1.4.3 Avantages
Flexibilité. La
possibilité de contrôler la pression de fond et aller vers des
drawdowns plus élevés. C'est un outil idéal pour le forage
des zones déplétées ou à faible
perméabilité.
Réduire l'endommagement du
réservoir.
Eliminer les pertes de circulation.
Eliminer les risques de collage par pression
différentielle. Augmentation de la vitesse d'avancement et de la vie de
l'outil. Evaluation du réservoir.
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Chapitre1-Underbalanced Drilling : Theorie et Principes
1.4.4 Methode de réduction de la pression de
fond
La pression hydrostatique exercée sur les parois du
puits est réduite par l'injection du gaz dans ce dernier. L'addition du
gaz diminue donc la pression hydrostatique de la colonne dans l'annulaire par
le déplacement du liquide hors du trou. (Réduction
hydrostatique)
Dans le régime hydrostatique, avec les
débits d'injection de gaz faibles, la pression au fond est très
réceptive au changement de ratio d'injection. Et tend à
être instable.
Avec l'augmentation du débit injecté, la
vélocité du liquide dans l'annulaire croit également, ce
qui induit une augmentation des pertes de charges dans l'annulaire. Le
système rentre dans le régime de friction. Où une
augmentation du ratio des volumes en surface conduit à une augmentation
des pertes de charge dans l'annulaire ce qui va entrainer une augmentation de
la pression au fond, c'est ce qui arrive dans les sections de petit
diamètre (41/2), mais en général il se produit
un équilibre entre deux phénomènes, qui va stabiliser la
pression de fond. La pression de fond sera plus réactive au changement
de la pression en surface qu'à celui de la quantité de gaz
injectée. (Figures 1.18 et 1.19)
Figure 1.18 : Régimes de pression en fonction du
débit de gaz injecté. (Rehm, 2012)
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Chapitre1-Underbalanced Drilling : Theorie et Principes
Figure 1.19 : Evolution des frictions dans l'annulaire
en fonction du débit d'injection de gaz pour
différents
débits de liquide.
1.4.5 Défis de la technique
Le coût. Le prix d'un
système de fluide gazéifié est évidemment plus
élevé que pour un système monophasique. Il présente
plus d'exigences ; matériel de surface en plus (compresseurs,
boosters...), système d'injection du gaz (Tubage concentrique,
parasite...), personnel en plus.
Les montées de pression. Les
systèmes gazéifiés sont instables, le gaz se sépare
du liquide par gravité et forme des bouchons qui arrivent en surface
périodiquement, ce qui génère des à-coups de
pression à la duse. Après passage au séparateur, la
colonne dans l'annulaire est désormais plus lourde ce qui augmente la
pression au fond, et à mesure qu'un bouchon de gaz se forme et remonte
avec expansion ce qui réduit à nouveau la pression au fond. Le
cycle se répète ainsi, la durée d'un cycle peut varier de
10 minutes à une heure en général.
C'est un problème dangereux qui peut
générer des problèmes d'instabilité des parois, et
qui peut endommager la formation si au cours du cycle le puits se retrouve
momentanément en overbalance.
Imbibition. Les forces capillaires
dans le réservoir peuvent causer ce phénomène, ce qui peut
endommager le réservoir et également donner une impression de
perte partielle. Pour éviter ce phénomène, la pression en
annulaire doit être inférieure à une certaine valeur pour
contrebalancer les forces capillaires.
Tuer le puits périodiquement.
Peut créer des situations d'overbalance et endommager le
réservoir. Problème peut être réglé par
l'installation d'un DDV (downhole deployment valve) (voir Figures 1.12 et
1.13).
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Chapitre1-Underbalanced Drilling : Theorie et Principes
Corrosion. Les fluides diphasiques
peuvent causer un phènomène de corrosion des tubulaires, par la
présence d'oxygène à une température
élevée dans le puits.
Risque d'incendie. Présence
de gaz en permanence, surtout dans le cas de l'utilisation du gaz naturel comme
gaz injecté.
Frottements et torque. Le facteur de
friction est plus élevé dans le cas d'un fluide biphasique, ce
qui cause des frottements en plus du « whirling effect » qui va
entrainer des torques élevés.
Mesures en cours de forage MWD. Les
systèmes conventionnels de MWD (mudpulse telemetry) ne fonctionnent pas
avec les fluides diphasiques, car le signal arrive avec trop de bruit pour
être interprété correctement.
C'est pour ça qu'on utilise les systèmes EM MWD
(electromagnetic MWD) qui transmet les mesures sous forme d'un signal
électromagnétique.
Quoiqu'à Hassi Messaoud, la couche LD2 (LIAS)
composée essentiellement d'anhydrite saturée en eau salée,
brouille le signal de l'EM MWD, le rendant impossible à intercepter en
surface. Une solution ingénieuse consiste à brancher une barre
métallique en plomb dite Sinker bar sur l'outil de transmission du MWD,
reliée par un câble de wireline à l'intérieur des
tiges jusqu'à une antenne plus haut qui va être placée de
façon à pouvoir transmettre le signal jusqu'en surface.
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