Comment réduire l’usure des filetages des machines de forage pétrolier ?

La pâte antigrippante Molykote® P-37 réduit l’usure des filetages des équipements de forage pétrolier

La Noble Drilling Corporation a enregistré des taux de défaillance inacceptables dans les raccords filetés en acier inoxydable de ses machines de forage rotatif orientables.

Chaque fois que les sections de forage défectueuses ont dû être retirées pour être réparées dans un atelier d’usinage spécialisé, l’entreprise a encouru des coûts supplémentaires pour la main-d’œuvre, l’expédition et le rechargement des filetages endommagées, a subi des arrêts de production et a également perdu les sections critiques pendant une semaine.

Chaque section en acier inoxydable des systèmes de forage rotatif orientable de Noble est sécurisée par des raccords filetés API de 114 mm ou 168 mm. Ces connexions critiques sont serrées à des valeurs de couple standard de 32 000 et 62 000 lb-pi (43 400 et 84 400 Nm, respectivement).

Client : Noble Drilling Corporation, Sugar Land, Texas, États-Unis, est un leader mondial dans le domaine des technologies de forage pétrolier.

Défi : Empêcher le soudage à froid, le grippage et la défaillance des raccords filetés en acier inoxydable, serrés à des niveaux de couple extrêmement élevés.

Solution : Remplacer une pâte antigrippante traditionnelle, qui était pressée hors des connexions à couple élevé et causait des défaillances de filetage, par un lubrifiant solide extrêment pure, sans métal, sans plomb, chlore et fluor.

Produit : Pâte antigrippante Molykote P-37

Identifier la cause du problème : Défaillances des filetages des machines de forage pétrolier

Alors que Noble Drilling se préparait à commercialiser sa dernière génération de systèmes de forage rotatif orientable, une de ses équipes de conception a travaillé avec les spécialistes en lubrifiants de DuPont pour identifier les causes possibles de la détérioration des filets et des défaillances de connexion. À l’époque, les connexions à couple élevé étaient réalisées à l’aide d’une pâte anti-grippage traditionnelle, qui facilitait l’assemblage de nombreuses autres connexions filetées. Mais cette pâte était apparemment comprimée par les forces de serrage extrêmement élevées.

Le problème semblait se concentrer sur la pâte antigrippante traditionnelle contenant différents lubrifiants solides à base de métaux, dont le chrome, le cuivre, le nickel et le molybdène. L’acier inoxydable contient également du molybdène, du chrome et du nickel. Ceux-ci ne réagissent pas bien avec l’oxygène, de sorte que seules de très fines couches d’oxyde métallique se sont formées dans les raccords filetés.

Lorsque la couche d’oxyde est endommagée par l’abrasion, par exemple lors du serrage, des particules abrasées s’accumulent et le métal exempt d’oxyde se fige sous une pression extrême. Les filetages bouchés qui en résultent empêchent alors le démontage facile des raccords, ce qui a été identifié comme la cause principale des défaillances des boulons.

Une autre cause est que de nombreuses pâtes antigrippantes courantes contiennent des composés à base de soufre, de phosphore, de zinc et de plomb. Celles-ci peuvent provoquer des fissures par corrosion sous contrainte et la fragilisation des filetages. Ces deux conditions peuvent entraîner des fissures à la limite du grain dans les boulons et les filets de vis métalliques qui se propagent jusqu’à ce que la cassure du boulon se produise. Selon Noble, son taux de casse des boulons a atteint 25 %.

Trouver une solution

Les spécialistes en lubrification de Molykote et les ingénieurs de Noble Drilling ont travaillé ensemble pour développer les critères nécessaires à la réduction du taux inacceptable de casse des boulons.

Tout d’abord, la pâte antigrippante devait offrir une adhérence supérieure aux composants en acier inoxydable. Elle devrait également maintenir un film lubrifiant efficace malgré les charges, les contaminants et les températures élevées d’un environnement de forage pétrolier.

En outre, la formulation devrait avoir une faible teneur en soufre et en halogène, avec un minimum de phosphore, de zinc, de plomb et d’autres métaux susceptibles de provoquer des fissures sous contrainte ou la fragilisation du métal.

La solution choisie a été la pâte antigrippante Molykote P-37, un lubrifiant solide extrêmement pur et sans métal, spécialement conçu pour les raccords filetés en acier inoxydable. La pâte à haute viscosité forme un film lubrifiant continu ayant une forte adhérence de contact qui résiste aux forces extrêmes des applications de forage. Elle reste en place sous des forces de serrage extrêmement élevées, assure une excellente étanchéité et facilite le démontage des composants sans déformation du filetage.

Noble Drilling a remplacé sa pâte antigrippante traditionnelle par la pâte Molykote P-37 sur les sections critiques en acier inoxydable de son équipement de forage rotatif orientable. Cette solution efficace a fait une différence majeure en augmentant la fiabilité du système, en réduisant les coûts et en maintenant les calendriers de production. Noble a signalé une baisse immédiate de plus de 50 % des défaillances de connexion liées au filetage.

La pâte antigrippante Molykote P-37 réduit les fissures des filetages

La pâte choisie pour résoudre les problèmes de grippage des filetages présente une excellente capacité de charge sur une large gamme de températures allant de -40°C à 1400°C. Elle contient des lubrifiants solides sans métal qui offrent une protection exceptionnelle contre le grippage, même dans des conditions de forage pétrolier difficiles.

La pâte Molykote P-37 est également utilisée sur les raccords filetés des turbines des centrales électriques (existe en version PMUC) et des vannes à vapeur, des défis difficiles à relever en matière de lubrification.

La pâte Molykote P-37 a une teneur totale en halogène (y compris le chlore, le fluor et le brome) inférieure à 200 ppm et une teneur en soufre inférieure à 250 ppm. Ses lubrifiants solides de haute pureté, sans métal, protègent contre le soudage à froid, l’éraillement et la fragilisation, permettant un démontage non destructif.

La pâte grise inodore est extrêmement stable et présente une excellente durabilité. Elle n’est pas classée comme déchet dangereux lors de son élimination et ne présente aucun risque connu pour la santé ou l’environnement lors de son transport ou de son utilisation.

Plus d’info :

La pâte Molykote P-37 est disponible en :

• MOLYKOTE™ P37 Tonnelet 25 kg
• MOLYKOTE™ P37 Boite 500 g

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Source : www.dge-europe.com