage.
4.2 Données relatives aux tiges et raccords de tiges neufs
Les propriétés des tiges et raccords de tiges neufs sont indiquées dans les Tableaux 1 et 2.
4.3 Poids de flottaison
Le poids de flottaison des ADP de différents groupes de longueur dans des fluides de masse volumique
différente peut être calculé par l’Équation (B.5). La masse volumique équivalente des tiges neuves est
indiquée dans les Tableaux 1 et 2. Pour les calculs de masse, la masse volumique de l’alliage d’aluminium
supposée dans les Tableaux 1, 2, 5, 6 et 7 est de 2 800 kg/m , et la masse volumique de l’acier est de
7 850 kg/m . Lorsque des alliages d’une autre masse volumique sont utilisés, un coefficient de correction doit
être appliqué.
EXEMPLE
Objectif: Calculer le poids de 1 m d’ADP 147  11; 11,8 m de long; avec des extrémités intérieures refoulées; avec un
renflement de protection dans une boue de forage ayant une densité relative de 1 200 kg/m .
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Solution: Selon le Tableau 2, la masse de 1 m de cette tige est de 21,45 kg et la masse volumique équivalente est de
3 271 kg/m .
Le poids dans la boue sera le suivant:

w21,45 9,81 1  133,2 N/m

m

4.4 Propriétés mécaniques
Les propriétés mécaniques d’une tige neuve (limite d’élasticité en traction, limite d’élasticité en torsion, valeurs
de pression interne à la limite d’élasticité et de pression d’écrasement) sont indiquées dans le Tableau 3. Les
propriétés correspondent à une température de 20 °C. Pour les calculs, il a été supposé que la «section
faible» était le corps de tige de forage en aluminium.
Les propriétés mécaniques d’une tige de première classe sont indiquées dans le Tableau 4.
Les propriétés mécaniques d’une tige de classe 2 sont indiquées dans le Tableau 5.
La classification des ADP, basée sur l’usure, est fondée sur 8.3 et sur le Tableau 12.
Les propriétés mécaniques des corps de tiges de forage en aluminium peuvent être affectées par une
exposition à une température élevée (voir 5.3).
Tableau 1 — Caractéristiques de dimensions et de masse d’une tige de forage neuve ayant des
extrémités extérieures refoulées
Raccord de tige Masse par mètre
Masse volumique
linéaire y compris
équivalente d’une
tous les
tige avec
refoulements, le
b
raccords ,
renflement de
protection et le 3
kg/m
a
raccord , kg/m
Gamme de Gamme de
Gamme
c c
longueur longueur
2 3 1 2 3 1 2 3
90 8 5,77 4,00 — — 118 68 NC 38 19,5 9,56 8,26 7,76 3 552 3 336 3 244
114 10 9,15 7,77 — — 155 95 NC 50 38,6 16,63 14,06 13,08 3 688 3 444 3 337
— — 20,46 16,69 15,26 3 652 3 447 3 351
129 9 9,50 21,97 172 112 5 1/2 FH 46,0
9,57 13,99 — 17,71 16,45 — 3 402 3 318
— — 24,51 20,72 19,28 3 477 3 298 3 219
131 13 13,49 22,32 178 105 5 1/2 FH 46,0
17,29 25,27 — 22,55 21,43 — 3 251 3 185
— — 21,98 18,48 17,15 3 577 3 371 3 279
133 11 11,80 17,10 172 112 5 1/2 FH 46,0
13,37 19,53 — 19,90 18,81 — 3 323 3 245
— — 23,51 20,42 19,25 3 513 3 307 3 220
140 13 14,52 9,72 172 112 5 1/2 FH 46,0
20,51 29,98 — 22,59 21,79 — 3 251 3 180
— — 28,40 23,16 21,16 3 676 3 464 3 365
147 11 13,16 29,26 195 124 6 5/8 FH 65,2
10,37 15,15 — 24,25 22,45 — 3 427 3 338
— — 30,12 25,19 23,31 3 611 3 399 3 304
151 13 15,78 23,69 195 124 6 5/8 FH 65,2
28,54 41,72 — 28,21 26,85 — 3 323 3 249
— — 31,90 27,28 25,53 3 554 3 344 3 253
155 15 18,47 18,02 195 124 6 5/8 FH 65,2
22,80 33,32 — 29,69 28,35 — 3 292 3 216
— — 28,11 22,66 20,59 3 711 3 499 3 398
164 9 12,27 31,69 203 124 6 5/8 FH 66,5
19,39 28,34 — 24,71 22,99 — 3 428 3 345
— — 30,03 24,93 22,99 3 635 3 421 3 324
168 11 15,19 25,51 203 124 6 5/8 FH 66,5
15,89 23,23 — 26,61 24,96 — 3 374 3 290
a
Valeur calculée par l’Équation (B.3).
b
Valeur calculée par l’Équation (B.4).
c
Les gammes de longueur d’ADP sont définies par l’ISO 15546.

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Diamètre extérieur, mm
Epaisseur de paroi, mm
Masse de tige lisse par
mètre linéaire, kg/m
Gain de masse dû au
refoulement,
kg
Gain de masse dû
au renflement de
protection, kg
OD, mm
ID minimal, mm
Filetage
Masse du raccord, kg
Tableau 2 — Caractéristiques de dimensions et de masse d’une tige de forage neuve ayant des
extrémités intérieures refoulées
Raccord de tige
Masse par mètre linéaire
Masse volumique
y compris tous les
équivalente d’une tige
b
refoulements, le
avec raccords ,
renflement de protection
a
kg/m
et le raccord , kg/m
Gamme de
c c
Gamme de longueur Gamme de longueur
longueur
2 3 1 2 3 1 2 3
64 8 3,94 0,76 — — 80 34 NC23 9,5 5,60 5,03 4,81 3 399 3 213 3 138
— — 7,66 6,77 6,43 3 485 3 278 3 193
73 9 5,07 1,55 95 44 NC26 14,5
6,90 10,09 — 7,50 7,28 — 3 225 3 156
— — 9,40 8,38 7,98 3 423 3 234 3 155
90 9 6,41 2,05 108 54 NC31 16,5
8,36 12,22 — 9,26 9,02 — 3 187 3 123
— — 9,40 8,38 7,98 3 423 3 234 3 155
90 9 6,41 2,05 120,6 56 NC38 16,5
8,36 12,22 — 9,26 9,02 — 3 187 3 123
— — 11,77 10,28 9,72 3 436 3 252 3 174
103 9 7,44 5,83 120,6 68 NC38 21,0
9,48 13,85 — 11,28 10,89 — 3 206 3 142
— — 12,41 10,70 10,05 3 540 3 329 3 239
103 9 7,44 5,83 127 68 NC38 25,0
9,48 13,85 — 11,71 11,23 — 3 276 3 202
— — 15,96 13,62 12,73 3 622 3 392 3 292
114 10 9,15 7,34 145 82 NC44 34,9
18,88 27,59 — 15,62 15,07 — 3 302 3 229
— — 17,70 15,04 14,03 3 686 3 438 3 331
114 11 9,97 6,92 152 80 NC46 41,0
18,88 27,59 — 17,04 16,37 — 3 349 3 267
— — 18,38 15,33 14,17 3 711 3 470 3 363
129 9 9,50 11,58 162 93 NC50 43,5
16,75 24,48 — 17,10 16,24 — 3 386 3 302
— — 20,22 17,19 16,04 3 605 3 383 3 286
129 11 11,42 11,07 162 93 NC50 43,5
16,75 24,48 — 18,96 18,12 — 3 318 3 240
— — 23,56 19,98 18,62 3 680 3 436 3 329
147 11 13,16 10,17 178 105 5 1/2 FH 54,3
22,80 33,32 — 22,39 21,45 — 3 354 3 271
— — 25,94 22,29 20,90 3 577 3 357 3 262
147 13 15,32 11,52 178 105 5 1/2 FH 54,3
22,80 33,32 — 24,70 23,73 — 3 293 3 217
147 15 17,42 11,07 — — 178 105 5 1/2 FH 54,3 27,96 24,33 22,96 3 507 3 302 3 215
— — 29,59 24,64 22,76 3 737 3 489 3 379
168 11 15,19 17,80 203 127 6 5/8 FH 71,5
30,26 44,23 — 27,84 26,51 — 3 393 3 309
— — 31,88 27,01 25,16 3 649 3 415 3 313
168 13 17,72 16,26 203 127 6 5/8 FH 71,5
30,26 44,23 — 30,21 28,91 — 3 338 3 258
a
Valeur calculée par l’Équation (B.3).
b
Valeur calculée par l’Équation (B.4).
c
Les gammes de longueur d’ADP sont définies par l’ISO 15546.
Diamètre extérieur, mm
Epaisseur de paroi, mm
Masse de tige lisse par
mètre linéaire, kg/m
Gain de masse dû au
refoulement, kg
Gain de masse dû au
renflement de
protection, kg
OD, mm
ID minimal, mm
Filetage
Masse du raccord, kg
4.5 ADP avec raccord incorporé et ADP à paroi épaisse
L’ISO 15546 ne prend pas en compte les ADP avec raccord incorporé et les ADP à paroi épaisse fabriquées
dans les conditions d’assemblage avec des raccords de tiges en acier (voir Figures A.1 et A.2). Leurs
propriétés techniques sont données dans l’Annexe A. Les ADP à raccords à épaulement rotatif incorporés
sont utilisées en tant qu’ensembles technologiques dans les intervalles où le risque de collage de rames
existe. Les ADP à paroi épaisse sont couramment utilisées en BHA pour assurer une transition douce de
rigidité des colliers de forage aux ADP ou comme tiges diamagnétiques pour réaliser une mesure de déviation
à l’intérieur de la rame lors du forage de puits dirigés ou verticaux.
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Tableau 3 — Propriétés mécaniques d’une tige neuve
Limite d’élasticité en Limite d’élasticité en Pression interne à la limite Pression
Limite
Diamètre Epaisseur
Raccord de tige
a b c d
nominal nominale d’élasticité traction , kN torsion , kN·m d’élasticité , MPa d’écrasement , MPa
Type de
en torsion du
extérieur, de paroi,
e e e e
OD du ID du filetage
refoulement f
Groupe de matériaux Groupe de matériaux Groupe de matériaux Groupe de matériaux

Type de filetage raccord ,
raccord, mâle du
du raccord
mm mm
kN·m l ΙΙ ΙΙΙ ΙV l ΙΙ ΙΙΙ ΙV l ΙΙ ΙΙΙ ΙV l ΙΙ ΙΙΙ ΙV
mm raccord, mm
64 8 IU NC 23 80 34 8,2 457 675 478 492 5,2 7,7 5,5 5,6 81,3 120,0 85,0 87,5 72,9 104,4 76,1 78,2
73 9 IU NC 26 95 44 10,0 588 868 615 633 7,7 11,4 8,1 8,3 80,1 118,4 83,8 86,3 71,7 102,5 74,8 76,9
90 8 EU NC 38 118 68 21,8 669 989 700 721 11,6 17,1 12,1 12,5 57,8 85,3 60,4 62,2 46,9 63,0 48,7 49,8
IU NC 31 108 54 16,1
90 9 744 1 099 778 801 12,6 18,6 13,2 13,5 65,0 96,0 68,0 70,0 55,2 76,3 57,4 58,9
IU NC 38 120,6 58 25,8
IU NC 38 120,6 68 24,7
103 9 863 1 275 903 930 17,1 25,3 17,9 18,4 56,8 83,9 59,4 61,2 45,7 61,2 47,4 48,5
IU NC 38 127 68 25,0
IU NC 44 145 82 35,7
114 10 1061 1 567 1 110 1 143 23,3 34,4 24,3 25,1 57,0 84,2 59,6 61,4 46,0 61,6 47,7 48,8
EU NC 50 155 95 49,9
114 11 IU NС 46 152 80 48,5 1 156 1 708 1 210 1 245 24,9 36,8 26,1 26,8 62,7 92,6 65,6 67,5 52,6 72,1 54,7 56,0
129 9 EU 5 1/2 FH 172 112 55,4 1 102 1 628 1 153 1 187 28,3 41,8 29,6 30,5 45,3 67,0 47,4 48,8 31,8 39,6 32,7 33,3
129 11 IU NC 50 162 95 51,3 1 325 1 956 1 386 1 427 33,0 48,8 34,6 35,6 55,4 81,9 58,0 59,7 44,1 58,6 45,7 46,8
131 13 EU 5 1/2 FH 178 105 69,4 1 565 2 312 1 638 1 686 38,6 57,0 40,3 41,5 64,5 95,3 67,5 69,5 54,6 75,4 56,8 58,3
133 11 EU 5 1/2 FH 172 112 55,4 1 370 2 023 1 433 1 475 35,4 52,3 37,0 38,1 53,8 79,4 56,2 57,9 42,1 55,5 43,6 44,6
140 13 EU 5 1/2 FH 172 112 55,4 1 685 2 488 1 763 1 814 44,9 66,3 47,0 48,4 60,4 89,1 63,1 65,0 49,9 67,8 51,8 53,1
IU 5 1/2 FH 178 105 69,4
147 11 1 527 2 255 1 597 1 644 44,3 65,4 46,3 47,7 48,6 71,8 50,9 52,4 35,9 45,8 37,1 37,8
EU 6 5/8 FH 195 124 84,5
147 13 IU 5 1/2 FH 178 105 69,4 1 778 2 626 1 860 1 914 50,2 74,1 52,5 54,1 57,5 84,9 60,1 61,9 46,5 62,5 48,3 49,4
147 15 IU 5 1/2 FH 178 105 69,4 2 021 2 984 2 114 2 176 55,6 82,1 58,1 59,8 66,3 98,0 69,4 71,4 56,7 78,7 59,0 60,5
151 13 EU 6 5/8 FH 195 124 84,5 1 831 2 704 1 915 1 972 53,3 78,8 55,8 57,5 56,0 82,6 58,5 60,3 44,8 59,6 46,4 47,5
155 15 EU 6 5/8 FH 195 124 84,5 2 143 3 165 2 242 2 308 62,8 92,7 65,7 67,6 62,9 92,9 65,8 67,7 52,8 72,5 54,9 56,3
164 9 EU 6 5/8 FH 203 124 107,2 1 424 2 103 1 489 1 533 47,9 70,8 50,1 51,6 35,7 52,7 37,3 38,4 19,7 22,6 20,1 20,3
EU 6 5/8 FH 203 124 107,2
168 11 1 762 2 603 1 844 1 898 59,5 87,9 62,3 64,1 42,6 62,9 44,5 45,8 28,3 34,4 29,1 29,6
IU 6 5/8 FH 203 127 99,5
168 13 IU 6 5/8 FH 203 127 99,5 2 056 3 037 2 151 2 214 67,8 100,2 70,9 73,0 50,3 74,3 52,6 54,2 37,9 48,9 39,2 40,0
a
Valeur calculée par l’Équation (B.6).
b
Valeur calculée par l’Équation (B.7).
c
Valeur calculée par l’Équation (B.8).
d
Valeur calculée par l’Équation (B.9).
e
Les groupes de matériaux sont tels que définis dans l’ISO 15546.
f
Les valeurs calculées sont fondées sur l’Équation (B.15), la limite d’élasticité du matériau et les dimensions de la connexion tige-raccord étant telles que définies dans l’ISO 15546.

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a
Tableau 4 — Propriétés mécaniques des tiges de première classe
Type de Limite d’élasticité en Limite d’élasticité en Pression
Pression interne à la limite
b c e
refoulement
Raccord de tige traction , torsion , d’écrasement ,
d
Epaisseur Limite
Epaisseur
d’élasticité , MPa
Diamètre Diamètre kN kN·m MPa
minimale d’élasticité en
nominale
nominal extérieur f f f f
ID du
de paroi, de paroi torsion du Groupe de matériaux Groupe de matériaux Groupe de matériaux Groupe de matériaux
a
extérieur,
minimal , a g
Type de OD du filetage
, raccord ,
mm
mm
filetage du raccord, mâle du
mm
mm kN·m
l ΙΙ ΙΙΙ ΙV l ΙΙ ΙΙΙ ΙV   l ΙΙ ΙΙΙ ΙV
raccord mm raccord,
mm
64 8 60,8 6,4 IU NC 23 77,2 34 7,3 355 525 372 383 4,0 5,9 4,2 4,3 68,4 101,1 71,6 73,7 59,0 82,4 61,4 63,0
73 9 69,4 7,2 IU NC 26 91,0 44 10,0 457 675 478 492 5,9 8,7 6,2 6,4 67,4 99,6 70,5 72,6 57,9 80,6 60,3 61,8
90 8 86,8 6,4 IU NC 38 115,0 68 17,5 525 776 549 566 9,0 13,3 9,4 9,7 47,9 70,8 50,1 51,6 35,0 44,4 36,1 36,8
EU NC 31 104,0 54 16,1
90 9 86,4 7,2 582 859 609 627 9,8 14,4 10,2 10,5 54,2 80,0 56,7 58,3 42,6 56,2 44,1 45,1
IU NC 38 117,1 58 20,7
IU NC 38 117,1 68 20,7
103 9 99,4 7,2 677 1 001 709 730 13,3 19,7 14,0 14,4 47,1 69,5 49,3 50,7 34,0 42,8 35,0 35,7
IU NC 38 122,4 68 25,0
IU NC 44 139,9 82 35,7
114 10 110,0 8 833 1 230 871 897 18,1 26,8 19,0 19,5 47,3 69,8 49,5 50,9 34,2 43,2 35,3 36,0
IU NC 50 150,9 95 39,9
114 11 109,6 8,8 EU NС 46 146,7 80 47,9 905 1 337 947 975 19,4 28,6 20,3 20,9 52,2 77,1 54,6 56,2 40,2 52,5 41,6 42,5
129 9 125,4 7,2 IU 5 1/2 FH 167,6 112 53,2 868 1 283 909 935 22,2 32,8 23,3 24,0 37,3 55,1 39,0 40,2 21,7 25,3 22,2 22,5
129 11 124,6 8,8 EU NC 50 156,7 95 51,3 1 040 1 536 1 088 1 120 25,8 38,1 27,0 27,8 45,9 67,8 48,0 49,4 32,5 40,6 33,5 34,1
131 13 125,8 10,4 IU 5 1/2 FH 172,5 105 68,5 1 225 1 809 1 281 1 319 29,9 44,2 31,3 32,2 53,7 79,4 56,2 57,9 42,1 55,4 43,6 44,6
133 11 128,6 8,8 EU 5 1/2 FH 167,6 112 53,2 1 076 1 589 1 126 1 159 27,6 40,8 28,9 29,8 44,5 65,7 46,5 47,9 30,7 38,0 31,6 32,2
140 13 134,8 10,4 EU 5 1/2 FH 167,6 112 53,2 1 320 1 950 1 381 1 422 35,0 51,6 36,6 37,6 50,1 74,1 52,5 54,0 37,8 48,6 39,0 39,8
EU 5 1/2 FH 172,5 105 68,5
147 11 142,6 8,8 1 202 1 775 1 257 1 294 34,7 51,2 36,3 37,4 40,1 59,2 42,0 43,2 25,2 30,1 25,8 26,2
IU 6 5/8 FH 190,7 124 67,6
147 13 141,8 10,4 EU 5 1/2 FH 172,5 105 68,5 1 395 2 060 1 459 1 502 39,1 57,8 40,9 42,1 47,7 70,4 49,9 51,3 34,7 43,9 35,8 36,5
147 15 141,0 12 IU 5 1/2 FH 172,5 105 68,5 1 580 2 333 1 653 1 701 43,1 63,6 45,1 46,4 55,3 81,7 57,9 59,6 44,0 58,4 45,6 46,6
151 13 145,8 10,4 IU 6 5/8 FH 190,7 124 67,6 1 437 2 122 1 503 1 548 41,6 61,5 43,5 44,8 46,4 68,5 48,5 49,9 33,1 41,5 34,1 34,7
155 15 149,0 12 EU 6 5/8 FH 190,7 124 67,6 1 678 2 478 1 755 1 807 48,8 72,0 51,0 52,5 52,3 77,3 54,8 56,4 40,4 52,8 41,8 42,7
164 9 160,4 7,2 EU 6 5/8 FH 197,2 124 94,3 1 126 1 663 1 178 1 212 37,8 55,8 39,5 40,7 29,2 43,1 30,5 31,4 12,3 13,3 12,4 12,5
EU 6 5/8 FH 197,2 124 94,3
168 11 163,6 8,8 1 390 2 053 1 454 1 497 46,8 69,1 48,9 50,4 35,0 51,6 36,6 37,7 18,9 21,5 19,2 19,4
EU 6 5/8 FH 197,2 127 94,3
168 13 162,8 10,4 IU 6 5/8 FH 197,2 127 94,3 1 617 2 389 1 692 1 742 53,1 78,4 55,5 57,2 41,5 61,3 43,4 44,7 27,0 32,6 27,7 28,1
a
Critère d’usure fondé sur le pourcentage maximal d’usure uniforme indiqué dans le Tableau 12.
b
Valeur calculée par l’Équation (B.6).
c
Valeur calculée par l’Équation (B.7).
d
Valeur calculée par l’Équation (B.8).
e
Valeur calculée par l’Équation (B.9).
f
Les groupes de matériaux sont tels que définis dans l’ISO 15546.
g
Valeurs calculées fondées sur l’Équation (B.15), la limite d’élasticité du matériau et les dimensions de la connexion tige-raccord étant telles que définies dans l’ISO 15546.

a
Tableau 5 — Propriétés mécaniques des tiges de classe 2
Epaisseur Limite d’élasticité en Limite d’élasticité en Pression interne à la Pression
Limite
Epaisseur
Diamètre
Diamètre b c d e
minimale
d’élasticité en traction ,kN torsion ,kN·m limite d’élasticité , MPa d’écrasement ,MPa
Type
nominale
nominal extérieur Type de
de paroi torsion du
de
a
de paroi,
f f f f
extérieur, minimal , a refoulement
Groupe de matériaux Groupe de matériaux Groupe de matériaux Groupe de matériaux
, filetage
filetage
mm
mm
mm
kN·m
mm l ΙΙ ΙΙΙ ΙV l ΙΙ ΙΙΙ ΙV l ΙΙ ΙΙΙ ΙV l ΙΙ ΙΙΙ ΙV
64 8 59,2 5,6 NC 23 IU 6,2 306 452 320 330 3,4 5,1 3,6 3,7 61,5 90,8 64,3 66,2 51,2 69,9 53,2 54,5
73 9 67,6 6,3 NC 26 IU 10,0 394 582 412 424 5,1 7,5 5,3 5,5 60,6 89,5 63,4 65,2 50,1 68,2 52,1 53,4
90 8 85,2 5,6 NC 38 EU 15,0 455 672 476 490 7,8 11,5 8,1 8,4 42,7 63,1 44,7 46,0 28,5 34,7 29,3 29,8
NC 31 IU 16,9
90 9 84,6 6,3 503 743 527 542 8,4 12,4 8,8 9,1 48,4 71,5 50,6 52,1 35,6 45,3 36,7 37,5
NC 38 IU 14,6
NC 38 IU 17,6
587 867 614 632 11,5 17,0 12,1 12,4 42,0 62,0 43,9 45,2 27,5 33,4 28,3 28,7
103 9 97,6 6,3
NC 38 IU 24,5
NC 44 IU 35,2
114 10 108,0 7,0 721 1 066 755 777 15,7 23,2 16,4 16,9 42,1 62,2 44,1 45,4 27,8 33,7 28,5 29,0
NC 50 EU 34,2
114 11 107,4 7,7 NС 46 IU 40,6 783 1 157820 844 16,724,7 17,5 18,0 46,6 68,8 48,8 50,2 33,4 41,9 34,4 35,0
129 9 123,6 6,3 5 1/2 FH EU 45,5 754 1 114 789 812 19,3 28,5 20,2 20,8 33,1 48,9 34,7 35,7 16,7 18,7 17,0 17,1
129 11 122,4 7,7 NC 50 IU 46,5 901 1 331943 971 22,332,9 23,3 24,0 40,9 60,4 42,8 44,0 26,2 31,4 26,9 27,3
131 13 123,2 9,1 5 1/2 FH EU 58,3 1 060 1 565 1 108 1 141 25,8 38,1 27,0 27,8 48,0 70,9 50,2 51,7 35,1 44,6 36,2 36,9
133 11 126,4 7,7 5 1/2 FH EU 45,5 933 1 378 976 1 004 23,9 35,3 25,0 25,8 39,6 58,5 41,4 42,6 24,6 29,2 25,2 25,5
140 13 132,2 9,1 5 1/2 FH EU 45,5 1 143 1 688 1 196 1 231 30,2 44,6 31,6 32,5 44,7 66,1 46,8 48,2 31,0 38,5 31,9 32,5
5 1/2 FH IU 58,3
147 11 140,4 7,7 1 043 1 540 1 091 1 123 30,1 44,4 31,4 32,4 35,6 52,6 37,3 38,4 19,7 22,6 20,1 20,3
6 5/8 FH EU 58,0
147 13 139,2 9,1 5 1/2 FH IU 58,3 1 208 1 784 1 264 1 301 33,8 49,9 35,4 36,4 42,5 62,8 44,5 45,8 28,2 34,3 29,0 29,5
147 15 138,0 10,5 5 1/2 FH IU 58,3 1 366 2 018 1 429 1 471 37,1 54,8 38,8 40,0 49,5 73,0 51,7 53,3 36,9 47,3 38,1 38,9
151 13 143,2 9,1 6 5/8 FH EU 58,0 1 245 1 839 1 303 1 341 36,0 53,1 37,6 38,7 41,3 61,0 43,2 44,5 26,7 32,2 27,4 27,8
155 15 146,0 10,5 6 5/8 FH EU 58,0 1 452 2 144 1 519 1 564 42,1 62,1 44,0 45,3 46,7 69,0 48,9 50,3 33,6 42,2 34,6 35,2
164 9 158,6 6,3 6 5/8 FH EU 80,5 979 1 446 1 024 1 054 32,9 48,5 34,4 35,4 25,8 38,1 27,0 27,8 8,9 9,5 9,0 9,1
6 5/8 FH EU 80,5
168 11 161,4 7,7 1 208 1 784 1 263 1 301 40,6 59,9 42,5 43,7 31,0 45,8 32,4 33,4 14,3 15,7 14,5 14,6
6 5/8 FH IU 80,5
168 13 160,2 9,1 6 5/8 FH IU 80,5 1 403 2 072 1 468 1 511 46,0 67,9 48,1 49,5 36,9 54,5 38,6 39,8 21,3 24,6 21,7 22,0
a
Critère d’usure fondé sur le pourcentage maximal d’usure uniforme indiqué dans le Tableau 12.
b
Valeur calculée par l’Équation (B.6).
c
Valeur calculée par l’Équation (B.7).
d
Valeur calculée par l’Équation (B.8).
e
Valeur calculée par l’Équation (B.9).
f
Les groupes de matériaux sont tels que définis dans l’ISO 15546.

5 Considérations et limites de conception des rames utilisant des ADP
5.1 Considérations relatives aux applications d’une tige de forage en alliage d’aluminium
5.1.1 La propriété caractéristique principale et décisive d’une tige de forage en aluminium est son rapport
«résistance-poids» élevé, c’est-à-dire le rapport de la limite d’élasticité au poids propre de la tige de forage
dans le fluide de forage. Le rapport «résistance-poids» d’une tige de forage est exprimé en longueur et
constitue une caractéristique physique de la longueur maximale de la section de rame uniforme suspendue
dans un puits vertical, à laquelle la résistance à la traction dans la section supérieure atteint la limite élastique.
Le rapport «résistance-poids» est calculé par l’Équation (B.11).
EXEMPLE
Objectif: Calculer le rapport « résistance-poids » d’une ADP 147  11 IU avec renflement de protection; 11,8 m de
longueur; groupe II d’alliages et d’une SDP 5 7/8" en acier S-135 dans une boue de forage ayant une masse volumique de
3 3
1 000 kg/m et de 2 000 kg/m .
Solution: Utiliser l’Équation (B.11).
Y 10
min
L
9,81

edm
où:
Y est la limite apparente d’élasticité minimale de l’alliage d’aluminium du groupe II (ISO 15546) = 480 MPa;
min
ρ est la masse volumique équivalente de l’ADP avec raccords (Tableau 2) = 3 271 kg/m ;
e
ρ est la masse volumique de la boue de forage:
dm
 pour ρ = 1 000 kg/m :
dm
48010
L 21545 m ;
Al
9,813271 1 000
 pour ρ = 2 000 kg/m :
dm
480 10
L 38497 m .
Al
9,81(3 271 2 000)
Pour l’acier S-135 (ISO 11961):
 est la limite apparente d’élasticité de l’acier S-135 = 931 MPa;
min
ρ est la masse volumique équivalente de la tige d’acier = 7 850 kg/m ;
e
ρ est la masse volumique de la boue de forage:
dm
 pour ρ = 1 000 kg/m :
dm
931 10
L 13854 m ;
St
9,81( 7 850 1 000)
 pour ρ = 2 000 kg/m :
dm
93110
L 16223 m .
St
9,81(7 850 2 000)
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5.1.2 Le faible module d’élasticité, E, des alliages d’aluminium dans les tiges de forage en aluminium offre
la possibilité d’augmenter considérablement leur durée de vie en service lors du forage d’intervalles avec une
gravité élevée de déviation en patte de chien. La gravité de la déviation en patte de chien doit être calculée
par l’Équation (B.20).
5.1.3 Étant donné que l’aluminium est un matériau non magnétique, les ADP peuvent être utilisées pour la
mesure de déviation à l’intérieur de la rame.
5.1.4 Les ADP sont normalement résistantes à la corrosion dans la plupart des boues de forage ayant un
pH compris entre 4 et 11. Le corps de tige en alliage d’aluminium n’est pas affecté par la corrosion dans un
environnement de sulfure d’hydrogène ou de dioxyde de carbone de toute concentration. L’alliage
d’aluminium sert de protecteur électrochimique contre la corrosion des raccords de tiges en acier, prolongeant
ainsi la durée de vie en service des ADP dans ces environnements (voir Référence [6]).
5.1.5 Afin de garantir les meilleures caractéristiques hydrauliques de circulation de la boue, il est
recommandé de respecter la combinaison de tailles de tige de forage et de trépan indiquée dans le
Tableau 6.
Tableau 6 — Combinaisons recommandées de tailles de trépan et de tige
Dimensions en millimètres (pouces)
Diamètre extérieur de
Taille de trépan Taille de trépan Diamètre extérieur de tige
tige
120 (4 3/4) 190,5 (7 1/2)
132 (5 3/16) 215,9 (8 1/2) 114; 129; 133
139,7 (5 1/2) 228,6 (9)
158,0 (6 1/4) 215,9 (8 1/2)
129; 133; 140; 147
165,1 (6 1/2) 228,6 (9)
103, 114
187,3 (7 3/8) plus de 228,6 (plus de 9) 147; 151; 155; 164; 168; 170

5.2 Principes généraux de conception de l’assemblage de rames en aluminiu
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