Les connexions de boîtier doivent satisfaire à plusieurs exigences fonctionnelles et opérationnelles présentées dans cet article.
Aspects fonctionnels
- pour fournir une résistance aux fuites aux pressions de fluide internes ou externes
- avoir une rigidité structurelle suffisante pour transmettre les charges appliquées de l'extérieur
- avoir une bonne géométrie afin de ne pas augmenter le diamètre extérieur ou réduire le diamètre intérieur de la colonne de cuvelage de manière significative
Aspects opérationnels
- facile à maquiller sur le terrain
- facile à percer sur le terrain
- réutilisable
Pour remplir ces aspects, les connexions sont munies, dans la quasi-totalité des cas, de filetages de connexion. Des connexions basées sur des techniques de soudage ou de collage et des connecteurs encliquetables sont disponibles pour le boîtier mais ne seront pas traitées ici.
Depuis de nombreuses années, les raccords filetés API, avec ou sans bague d'étanchéité élastique, constituent la norme dans les colonnes de tubage de puits. Ces connexions standardisées sont :
- la connexion à filetage rond API pour l'application de boîtier ;
- la connexion par filetage de contrefort API pour l'application de boîtier ;
- la connexion de ligne extrême API pour les applications de boîtier.
Cependant, au cours des dernières décennies, on a délaissé les puits peu profonds relativement simples et peu coûteux au profit de complétions compliquées pour les puits profonds, souvent corrosifs et à haute pression/température. Cette tendance a entraîné le besoin de connexions avec une meilleure étanchéité que les connexions API et a conduit au développement des connexions dites Premium.
Toutes les connexions qui présentent une ou plusieurs caractéristiques spéciales, telles qu'une résistance plus élevée, de meilleures propriétés d'étanchéité, une confection plus rapide, un diamètre extérieur de couplage plus petit, une rationalisation interne et sans évidement, etc. par rapport aux connexions API, sont collectivement appelées connexions Premium. .
Les formes de filetage suivantes sont couramment fabriquées aujourd'hui :
- Filetage de type rond API, un filetage conique avec des flancs de frappe et de chargement de 30 degrés et des crêtes et racines arrondies.
- Filetage de type contrefort API, un filetage conique avec des flancs de frappe et de chargement de 10 degrés et 3 degrés respectivement, et des crêtes et des racines plates, parallèles au cône du filetage.
- Filetage API extremeline, un filetage conique avec des flancs de frappe et de chargement de 6 degrés, ainsi que des crêtes et des racines plates parallèles à l'axe du tuyau.
Filets de contrefort modifiés utilisés pour les connexions Premium. Plusieurs formes de filetage ont été développées et présentent l'une des modifications ou combinaisons suivantes : le profil du filetage présente des sommets et des racines de filetage parallèles à l'axe du tuyau plutôt que d'être parallèles au cône de filetage ; un jeu au sommet du filetage de la broche, afin d'assurer un meilleur contrôle du frottement du filetage lors du vissage ; un changement de l'angle du flanc de frappe, allant de +10 degrés à +45 degrés afin d'améliorer les performances de frappe de connexion ; une modification de l'angle du flanc de chargement, allant de +3 degré à -15 degré afin d'augmenter la capacité de traction de l'assemblage ; une modification du pas des filetages (changement de pas simple ou double) afin d'assurer une répartition plus uniforme des contraintes dans les filetages de connexion sous des charges de traction ou de compression.
Le filetage à deux étages comporte deux sections de diamètre différent, chacune étant dotée de filetages libres et non interférents, droits ou coniques. La figure montre une conception à trois épaulements qui présente l'avantage d'une capacité de surcouple accrue. En revanche, un filetage non interférent présente le risque de reculer par inadvertance de la connexion.
Le filetage en forme de coin est basé sur un profil de filetage en queue d'aronde emboîtable. Le flanc de chargement est usiné avec un pas plus grand que le flanc de frappe pour produire un filetage qui se coince pendant le vissage, éliminant ainsi le besoin d'un épaulement de couple supplémentaire. Les couples d'établissement applicables de ces connexions ont tendance à être supérieurs à ceux des connexions avec des profils de filetage de contrefort modifiés et un épaulement.
