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Université de Kasdi Merbah Ouargla Faculté des hydrocarbures, des énergies reno

Université de Kasdi Merbah Ouargla Faculté des hydrocarbures, des énergies renouvelables et des sciences de la terre et de l’univer Département de Production Module : Puits horizontaux Calcul et contrôle de la trajectoire Sous la supervision de : Réalisé par : Dr. ADJOU Zakaria CHEBOUKI Sawsen (G02) CHERFAOUI Safa (G02) Calcul et Contrôle de trajectoire 1 Sommaire 1. Introduction.........................................................................................................................2 1. Calcul de trajectoire :...........................................................................................................2 1.1. Principe de calcul de trajectoire :.................................................................................2 1.2. Conditions et options initiales :....................................................................................4 1.3. Méthode de calcul de la trajectoire :............................................................................4 2. Contrôle de trajectoire :.......................................................................................................5 Calcul..........................................................................................................................................6 Représenter et extrapoler............................................................................................................6 Décider........................................................................................................................................6 2.1. Les équipements spécifiques de contrôle de trajectoire :.............................................6 2.1.1. Equipement de mesure en temps réel MWD :..............................................................7 2.1.2. Les moteurs de fond PDM (Positive Displacement Motor) :...................................7 Principe de fonctionnement d’un PDM :................................................................................7 Conclusion :................................................................................................................................8 Calcul et Contrôle de trajectoire 2 1. Introduction Un puits horizontal est un type de technique de forage directionnel où un puits de pétrole ou de gaz est creusé à un angle d'au moins quatre-vingts degrés par rapport à un puits de forage vertical. Cette technique est devenue de plus en plus courante et productive ces dernières années. Les opérateurs l'utilisent pour récupérer du pétrole et du gaz naturel dans des situations où la forme du réservoir est anormale ou difficile d'accès. La détermination précise de la position d'un puits est nécessaire à la fois pour des raisons techniques et administratives. Un contrôle continu de la trajectoire d'un puits dévié est donc nécessaire afin d'établir sa position réelle. Dans ce travail on essaie de connaitre les méthodes de détermination et de calcul de la trajectoire et de savoir les principes et les équipements de contrôle de cette dernière. 1. Calcul de trajectoire : Le calcul de la position du puits sera effectué dès l'obtention des mesures et selon la méthode de calcul déterminée dans le programme de forage. C’est un calcul point par point, dont l'origine est le point de surface. Le but est donc d'établir la position du puits dans un repère géométrique donné. 1.1. Principe de calcul de trajectoire : La méthode utilisée consiste à effectuer des mesures à intervalles réguliers, et à l'aide des paramètres obtenus, de déterminer la position du puits. Cette position sera considérée comme la position réelle du puits. Si nécessaire les erreurs dues aux opérations de mesure seront prises en compte pour évaluer le "domaine d'incertitude" dans lequel se situe réellement le puits. Calcul et Contrôle de trajectoire 3 A une profondeur x du puits, les paramètres de base sont : La profondeur verticale V x=¿∑ 0 x (∆V )¿; La coordonnée Est/Ouest X x=¿∑ 0 x (∆X)¿; La coordonnée Nord/Sud Y x=¿∑ 0 x (∆Y )¿; Avec : V = variation de la profondeur verticale entre deux mesures consécutives ; X = variation de coordonnée Est/Ouest entre deux mesures consécutives ; Y = variation de coordonnée Nord/Sud entre deux mesures consécutives. Ces trois paramètres ne sont pas directement mesurables. Il faut donc faire appel à des paramètres mesurables et à un calcul de transformation. Les paramètres physiquement mesurables sont la profondeur mesurée (longueur du train de tiges), l'inclinaison et l'azimut (outil de mesures de fond). MDX =profondeur mesurée à la station x ; IX =inclinaison a la station x ; AX =azimut à la station x Soit une longueur et deux angles à transformer en trois longueurs. Le calcul de transformation devra fournir les paramètres élémentaires V, X et Y. Les autres paramètres tel que le déplacement horizontal seront déduits de ces éléments. Calcul et Contrôle de trajectoire 4 Soit une longueur et deux angles à transformer en trois longueurs. Le calcul de transformation devra fournir les paramètres élémentaires V, X et Y. Les autres paramètres tel que le déplacement horizontal seront déduits de ces éléments. 1.2. Conditions et options initiales : La détermination d'un certain nombre de paramètres initiaux et d'option est nécessaire au calcul de trajectoire : a. Niveau de référence Toutes les profondeurs seront mesurées à partir de ce point, soit : - le niveau de la table de rotation (désigné par RT ou KB pour Kelly Bushing) ; - le niveau du sol ; - le niveau de la mer (ou niveau hydrostatique). b. Système de coordonnées Le système de coordonnées à utiliser doit être déterminé par le programme de forage, ainsi que les paramètres associés : - X, Y, Z coordonnées de la tête de puits ; - déclinaison magnétique ; - convergence si nécessaire. c. Azimut de projection L'azimut de projection nécessaire à la projection verticale est habituellement choisi égal à la direction de la cible. Plusieurs azimuts peuvent être utilisés dans le cas de puits tridimensionnels. d. Autres paramètres Calcul et Contrôle de trajectoire 5 Un certain nombre de paramètres supplémentaires doivent être déterminés, à des fins de calcul ou de rapport. - Altitude du sol ; - Hauteur de la table de rotation par rapport au sol ; - Profondeur d'eau (si offshore). 1.3. Méthodes de calcul de la trajectoire : Il n'existe pas de solution purement mathématique pour répondre au problème de calcul de trajectoire. Un grand nombre de méthodes ont été établies pour déterminer la position du puits dans l’espace géométrique. Elles dérivent toutes de considérations trigonométriques et sont plus au moins précises et fonction des hypothèses de bases effectuées quant à la formation de la section joignant deux points consécutifs - Méthode d’angle moyenne (average angle method) ; - Méthode tangentielle ; - Méthode de rayon de courbure (radius of curvate method) ; - Méthode minimum de courbure (minimum curvate méthod) ; - Méthode tangentielle moyennée ; - Méthode l’accélération compensée (mercury). Les méthodes les plus utilisées sont la méthode d’angle moyen (en cas de calcul manuel), et la méthode du rayon de courbure et de courbure minimum. 2. Contrôle de trajectoire : Le suivi des puits horizontaux est nécessaire, en cours de forage et en fin de puits, pour contrôler son cheminement et éventuellement corriger sa trajectoire de manière à atteindre l'objectif, ceci particulièrement en forage horizontal ou sur tout forage où il est nécessaire de suivre la trajectoire théorique au plus près. Et aussi pour des rapports administratifs come les archivages qui permettent le forage des autres puits. Calcul et Contrôle de trajectoire 6 Ce suivi doit être continu pendant tout le forage du puits et met en œuvre des techniques variées. Il peut être résumé comme suit : Mesurer Trois paramètres sont nécessaires pour déterminer les coordonnées X, Y, Z représentant la position du puits. L'azimut et l'inclinaison sont mesurés en fond de puits, le troisième paramètre étant la profondeur mesurée des instruments de mesure, obtenue par mesure de la longueur du train de tiges. Calcul Le calcul de la position du puits sera effectué dès l'obtention des mesures et selon la méthode de calcul déterminée dans le programme de forage. Représenter et extrapoler Les résultats obtenus seront utilisés pour interpréter le comportement de la trajectoire et extrapoler en anticipant les tendances naturelles et si nécessaire en considérant les possibilités de correction raisonnable. Décider Les éléments ci-dessus permettront alors de décider de la suite des opérations, continuité ou mise en œuvre des moyens de correction. La réussite d’un forage horizontal dépend de la qualité de la trajectoire (la déviation dans le bon sens), et pour diriger une trajectoire vers une cible précise, il faudrait suivre 4 éléments :  Inclinaison ;  Direction de puits(Azimut) ;  Profondeur mesurée(MD) ;  Tool face : Angle caractérisant la direction de l’outil de forage par rapport à l’axe de puits. Calcul et Contrôle de trajectoire 7 2.1. Les équipements spécifiques de contrôle de trajectoire : Le contrôle de trajectoire des puits horizontaux peut être effectué uniquement grâce aux équipements spécifiques permettant un contrôle de la déviation tenant compte de la nature de la formation forée et/ou évitant les mesures électriques toujours difficiles à mettre en œuvre en forage horizontal. 2.1.1. Equipement de mesure en temps réel MWD : Le MWD (Measurement While Drilling) apport au forage dirigé l'un des instruments qui allait lui permettre une évolution sans précédent, en particulier le développement du forage horizontal et de ses séquelles. Ils mesurent et transmettent l'inclinaison, l'azimut et le tool face, à l'aide de capteurs ultra sensibles, accéléromètres et des magnétomètres, leur conférant une précision inégalée par les instruments de mesure classiques. 2.1.2. Les moteurs de fond PDM (Positive Displacement Motor) : Un positive displacement motors (PDM) est un moteur de fond hydraulique qui est utilisé pour tourner directement l'outil, indépendant de train de tige. Le PDM se compose de plusieurs sections : - By-pass valve ou dump sub. - Power section. - Universal joint ou connecting rod section. Calcul et Contrôle de trajectoire 8 - Bearing section avec drive sub. Principe de fonctionnement d’un PDM : Quand le fluide de forage est pompé à travers le moteur, une montée de pression apparaît et permettant le passage du fluide dans la cavité voisine. Le fluide progresse alors de cavité en cavité entraînant une rotation régulière du rotor. La vitesse de rotation uploads/Management/ calcul-et-controle-de-la-trajectoire.pdf