Figure 2: Suivi sur écran des paramètres
mécaniques de forage (H Mohammed, 2014)
Les paramètres de forage sont très nombreux,
les appareils de forage sont munis de capteurs qui permettent l'enregistrement
et le suivi des paramètres principaux qui sont discutés
ci-dessous. Pour certains forages à caractère exploratoire, le
client peut être amené à prendre un éventail plus
large de diagraphies instantanées comme par exemple les services de
surveillance géologique (« mud logging »). Ces
sociétés peuvent disposer d'une panoplie de capteurs dont la
liste non exhaustive suivante:
Poids su l'outil:
Afin de pouvoir creuser les formations, le trépan
fixé à l'extrémité de la garniture doit tourner
mais également appuyer sur la roche. C'est en lâchant
partiellement le train de tiges à l'aide du frein que l'on peut mettre
la partie basse de la garniture (BHA) en compression et exercer ainsi la force
qui permettra le forage.
Ce paramètre a un impact direct sur la vitesse
d'avancement, il est contrôlé par le Martin Decker qui mesure la
tension du brin mort du câble de forage par le biais d'une cellule
à pression hydraulique : un capteur à jauge de contrainte
transforme la pression hydraulique en un signal électrique qui est
facilement rendu par des cadrans à galvanomètres. Cette tension
donne le poids de tout ce qui est suspendu au crochet, y compris le moufle
mobile.
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Avant de reprendre le forage, le foreur note toujours
soigneusement la lecture du Martin Decker qui reflète le poids apparent
de tout ce qui se trouve sous le crochet (poids apparent = poids dans l'air
moins la poussée d'Archimède exercée sur la partie de
garniture immergée dans la boue). Lorsque le foreur lâche le frein
et fait « poser» l'outil au fond du trou, la lecture est
diminuée du poids mis sur l'outil. (Paramètres de forage, paris
1982).
Vitesse de rotation:
La vitesse de rotation du trépan est liée
à celle de la table de rotation ou à celle de la tête
motorisée. Ne pas croire que plus la vitesse de rotation est
élevée, plus la vitesse de pénétration du
trépan sera elle-même importante.
Une pulsation électrique est
générée à chaque rotation de la table par un leurre
solidaire de celle-ci et un détecteur de proximité.
L'intégration du nombre de pulsations indiquera la vitesse de rotation
Ce paramètre est nécessaire au foreur car il influe sur la
longévité du trépan.
Couple:
Le couple mesuré en surface est la mesure de la force
nécessaire pour maintenir la rotation du train de tiges.
Différentes forces s'opposent à cette rotation. Certaines sont
liées à des paramètres mécaniques comme le poids
sur l'outil, la vitesse de rotation ou la nature de l'outil. D'autres sont
liées à la nature du terrain. Pour optimiser le forage, il
conviendrait de pouvoir contrôler le couple à l'outil, ce que nous
ne savons pas encore bien faire: la transmission du couple depuis la table
jusqu'à l'outil est imparfaite du fait de l'inertie de la garniture et
des frottements, notamment au droit des stabilisateurs. En fait, ce sont
surtout les variations relatives de couple qui sont intéressantes: pour
le foreur, c'est l'évolution de la valeur moyenne du couple qui le
renseigne sur l'état de l'outil et surtout des roulements. Des
variations fréquentielles du couple peuvent signifier des
problèmes de coincement d'une molette ou des éboulements sur
l'outil. On utilise la lecture du couple pour:
? Détecter des changements de lithologie;
? Déceler les zones à compaction anormale;
? Envisager la présence de terrains fracturés
lorsque les variations sont brutales.
La prise de mesure du couple se fait en général
par un système hydraulique dont la pression varie en fonction de la
tension de la chaîne d'entraînement de la table. Si la table ou la
tête est alimentée par un moteur électrique, un capteur
à effet Hall enregistre directement les variations de consommation de
courant par le moteur. (Paramètres de forage, paris 1982)
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Debit de pompe:
Le débit de boue est un paramètre fixé
pour assurer un bon nettoyage du trou et de l'outil ainsi que son
refroidissement; mesuré en sortie de pompe est facilement obtenu si l'on
connaît le nombre de coups de pompe et le volume de chacun de ces
coups.
Le débit retour en surface (ou débit sortie)
est contrôlé soit directement par des débitmètres,
soit plus empiriquement et plus souvent par le contrôle de niveau des
bacs mais le temps de réponse est évidemment plus lent.
Pression de fluide:
Le foreur est concerné par les mesures de pression
d'injection pour:
· Contrôler les conditions de fonctionnement du
circuit boue (problèmes de Duse, de garniture, de pompes);
· surveiller le déplacement des bouchons de boue
dans le puits;
· Détecter des problèmes de tenue des
parois dans le puits. Le contrôle de la pression annulaire ne devient
pertinent que lors de la circulation sous Duse suite à une venue de
fluide dans le puits. Des jauges de pression à contrainte sont
placées sur la colonne montante pour la lecture de pression d'injection
et sur le manifold de duses pour la pression annulaire.
Vitesse de
pénétration
Il s'agit là d'une mesure très importante car
elle lui permet de disposer d'une diagraphie instantanée sensible aux
variations de lithologie et corrélable avec les diagraphies
différées, ce qui autorise:
· La corrélation avec les puits voisins;
· La localisation des réservoirs et donc une aide
pour le déclenchement du carottage;
· La détection des pressions anormales;
De plus, elle est utilisée par le foreur pour:
· Vérifier le fonctionnement de l'outil de forage
(bourrage, usure des dents, ferraille au fond, etc...);
· Optimiser les autres paramètres de forage
(compromis avancement, poids, rotation).
On détermine la vitesse de pénétration en
enregistrant la descente du moufle.
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Cette descente est liée à la quantité de
câble de forage dévidé par le treuil:
On mésure donc la longueur de câble qui sort du
treuil et cette quantité est intégrée pour obtenir la
vitesse.
NB: Dans le déroulement du Forage:
La vitesse d'avancement (ROP), La vitesse de rotation (RPM),
le poids sur l'outil, le couple Torque sont les paramètres qui
gouvernent la destruction de la roche.
Ils vont permettre au géologue de sonde de connaitre
la nature des terrains forés (ou formations) tout en sachant que:
? La ROP augmente lorsque l'on est en face des formations
poreuse et par conséquent elle va diminuer en face des formations moins
poreuse ;
? Généralement la vitesse d'avancement augmente
si l'on augmente le poids sur l'outil, mais il existe des exceptions comme dans
le cas des argiles peu indurées;
Face à ces informations, le Géologue de sonde
saura comment conduire le Forage. On peut aussi ajouter comme paramètre
instantanée :
? La pression annulaire, pression d'injection et niveau de Boue
dans les Bassins,
détection des indices informent sur les venues de fluide
dans l'annulaire ou le bac à boue
et la perte de boue ou de fluide lui permettent de mener
à bien la sécurité du puit;
? Cuttings et/ou déblais : informent sur
la lithologie, la calcimétrie et fluorescence ; ? Les Paramètres
de boue (Densité, Température, Conductivité, Débit)
;
Le Géologue connaissant ces paramètres peut (en
cas de venue ou perte de fluides), les modifier afin de contre-balancer la
pression.
