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Directional Drilling Cours de Formation Chapitre 3 - Ingénierie du forage dirig

Directional Drilling Cours de Formation Chapitre 3 - Ingénierie du forage dirigé z 3.1 Ingénierie puits z Programme de forage z 3.2 Dimensionnement du train de tiges z 3.3 Programme fluides de forage 3.1 Programme de forage z Emplacement de surface z Définition de la (des) cible(s) z Détermination de la trajectoire z Programme de tubages z Méthode de forage z Train de tiges et garniture de forage z Plates-formes multi-puits (Cluster/Template) z Sélection des équipements z Sélection de l'appareil de forage 3.1 Programme de forage z Emplacement de surface z Système de Coordonnées z Convergence locale z Coordonnées de la tête de puits z X Coordonnée Est-Ouest z Y Coordonnée Nord-Sud z Z Altitude du sol z Déclinaison magnétique z à la date des opérations 3.1 Programme de forage z Définition des cibles z La ou les cibles d'un forage dirigé conventionnel sont généralement définies comme des surfaces planes (tunnels pour puits horizontaux sont fréquents) z Cercle: défini par son rayon (rayon de la cible) et son centre z Ellipse: définie par ses axes, la direction du grand axe et son centre z Carré: défini par les coordonnées X & Y des sommets z Polygone: défini par les coordonnées X & Y des sommets z Elles peuvent être définies tri dimensionnellement en ajoutant z Une tolérance verticale z Ou en définissant un volume autour d'un point z Sphère - Ellipsoïdes 3.1 Programme de forage z Cibles d’un puits horizontal Stage Puits Horizontaux.ppt 7 3.1 Programme de forage z Cibles d’un puits horizontal z Contraintes géométriques d’atterrissage z Calcul de l’inclinaison d’approche : Inc = fonction (BUR ; e) z Données: si e = 5m & BUR = 3°/30m Inc = ArcSin [1 - (e . π . BUR)/5400] or I = 81.7° z Calcul du rayon de cible requis : L = fonction (∆ ; Inc) z ∆ est l’incertitude verticale du top Top Réservoir z Données: si ∆ = 20m & Inc = 82° L = ∆. tg(Inc) or L = 142m Theoretical Reservoir Top Inc. ∆ ∆ Target e Lowest Critical Drain Position => Near Reservoir base => Near WOC, etc… 3.1 Programme de forage z Détermination de la trajectoire z La détermination de la trajectoire d'un puits doit intégrer les paramètres suivants z Le puits doit atteindre la ou les cibles z Le puits doit pouvoir être foré z Minimiser les dog legs z Minimiser les frottements potentiels z Le puits doit pouvoir être complété 3.1 Programme de forage z Détermination du profil du puits z Le profil du puits doit être déterminé en fonction des critères énoncés ci dessus mais aussi z En anticipant le comportement des formations traversées z Dans la phase de montée en inclinaison z Considérer la faculté de la formation à monter (build-up) et le risque de formation de key- seats z En fonction de l'inclinaison z La stabilité d'une formation peut être complètement différente selon l'inclinaison à laquelle elle est traversée z Les problèmes d'instabilité augmentent avec l'inclinaison z Si le puits fait partie d'une plate-forme multi puits le choix du profil d'un puits doit tenir compte des trajectoires des autres puits 3.1 Programme de forage z Kick-off point z Choisir une formation favorable z Toutes les formations ne sont pas favorables au démarrage de la montée en inclinaison z Des formations trop dures ou trop tendres ne permettent pas un démarrage efficace de la déviation du puits z Minimiser les frottements potentiels z Tenir compte du système de mesure z L'orientation d'un puits est une procédure qui peut être longue z A grande profondeur les frottements rencontrés et la torsion nécessaire du train de tiges rendent l'orientation plus longue sinon plus difficile z Si un MWD est utilisé la profondeur du kick-off n'aura que peu d'influence sur la durée de la procédure d'orientation z Par contre si un système single-shot est utilisé la durée de l'orientation sera proportionnelle à la profondeur du KOP z Si le puits fait partie d'une plate-forme multi puits le choix du KOP doit prendre en compte les trajectoires des autres puits 3.1 Programme de forage Cible Nord Azimut initial Garde Direction du puits (azimut moyen) Est a z Orientation - Azimut initial – Garde z La direction initiale du puits doit être déterminée en fonction z De la méthode de forage dirigé z Des types d'outils de forage 3.1 Programme de forage z Rayon de Courbure z Les équipements d’aujourd’hui permettent la réalisation de rayons de courbure allant du « rayon long » à l’ « Ultra short » z Le choix du (des) rayon(s) de courbure doit être fait en tenant compte des différents objectifs du puits, y compris sa complétion z Les éléments suivants doivent être pris en compte z La faculté des formations à permettre la déflexion, certaines formations ne permettent pas d'obtenir des gradients importants z La faculté des formations à supporter la déflexion, certaines formations auront tendance à créer des key-seats ou autres irrégularités du puits z La méthode de forage dirigé choisie, un gradient important dans la première phase rendra la rotation impossible z Les différents équipement qui seront descendus dans le puits Certains équipements pourraient ne pas accepter une flexion importante, particulièrement si leur diamètre extérieur est proche du diamètre intérieur du puits (hanger ou packer) z Les phases de montée sont généralement plus lentes et plus difficiles que les sections droites Il peut être intéressant de réduire la longueur des phases de montée et/ou de rotation en utilisant des gradients importants 3.1 Programme de forage z Drop-Off z Si un Drop-Off (une chute d’inclinaison) est requis il est utile de garder à l’esprit que z Faire chuter l’inclinaison d’un puits est toujours plus difficile que de l’augmenter z Revenir à la vertical peut s’avérer impossible 3.1 Programme de forage z Programme de tubages z Les paramètres de base pris en compte lors du design de l’architecture puits (programme de tubage) restent identiques pour un puits vertical ou dévié, ils sont liés à z Des considérations Géologiques z Des considérations de Pression (de Pore, de fracturation…) z Cependant l’ingénierie du forage d’ un puits dévié fait intervenir des considérations additionnelles z La préservation d’intervalles sensibles du puits tels que les phases de «Build Up» z Des sections/phases forage plus longues à cimenter z Des force de friction s’opposant à la descente du tubage 3.1 Programme de forage z Programme de tubages (suite) z Pour chaque tubage et en complément des calculs habituels, il sera nécessaire de faire des simulations pour déterminer le dimensionnement approprié du corps du tubage et de sa connexion, ces simulations incluent z Une simulation des forces de friction (tensions minimum et maximum attendues….) z Bilan des forces en jeu (Poids, Friction, Flottabilité…) z Étude de flambage critique z Résistance à la compression z Résistance à la flexion (liée au Dog Leg) z Résistance à la rotation (couple), cas des liners à cimenter en rotation 3.1 Programme de forage Programme de tubages Conductor pipe Surface casing Intermediate casing Production casing Production liner Reservoir z Programme de tubages (suite) 3.1 Programme de forage z Programme de tubages z Centralisation 3.1 Programme de forage Rotary mode Sliding mode Hole size Rotary mode Hole size Sliding mode Hole size versus Drilling mode z Méthode de Forage z Forage dirigé conventionnel, navigation, geosteering… z Considérations économiques 3.1 Programme de forage z Détermination du train de tiges z Lors de la préparation du programme de forage d’un puits dévié la conception (design) des garnitures de forage sera de première importance z Deux parties distinctes doivent être considérées z Le design de la BHA (Bottom Hole Assembly) z La BHA est la partie de la garniture de forage comprise entre l’outil de forage et le sommet des masses tige ou des tiges lourdes le cas échéant z La partie inférieure de la BHA est la partie «active» de la garniture permettant la conduite de la trajectoire puits z Dans le cas d’une BHA conventionnelle l’expérience montre que seuls les 50 premiers mètres peuvent influencer le comportement directionnel de la BHA donc la construction de la trajectoire puits 3.1 Programme de forage z Détermination du train de tiges (suite) z Deux parties distinctes doivent être considérées (suite) z Le design de la garniture de forage complète z Cela concerne la partie de la garniture de forage au dessus de la BHA, considérée comme passive mais devant contenir les forces relatives à la dynamique du forage z Cette partie de la garniture de forage n’a aucun effet sur le comportement directionnel de la BHA z Les parties train de tige et BHA étant distinctes dans le cas de puits déviés conventionnels, ces deux parties deviennent fortement dépendantes l’une de l’autre dans des applications forages horizontaux ou à grand déport 3.1 Programme de forage z Multi-Puits z L’ingénierie forage d’un puits à forer à partir d’une plateforme multi puits offshore ou d’un cluster à terre nécessite une étude soignée de la trajectoire de démarrage tout au long de l’intervalle de Kick Off des uploads/Marketing/ ca-ingenierie-forage-dirige.pdf