Abstract
Underbalanced Drilling has the potential to add value by
enhancing Drilling performances and maximizing productivity by reducing
formation damage. The benefits of UBD are directly dependent on the ability to
maintain underbalanced conditions throughout the entire Drilling time.
Maintaining this state is complicated because there are subject to permanent
fluctuations, or a transient flow behaviour. Impoved understanding of the
transient flow behaviour will help the engineer to take better decisions
regarding the different phenomenas encountered. This thesis studies the BHP
oscillation problem, du to a discontinuity in gas injection flow rate, this is
well known as the « accumulator bottle effect », it's also
illustrated how a transient simulation can help the engineer understanding and
mitigating the problem, illustrating the factors influencing its behaviour,
from where some solutions are proposed as recommandations. The Dynaflodrill
transient simulator was used to optimize Drilling parameters to minimize
pressure fluctuations. We chosed to make the study in the case of concentric
casing injection method du to less experience available and thus less less
options known to control pressure instability.
Keywords : underbalance, accumulator,
transient, fluctuations, stability.
Sommaire
Résumé
Nomenclature Liste des figures Liste des tableaux
Introduction 1
Chapitre-1 Underbalanced Drilling, Theorie et Principes 3
1.1 Généralités 3
1.1.1 Introduction 3
1.1.2 Définition 3
1.1.3 Définition, classification IADC 4
1.1.4 Avantages du forage UBD, Challenges et defis 6
1.1.5 Equipements spécifiques à l'UBD 8
1.2 Techniques et Operations Communes à l'UBD
10
1.2.1 Well Control 10
1.2.2 Stripping 14
1.2.3 Pipe light 17
1.3 Flow Drilling, Forage avec fluide monophasique 17
1.3.1 Introduction 17
1.3.2 Historique 17
1.3.3 Avantages 18
1.3.4 Limites et défis de la technique 18
1.4 Forage avec fluide Biphasique 19
1.4.1 Historique 19
1.4.2 Definitions 19
1.4.3 Avantages 21
1.4.4 Méthode de réduction de la pression de
fond 22
1.4.5 Défis de la technique 23
1.4.6 Méthodes d'injection du gaz dans le puits
24
1.5 Séléction des puits candidats à l'UBD
26
Chapitre-2 UBD dans la région de Hassi Messaoud 29
2.1 Descriptif du champ 29
2.2 Historique de l'UBD à Hassi Messaoud 30
2.3 Planning et développement des opérations
31
2.4 Paramètres opérationnels et problèmes
31
2.5 Resultats de puits forés 32
2.6 Conclusion 34
Chapitre-3 Propiétés des mélanges
liquide/gaz, Modélisation et Simulation des
écoulements Multiphasiques 36
3.1 Facteur de volume 36
3.2 Densité 38
3.3 Débit standard, Débit actuel 40
3.4 Rapports de volume 41
3.5 Vélocités et effet de glissement
41
3.6 Viscosité 42
3.7 Rappel sur la modélisation d'un
écoulement monophasique incompressible 44
3.8 Simulation des écoulements Diphasiques 44
3.9 Planification et modélisation des
opérations en underbalance 47
3.10 Dynaflodrill 48
Chapitre-4 Initiation à la geomécanique en
forage 53
4.1 Introduction, description du problème 53
4.2 Etat des contraintes dans le puits 53
4.3 Analyse de stabilité des parois pour puits
verticaux 55
4.4 Analyse de stabilité des parois pour puits
déviés 57
4.5 Estimation des contraintes in-situ 58
Chapitre-5 Effet d'accumulateur : définition et
expliquation 60
5.1 Description du phénomène, Illustration du
phénomène de Slugging 60
5.2 Vélocité critique du gaz 63
Chapitre-6 Facteurs influençants la stabilité de
la pression de fond 68
6.1 Volume du concentrique 68
6.2 Débit de gaz 68
6.3 Débit de liquide 69
6.4 Surface d'injection TFA 70
6.5 Pression à la Duse 72
6.6 Influence de production 73
6.7 Viscosité de la phase liquide 74
Chapitre-7 Etude de cas ONIZ-40 76
7.1 Présentation du puits 76
7.2 Paramètres opérationnels 78
7.3 Modélisation statique de la pression de fond 78
7.4 Modélisation Dynamique : illustration du
problème 80
Chapitre-8 Propositions et solutions 83
8.1 Manipulation de la pression à la duse 83
8.2 Mise en place d'un clapet anti-retour 84
8.3 Injection duale 86
8.4 Injection par parasite string 89
8.5 Injection par Drill Pipe 90
Conclusion 97
Références ANNEXES
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