Liste des tableaux
Tableau 1 : Classification IADC du niveau de
risque pour les UBO (Aadnoy, 2012) 5
Tableau 2 : Classification IADC de la
catégorie d'application en Underbalance (Aadnoy, 2012)
5
Tableau 3 : Classification IADC des types de
fluide pour puits en underbalance (Aadnoy, 2012)
5
Tableau 4 : Avantages et inconvénients
du forage en underbalance. 7
Tableau 5 : Limites de stripping
recommandées (Sonatrach) 15
Tableau 6 : Types de réservoirs
candidats et non candidats. 28
Tableau 7 : Paramètres dans les
équations de conservation 50
Tableau 8 : Données du puits
utilisé pour la simulation 64
Tableau 9 : Récapitulatif informations
sur le puits ONIZ-40 78
Tableau 10 : Paramètres relatifs au
puits ONIZ-40 nécessaires à la simulation. 79
Tableau 11 : Etapes de réduction de la
BHP pour 650 l/min 80
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Introduction
Le forage en underbalance a connu un grand essor durant les
dernières années. Et ce, à cause de la nature
deplétée des réservoirs à forer. Par
deplété on entend les réservoirs à faible pression
ou bien alors ceux ayant atteint une certaine maturité après
avoir été exploités pendant une longue période. La
seconde raison est liée aux exigences et défis du forage
d'aujourd'hui ; minimiser l'endommagement de la formation, les pertes de
circulations, et également les risques de coincement de la garniture. Le
forage en underbalance offre également de meilleures performances de
forage ; augmentation de la vitesse d'avancement et maximisation de la vie de
l'outil.
Pour la bonne tenue d'une opération en underbalance, le
contrôle des pressions dans le puits est crucial. La pression de fond
doit être contrôlée en permanence pour être sûr
d'avoir les conditions d'underbalance maintenues à tout moment des
opérations. Le contrôle des pressions depuis la surface
nécessite des équipements et des procédures de mise en
oeuvre bien précises.
Ce mémoire traite du problème de maintien de
l'état d'underbalance dans le cas d'un système d'injection par
tubage concentrique. C'est un problème bien connu des ingénieurs
mais mal étudié. En effet, il s'agit de l'effet d'accumulateur,
qui entraine une discontinuité dans l'injection de gaz dans le puits et
donc une oscillation dans la valeur de la pression de fond, causant un bon
nombre de problèmes :
· Une perte périodique de l'état
d'underbalance, et donc un endommagement de la formation productrice par le
fluide de forage.
· Risque de fracturation et donc des pertes de
circulation, ou alors d'éboulement de la formation.
· Difficultés à contrôler les
effluents en surface.
Ce travail se divise en 8 chapitres, chacune d'elles ayant un
but précis dans la compréhension du problème.
? Le chapitre 1 donne une introduction générale
sur le forage en underbalance, les principes et la théorie essentielle
pour comprendre la suite du mémoire, il sera particulièrement
axé sur le forage avec liquide biphasique.
? Le chapitre 2 décrit un historique du forage en
underbalance dans la région de Hassi Messaoud, il sera discuté
des résultats des premiers puits d'essai qui ont été
forés, une comparaison des résultats et un descriptif des
problèmes rencontrés en fait également l'objet.
? Le chapitre 3 traite d'abord des propriétés
essentielles des mélanges liquides/gaz nécessaires à la
simulation des écoulements diphasiques, et qui seront importantes pour
l'étude de simulation. Il est ensuite question des fondements de la
théorie des écoulements diphasiques et la modélisation des
opérations en underbalance, avec un petit rappel sur la
modélisation des écoulements monophasiques incompressibles. Pour
finir, une présentation du logiciel de simulation Dynaflodrill
utilisé dans ce mémoire pour mettre en évidence le
problème.
2
- Le chapitre 4 présente une introduction à la
géomecanique en forage et à l'étude de stabilité
des parois dans le cas des puits verticaux et puits déviés. En
plus de la présentation d'un algorithme pour la détermination des
contraintes liées à la roche. Ce chapitre est un
complément au sujet étudié, il décrit
l'étude de stabilité des parois qui représente une part
essentielle dans le design d'une opération en underbalance. Les
équations présentées joueront une part essentielle dans le
chapitre 7.
- Le chapitre 5 est une introduction à l'effet
d'accumulateur, en illustrant les différents régimes
d'écoulements du gaz au point d'injection dans le puits, une simulation
de chaque cas a été faite avec le software Dynaflodrill.
- Le chapitre 6 traite des différents facteurs
influençant la stabilité de la pression avec une simulation de
l'influence de l'évolution de chaque paramètre sur la tendance
oscillatoire de la pression du fond.
- Le chapitre 7 va vers l'étude de cas du puits ONIZ-40
dans la région de Hassi Messaoud. Premièrement une
présentation du puits et des paramètres opérationnels
relatifs. Est entreprise ensuite une simulation en régime permanent de
la pression de fond en fonction du débit de gaz, et ce dans le but de
connaitre les valeurs de débit d'injection de liquide et de gaz
correspondants à une pression voulue. Enfin, une simulation de la
pression de fond en régime transitoire et une illustration du
problème rencontré pendant le forage du puits en question est
présenté.
- Le chapitre 8 étudie certaines propositions pour
remédier au problème d'accumulateur, avec à la fin une
étude détaillée sur l'éventualité de
l'injection par l'intérieur des tiges en prenant en compte l'analyse de
stabilité des parois vue au chapitre 4. Le calcul des contraintes
in-situ et de la pression d'effondrement des parois a été fait
avec les données du puits ONIZ-40, cependant le processus de calcul
étant trop fastidieux, il a été
préféré de ne pas le mettre par soucis de rester dans le
thème du mémoire.
- Enfin une conclusion de l'étude menée, suivie
de quelque recommandations particulières sur d'autres problèmes
apparus au cours du forage du puits ONIZ-40 qui sont
présentés.
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Chapitre1-Underbalanced Drilling : Theorie et Principes
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