Université Kasdi Merbah Ouargla Faculté des Sciences et de la
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1. 1 2 Avantages des densim tres 1 2 5010 668 enr SSSR a 1 2 Autre mat riel de contr le 5 MESUREDESANIVBAUP qe ere des Te SUL eS aod DI DIE EO DD EE de DOSI Pour les responsables Ee Martattomdes 2 Causes de STAR ere obtu BR E ONE ES PAD II por spp 2 La composition de la boue utilis e pour le forage des diff rentes phases La phase 26 240 4598 ne bes adam td duda OL Cd ARE pU ESSE 455 12959 Df 8 5 8239 3976 n EE La phase 9370 3 Calcul du volume de boue pour une phase a Volume de la surface m UU ME TRETEN ERE b Volume de r serve V m rc 5 4 1 Calcul du volume de boue pour la phase 26 0 488 m 5 4 2 Calcule du volume de boue pour la phase 16 488 2391 m2. 5 4 3 Calcul du volume de boue pour La phase 12 2391 3238 m 5 4 4 Calcul du volume de boue pour La phase 875 3238 3376 m 5 4 5 Calcul du volume de boue pour La phase 6 3376 4490 D COHCIUSIOBb Conclusion Bibliographie Fig 1 1 Circuit de boue LISTE DE FIGURES Figure II 1 Sch ma du mouvement de cisaillement figure II 2 vitesse de cisaillement enn Fisure II 5 Lacontraint de cisaillement 2 2 1 Figure II 4 courbes d coulements 0 00 000 0 Figure 5 les courbes Ges rh ogrammes 25 Lere ee oro torto hun ENER EN dE dE Figure 6 courbe de pseudo Figure II 7 courbe de le coefficient de 1 Figure II 8 Courbe de Liquides 155155 Figure II 9 Courbe de Liquides plastiques 0 20 0 0 2 2 Figure II 10 Courbe de Liquides de Casson 20 2 1 Figure II 11 Courbe des liquides thixotropes 2 2 22 2 2 Figure 1 1 Viscosim tre MARSH MER CDS SAR A E E E E E EE Figure VI 3 puit for e 16 17 18 19 19 20 20 22 23 25 24 2
3. Vpnaque 2 d OR LOL LOL PPS LL LLLLLLL LL LLLLLLEE d rf f Au niveau de cette couche Surface fixe limite 0 Figure 1 Sch ma du mouvement de cisaillement II 2 3 1 Hypoth ses du mod le Pendant toute la dur e de l coulement du cisaillement Le mouvement est laminaire les couches glissent les unes sur les autres Le mat riau est assimil une superposition de couches adjacentes d paisseurs infiniment minces sans qu il y ait transfert de mati re entre les couches II 2 3 2 D finitions Deux grandeurs servent caract riser quantitativement le cisaillement a La vitesse de cisaillement Aussi appel e gradient de vitesse dans la litt rature on peut trouver les notations D amp y C est qui sera adopt dans ce document _ dv de 2 tr mn syst me anglo saxon Les deux param tres influen ant la vitesse de cisaillement sont la vitesse de la plaque mobile et l paisseur de la couche cisaill e Page 16 CHAPITRE II Propri t s physicochimiques des fluides de forage Remarque Bien que li e la vitesse de cisaillement il convient de ne pas confondre la d formation de cisaillement e et celle cit e auparavant amp En effet la d formation correspond au vecteur de placement U de la particule fluide d une couche sous l effet du mouvement de cisaillement pendant une dur e t donnant un nombre adime
4. 2 4 Viscosit L observation exp rimentale nous a amen au constat de la r ciprocit relativit de la contrainte de cisaillement et la vitesse de cisaillement mais au fait qu en est t il de leur rapport C est une propri t du mat riau appel e viscosit dynamique II 2 4 1 Viscosit dynamique T Ir E 77 Pa S PI Po CGS Nota 7 s appelle aussi viscosit apparente T P ou de m me m f II 2 4 2 Viscosit cin matique 1 p V v m S stokes CGS o p la masse volumique Page 18 CHAPITRE II Propri t s physicochimiques des fluides de forage La viscosit cin matique pr sente un int r t d s que celle ci d pend de la densit huiles Elle est utilis e dans les viscosim tres orifice coupe forde II 2 5 Rh ogrammes courbes d coulements Ils nous permettent d obtenir des courbes d finissant l volution t f qui servent d crire les propri t s d coulement du mat riau Rh ogramme Mod lisations e fix s Figure II 4 courbes d coulements II 2 5 1 Les fluides newtoniens Leur viscosit ne d pend pas du cisaillement appliqu En effet on n utilise le rh om tre que pour v rifier le caract re newtonien du fluide Un viscosim tre suffira pour tudier le comportement de la viscosit en fonction du temps pression et concentration De ces fluides on citera l eau l
5. 4 2 3 Polym res additifs 4 2 3 1 G n ralit s sur les polym res Introduction L utilisation des polym res dans les diverses industries pharmaceutique cosm tique alimentaire et p troli re ne cesse de se d velopper et certains sont con us pour des op rations de forage particuli res L int r t port pour l utilisation des polym res dans les formulations de fluides de forage remonte 1931 lorsque l on ajouta de l amidon de mais la boue bentonitique pour contr ler les caract ristiques de filtration ensuite elle s est d velopp e pour d autres types de polym res on cite la la gomme xanthane les tanins D finition du polym re Le polym re est un compos macromol culaire constitu par la r p tition d un groupement d atomes carbone oxyg ne hydrog ne soufre appel unit structurelle ou unit de r p tition A titre d exemple on cite le poly thyl ne qui est la plus simple des macromol cules dont l unit de r p tition est 2 2 Les polym res peuvent se pr senter En chaines lin aires avec une r p tition lin aire n fois du motif A appel homopolym re ou de deux ou de plusieurs motifs appel s copolym re A B A B A B A B En chaines non lin aires sous formes de branch es en toile ou en r seau Page 13 G n ralit s sur les fluides de forage Classification des polym res
6. C304 ore Vo ES 2 TTD DS SCOR 68 1 5 5 i sulture CES ess bes IID 1 6 Eau IID 1 7 Huile e TRUE MERE IID 2 CON VERSIONS ET CHANGEMENTS DE BOUE P Re EIER IET NT 2 1 1 Boue l eau douce convertie en boue sal e satur e 2 Chan 62 03 2 2 1 Boue sal e satur e remplac e par une boue douce 2 2 2 Boue l eau remplac e par boue mulsion inverse ID BAR PAGE e entre lei IID 4 BOUCHONS DE COLMATANTS PERTES Ale Ies pertes de Ce EE T2 Pertes Ee TEE ENEE india 4 4 Les B D O Bentonite Diesel o1l 0 0 2 2 2 PARTIE CALCUL 1 LES APPAREILLES DE MESURE 3 dt NM bore Mes VISCOSIMETRE 5 RU RU AS PriBelpe Ee 1555 E DENSINIE CRE otio 22 Me ion cochon 1 2 35201008 Ee 12231531
7. des citernes et conduites d eau et comme source d nergie Vint la r volution industrielle qui entraina la recherche de nouveaux combustibles Les bouleversements sociaux qu elles cr rent le besoin d un p trole moins on reux et de bonne qualit notamment pour les lampes Cette recherche d un meilleur combustible de lampe entraina une forte demande d huile de roche c d de p trole brut Vers le milieu du XIXe si cle de nombreux scientifiques mirent au point des proc d s permettant d en faire un usage commercial C est ainsi qu en 1855 le chimiste am ricain Benjamin Sillim publia un rapport indiquant la gamme de produits utiles pouvant tre obtenus par distillation du p trole D s lors d buta la recherche de plus importantes sources d approvisionnement en p trole brut c est justement l ing nieuse id e d Edwin Lewis Drake qui le premier a utilis le forage comme moyen d extraction du p trole en s inspirant d un syst me d j utilis pour puiser l eau et le sel Tout ing nieur qui a eu se pr occuper des probl mes rencontr s au cours des forages de plus en plus profonds ex cut s dans les derni res d cades sait que ceux ci peuvent tre provoqu s par une mauvaise boue de forage diminu s ou m me r solus en utilisant un fluide de forage diff rent ou poss dant des caract ristiques meilleures Nous parlons dans notre recherche propos des fluides de forage travers quatre chapi
8. Il a un comportement newtonien au del du seuil T T O6 a viscosit plastique b Liquides de Casson Figure II 10 Liquides de Casson Page 23 CHAPITRE II Propri t s physicochimiques des fluides de forage Ce sont des liquides plastiques non id aux qui poss dent un comportement plastique fluidifiant Plus r pandu que le pr c dent on citera pour l exemple les boues le sulfate de zinc ou de baryum en suspension Mod le de Casson Jr 88 Ou p est la viscosit plastique 2 5 6 Les liquides thixotropes Les contraintes subies dans un pass relativement r cent modifient le comportement du liquide l coulement pr sent Mais 11 ne sera consid r comme thixotrope que s il retrouve ces propri t s initiales Cela se traduit par des rh ogrammes qui pr sentent un cycle d hyst r sis Figure II 11 Courbe des liquides thixotropes Avec un rh om tre Avec un rh om tre contrainte impos e vitesse im pos e Page 24 CHAPITRE CONTAMINATIONS FT CON VERSIONS DE BOUF CHAPITRE CONTAMINATIONS ET CONVERSIONS DE BOUE IID 1 CONTAMINATIONS L quilibre r alis entre d une part le filtrat du fluide de forage et d autre part l argile dispers e dans la boue et celle des parois peut tre perturb par des contaminants rencontr s dans le puits soit e sous forme gazeuse C02 25 e soit sous forme solide Ca S04 Na CI Ciment e so
9. e Descente des tiges nues et injection au droit des pertes d un bouchon de boue 250 kg m de colmatants suivi d un bouchon de ciment e Fabrication et injection d un BDO Bentonite diesel oil au droit des pertes puis pose d un bouchon de ciment Page 35 CHAPITRE CONTAMINATIONS ET CONVERSIONS DE BOUE a b Remarques Suivant les r sultats obtenus il peut tre n cessaire de renouveler plusieurs fois ces op rations et de compl ter le colmatage par l introduction de colmatants plus ou moins erossiers dans tout le circuit boue 4 4 Les B D O Bentonite Diesel oil Le m lange bentonite gas oil forme instantan ment d s qu il est en contact avec l eau de formation ou l eau de la boue un compos plastique impompable capable d obstruer des crevasses tr s importantes Il est utilis g n ralement comme pr alable l injection d un bouchon de ciment dont il sert de support Mode de fabrication et mise en place est pr f rable d utiliser une unit de cimentation car il faut que tout le circuit soit rigoureusement priv d eau Formulation d un B D O titre d exemple e Bentonite 1 200 kg par m tre cube de gas oil soit un volume final de 1 460 litres e Le choix du volume de B D O sera fonction de la hauteur qu il occupera dans l espace annulaire Mise en place e Pompage dans les tiges d un bouchon de t te de gas oil son volume sera d termin comme le volu
10. 6 J P N GUYEN Le forage LF P Edition Technip 1993 7 FONTANILLE Y GANNOU Chimie et physico chimie des polym res Editions Dunod Paris 2002 6 M MARTIN Caract ristiques physico chimiques des boues de forage Collection colloques et s minaires VOL 9 23 I F P Editions Technip Paris 1968 9 Introduction la technique des boues de forage Fascicule 1 I F P Editions Technip Paris 1985 10 G COUARRAZE et J L GROSSIORD Initiation la rh ologie Laboratoire de Physique Pharmaceutique Centre de Ch tenay Malabry Universit de Paris XI 3 Editions Technique et Documentation 2000 11 G W S BLAIR Elementary rheology Academic Press London and New York 1969 12 V RANALD GILES MOO canique des fluides et hydraulique s rie Schaum 1992
11. cisaillement Par exemple Figure 1 7 courbe de le coefficient de consistance Page 20 CHAPITRE II Propri t s physicochimiques des fluides de forage b Mod les trois param tres La loi de puissance est tronqu e du cot des faibles vitesses de cisaillement et est remplac e par une loi de newton 1 6 Pour lt amp gt amp Avec une condition de raccordement pour On peut citer le mod le Ellis 7 Viscosit de la 17 r gion newtonienne 4 7 gt 1 traduit l cart avec le comportement newtonien T Contrainte pour laquelle 7 UA Remarque Quand 7 lt lt m retrouve la loi de la puissance ou encore le mod le de Williamson La contrainte est la somme de deux termes le premier traduit l coulement par rupture de liaison le second est la contrainte visqueuse habituelle amp T amp v 2 En supposant que dans la seconde r gion newtonienne 6 1 6 On obtient AE TENE 21 CHAPITRE II Propri t s physicochimiques des fluides de forage Quant l quation de Shangraw elle admet que les rh ogrammes ont une asymptote q 5 8 ymp oblique qui impose l cart Q de d cro tre exponentiellement d croit de fa on ex ponenti elle Q ve Le mod le prend alors la forme p 1 01 1 et H sont directement d termin s sur
12. CONTAMINATIONS ET CONVERSIONS DE BOUE Dans certains cas on peut aussi penser qu une boue fluide est souhait e pour les raisons suivantes e pertes de charge plus faibles donc moins de risques de craquage de la formation e meilleur entrainement des mat riaux colmatants dans les zones pertes 4 3 Pertes totales D s qu une perte totale est observ e en forage voici ce que l on peut entreprendre e Faire une valuation en dynamique du d bit des pertes e Arr ter de pomper dans les tiges pour ne pas perdre de boue inutilement e D gager l outil du fond aussi haut que possible e Observer si le puits est plein de boue sinon essayer de le remplir par l annulaire en mesurant aussi exactement que possible le volume pomp En divisant ce volume par le volume du puits au m tre for valuer approximativement le niveau statique de la boue Exemple de calcul e Profondeur de forage au moment des pertes 1500 m e Densit de la boue 1 40 e Diam tre de forage 12 1 4 e Capacit au m tre for en 12 1 4 76 litres m Volume de boue pomp e 12000 litres Niveau statique de la boue avant remplissage p 158 m Hauteur de boue dans le puits 1500 158 1 342 m Pression hydrostatique exerc e par 1 342 m de boue d 1 40 p 13828140 gap Cette pression de 188 kef cm2 correspondant au maximum de pression compatible avec la suppression des pertes 81 on la r partit sur une colonne de boue
13. POM 96 LGS en volume H E La phase 85 3238 3376 m 0 52m 0 13 m 11 40 kg m 8 55 kg m 4 kg m 9 25 kg m 40 00 kg m 1220 1 9 2 02 SG 50 55 sec qt 17 20 165 100 ft 8 13 12 16 Ibs 100 gt 10 cc s gt 1000 Volts 26 96 2 2 2cc s 0 1 504 5 90 80 20 85 15 la fin de l intervalle Type de Boue relaxed versadril 85 15 e But du choix Le m me but que la phase pr c dente sauf la diminution du de LGS afin d viter le colmatage du r servoir Page 45 PARTIE CALCUL Formulation de la boue tableau VI 7 Gaz oil Eau Versaquat mulsifiant Versawet mulsifiant 69 Chaux NaCl Barite Propri t s de la boue tableau VI 8 Densit Viscosit fann YP 150 F Low shear rate 150 F Gel initial HT HP 250 F et 500 psi Stabilit lectrique NaCl dans l eau Alcalinit POM LGS en volume H E La phase 6 3376 4490m 0 69m 0 11 m 11 40 kg m 8 55 kg m 17 10 kg m 9 25 kg m 25 56 kg m 736 kg m 1 45 SG 55 sec qt 15 18 165 100 8 12 12 16 Ibs 100 gt 10 cc s 1000 Volts 26 96 2 2 2cc s 0O IN 504 5 85 15 90 10 e Type de Boue conventional versadril 95 5 OBD e But du choix Une bonne lubrification et la d position d un cake mince et r sistant Une bonne stabilit des parois
14. Page 46 PARTIE CALCUL Un bon nettoyage de trou Formulation de la boue tableau VI 9 Gaz oil 0 91 m Eau 0 05 m Versaquat mulsifiant 7 12 keim Versamul mulsifiant 11 40 keim VG 69 22 80 kg m Chaux 22 80 kg m NaCl 15 70 kg m Versatrol 17 10 kg m Propri t s de la boue tableau VI 10 Densit 0 88 SG ou plus Viscosit fann 40 45 sec qt YP 150 F 12 16 Ibs 100 ft Low shear rate 150 F 8 12 HT HP 300 F et 500 psi gt 5 CC Stabilit lectrique gt 1000 Volts NaCl volume dans l eau 26 90 Alcalinit POM 1 2 8 0 1N 804 96 LGS en volume 49 H E 95 5 3 Calcul du volume de boue pour une phase est calcul par la formule suivante Volume de boue Volume de trou Volume surface Volume de r serve 47 PARTIE CALCUL a Volume du trou V m Ve JIA D i K D Diam tre de trou m H Profondeur de trou m K Coefficient de cavirnosit trou ouvert 1 25 K 1 5 b Volume de la surface m C est le volume de boue de toute l installation de surface flexible colonne montante etc 3 c Volume de r serve Vres Lors du calcule du volume de boue on doit tenir compte des pertes de boue pertes partielles ou totales V s dans la 1 phase cause des pertes de boue importantes partielles ou totales Via Ve 2 dans le cas o il n y aurait pas de pertes 5
15. corrosion et usure du mat riel gt toxicit et s curit 1 3 1 Nettoyage du puits La boue doit d barrasser le trou des particules de formation for es qui se pr sentent sous forme de d bris de roche cuttings ou d blais Page 4 G n ralit s sur les fluides de forage 1 3 2 Maintien des d blais en suspension La boue doit non seulement d barrasser le puits des d blais de forage durant les p riodes de circulation mais elle doit galement les maintenir en suspension pendant les arr ts de circulation I 3 3 S dimentation des d blais fins en surface Alors que la boue doit permettre le maintien en suspension des d blais dans le puits durant les arr ts de circulation ce m me fluide doit laisser s dimenter les d blais fins en surface bien qu apparemment ces deux aptitudes semblent contradictoires elles ne sont pas incompatibles I 3 4 Refroidissement et lubrification de l outil et du train de sonde Du fait de son passage en surface la boue en circulation se trouve une temp rature inf rieure celle des formations ce qui lui permet de r duire efficacement l chauffement de la garniture de forage et de l outil Cet chauffement est d la transformation d une partie de l nergie m canique en nergie calorifique L 3 5 Pr vention du cavage et des resserrements des parois du puits La boue doit poss der des caract ristiques physiques et chimiques telle
16. 4 1 Calcul du volume de boue pour la phase 26 0 488 m Vai JI 4 D Htr1 Di 26 0 6604 m 2488 m 1 25 Vaec t Vcir V soi 208 84 volume de d cantation 45 m Va volume de circuit 42 m V volume de la goulotte 4 m 91 m V s gt perte totale Nuit Vres V Vr 2 2 Vui Page 48 PARTIE CALCUL 508 68 m 5 4 2 Calcule du volume de boue pour la phase 16 488 2391 m Vui 4 Hau 488 m V abi 4 Partie tub e 18 Ht 2391m 1903 m Vip Partie non tub e 16 Open hole FigureVI 3 puit for e 2 Dubi 185 0 473 m Hu 488 m Vui 85 70 m 4 D 5 He Da2 16 0 4064 m 1903 m 308 41 m Vi 394 11 m 1E Page 49 PARTIE CALCUL V i s 1 2 Nuet Nuet t Vies TV Vr 3 2 Ver V4 2682 16 m 5 4 3 Calcul du volume de boue pour La phase 125 2391 3238 m 91 Viub2 4 a Hio D 21375 0 3397 m Hub 2391 m Vi 216 59 m Vis 4 121 0 311 m 847 m 80 39 m Vers 296 98 m Vii 1 2 Vera 91 m VT3 Nuet t Vies Vr 3 2 Vis V 536 47 m 5 4 4 Calcul du volume de
17. Corrosion et usure du mat riel 22000202 2 2 2 4 LS s eege I 4 LES TYPES DE FLUIDES DE FORAGE I 4 1 Les fluides de eege eebe egen E Be I 4 1 2 Le forage 1 e TEE I 4 1 3 Le RE Me EE I 4 2 Les fluides de forage base d eau b421 LES Dotes DOCS EE 1 4 2 1 1 Principaux types de boues douces A Boue douce simplifi e 0 2 0 0 7 2 2 2 7 7 BOOM EC C Boue calcique boue la chaux et boue au D Boue de forage faible teneur en solides 2 2 4 13 2 2 ee ur 1442 2 1 Boue sal e non mamie a 1 3 7 2 2 sale EE oe geheien Eegen ene e a 0 un 4 2 3 1 G n ralit s sur les polym res 44 11 18 16 41 20 M 4 2 3 2 polym res utilis s dans les fluides de forage SCO EE b inhibiteur du gonflement ANEREN ENEE REENEN ENEE ANE EEN Ke EE CHAPITRE II II Propri t s physicochimiques des fluides de forage 1120 HttOOHC II 2Rh ologie et formulat
18. Ils sont class s en trois cat gories Polym res naturels d origine v g tale animale ou min rale cellulose amidon Polym res synth tiques obtenus par des r actions de synth se Polym res semi synth tique obtenus par transformation chimique de polym res naturels I 4 2 3 2 polym res utilis s dans les fluides de forage Les polym res utilis s dans les formulations de fluides de forage base d eau sont hydrosolubles et peuvent tre d origine tr s vari e polym res naturels semi synth tiques et synth tiques Ils conf rent aux fluides de forage un caract re viscosifiant et r ducteur de filtrat a Viscosifiant L ajout de polym re une solution doit augmenter la viscosit de la phase liquide ceci peut s expliquer par le gonflement des macromol cules L augmentation de la viscosit permet de maintenir les particules en suspensions et d tre compatible avec le milieu environnant afin de ne pas endommager la formation Les polym res conf rent au fluide un caract re thixotrope afin d emp cher toute s dimentation en cas d arr t du forage b inhibiteur du gonflement Ces polym res sont utilis s pour viter le gonflement de la formation sur les parois pendant le forage et d viter ainsi le colmatage du puit Nous citerons par exemple le PHPA le silicate de sodium glycol r ducteurs de filtrat 1 le volume du filtrat est important 1l peut causer l invasion des parois du puits et
19. avec profit pour les boues Sa mise en oeuvre ne diff re de celle du densim tre classique que par la pr sence d une pompe manuelle qui permet de comprimer le gaz dans la coupe Une attention toute particuli re sera prise pour les mesures compte tenu de la fragilit et du co t de cette balance 1 3 MESURE DES NIVEAUX ET VOLUMES DE BOUE DANS LES BASSINS a Int r t des mesures 1 Pour le chef de poste Les niveaux de la boue dans les bassins de circulation ou de r serve sont surveill s par le foreur pour les raisons suivantes valeur absolue des niveaux renseigne le chef de poste sur la disponibilit en boue et lui permet donc de d clencher temps les transferts de boue de r serve d viter ainsi le d samorcage des pompes de forages et d avoir en surface de quoi remplir le puits en cas de man uvre cours de forage une variation du niveau des bassins actifs entraine toujours une action ou m me une alerte imm diate c est en effet la premi re preuve d une instabilit des pressions dans le Trou particulier en l absence de bac de man uvre le remplissage du puits peut tre suivi sur un des bassins de forage les transferts entre bassins actifs et bassins de r serve ou de fabrication doivent tre clairement identifiables sur les indicateurs pour ne pas d clencher d alerte intempestive pratique toute variation anormale du niveau des bassins doit d abord amener une v rification d
20. de r serve les dilutions l incorporation de produit au mixer baryte en particulier donne des augmentations lentes de niveaux La mise en route d un appareil d gazeur hydrocyclones entraine une chute nette du niveau puis une reprise du niveau initial lors de l arr t de l appareil Une modification importante des conditions d coulement d bit viscosit densit donne une oscillation autour de la valeur moyenne L utilisation continue des appareils de s paration m canique des solides vibrateurs hydrocyclones centrifugeuses provoque une perte r guli re en surface A signaler galement les pertes accidentelles aux ajouts de tige en particulier 2 Causes de fond Les instabilit s de pression dans les r servoirs peuvent entrainer des pertes ou des gains tr s variables suivant la perm abilit et la diff rence de pression L limination en surface d une partie des solides correspondant au volume for quivaut une perte li e la vitesse d avancement De m me le cavage du puits se traduira par une perte apparente en g n ral difficile appr cier car elle se manifeste tr s lentement Page 41 PARTIE CALCUL La remont e d un bouchon de gaz donne en g n ral une augmentation du volume de surface due la d tente du gaz Cependant une chute rapide du niveau peut tre constat e lorsque le gaz arrive dans un changement de section de l annulaire 2 La composition de la boue utilis e pour le f
21. de reconnaissance pour tout que vous avez consenti rien que pour me voir r ussir cette fo cest l occasion A toi papa et to maman ch ris je d die ce vous dabord car rien qud vous regarder dans es eux je devine amour sans mesure que vous me portez et dans lequel j at baign depuis ma tendre enfance aurais je 44 Sans vous Mes freres et ma saur je vous r serve toujours une place dans mon caur et mes pens es vous ensuite car jai appris avec vous et gr ce d VOUS jusqu aux moindres de a vie Je d die cette these d la m moire de mes grands peres mes grands meres toute la famile OUGG AD et la famile ZOUARI FERHAT Je d die ce travail galement mon encadreur qui furet pour moti l exemple conseil et le soutien MES reconnaissances a fous mes enseignants qui sans m nage mont appris des choses qui me serviront sans doute toute ma vie A toute mes amis qui ont toujours d mes c t s dans bon et e mauvais Particuli rement Aaeddine Othmane Kezate Basset Houssem Hammi Jathi Nabot Aymen et Aezna meftan DEDICACES Tant de fois avats je pens a vous offrir quelques choses en signe de reconnaissance pour tout que vous avez consenti rien que pour me voir r ussir cette oi c est l occasion toi papa et toi maman ch ris d die ce travail vous d abord car Tien qud vous regarder dans es eux je devine a
22. de taille A la sortie du puits 1l subit diff rents traitements tamisage dilution ajout de produits de fa on liminer les d blais transport s et r ajuster ses caract ristiques physico chimiques leurs valeurs initiales Il est ensuite r utilis Landriot 1966 I 2 Le cycle de la boue sur un site de forage La majeure partie de la boue utilis e dans une op ration de forage est recycl e en continu 1 La boue est m lang e et conserv e dans le bassin de d cantation 2 Une pompe achemine la boue dans la tige de forage qui descend jusqu au fond du puits 3 La boue sort de l extr mit de la tige de forage et tombe au fond du puits o le tr pan est en train de forer la formation rocheuse 4 La boue emprunte ensuite le chemin inverse en remontant la surface les morceaux de roche appel s d blais qui ont t arrach s par le tr pan 5 La boue remonte jusqu l espace annulaire entre la tige de forage et les parois du puits 6 A la surface la boue circule dans la conduite d aspiration de la boue une tige au tamis vibrant 7 Les tamis vibrants se composent d un ensemble de cr pines m talliques vibrantes servant s parer la boue des d blais La boue s goutte dans les cr pines et est renvoy e vers le bassin de d cantation Page 1 G n ralit s sur les fluides de forage Les d blais de la roche glissent le long de la glissi re du tamis p
23. et calcaires peu consolid s gt Boue bentonitique trait e avec des fluidifiants tanin lignite FCL et de la soude Caract ristiques rh ologiques faibles ou moyennes elle est utilis e pour le forage des formations argileuses relativement consolid es et peu ou moyennement dispersibles Elle pr sente une bonne r sistance de faibles contaminations par ou Boue bentonitique trait e avec des fluidifiants de la soude et un r ducteur de filtrat amidon CMC PAC Cette formule peut conduire des boues douces ayant un assez large domaine d utilisation notamment lorsqu on traverse des terrains sal s des formations d anhydrites de gypses argileuses ou marneuses qui ont tendance charger la boue ou se d liter B Boue douce au FCL Elle se pr sente sous forme basique d une boue bentonitique simple dont l tat colloidal est am lior L am lioration et la protection de ce dernier sont obtenues en ajoutant de produits base lignosulphonates de ferrochrome FCL D autres colloides organiques CMC g n ralement ou lignite chrom LC ou les deux la fois sont utilis s pour cet usage Afin de parer la l g re acidit des produits et LC la soude caustique est ajout e pour fixer le PH entre 9 et 10 5 Caract ristiques des boues douces au FCL gt Stable vis vis des contaminants chimiques NaCl 804 CaCl et des hautes temp ratures gt Bonne r sistance et bon
24. le tubage pr c d e d un bouchon d huile et ventuellement d un bouchon suppl mentaire de boue visqueuse R ciproquement un changement de boue mulsion inverse par une boue l eau s effectuera de fa on tout fait comparable Page 29 CHAPITRE CONTAMINATIONS ET CONVERSIONS DE BOUE IIID 3 BARYTAGE Si la tenue du puits l exige on peut tre amen augmenter la densit de la boue en circulation La quantit de baryte utiliser par m tre cube de boue alourdir est d termin e comme suit X 4200 42 4 da d X quantit de baryte n cessaire en kg pour 1 m de boue alourdir 4 densit initiale du fluide do densit finale du fluide da densit de l alourdissant 101 4 2 Avant d alourdir une boue 1l est n cessaire e de connaitre le tonnage d alourdissant n cessaire par m de boue alourdir en utilisant la formule ci dessus e le volume r sultant de l alourdissement du volume alourdir Il est vident que l addition d un alourdissant dans la boue cr e une augmentation sensible du volume quil ne faut pas n gliger car des surprises d sagr ables telles que d bordement des bassins sont redouter On pourra d terminer cette augmentation l aide de la formule Va Es Va volume de l alourdissant en litre pour 1 m de boue alourdir a Exemple Volume en circulation puits bac 150 m Densit initiale d 1 30 Densit finale d
25. pouvoir inhibiteur lors de forage de formations argileuses Page 10 G n ralit s sur les fluides de forage L utilisation de cette boue couvre un large domaine du forage avec les boues base d eau N anmoins pour le forage d importantes sections d anhydrites gypse argiles et marnes les boues calciques sont pr conis es tant sur le plan technique qu conomique Nota a pr sence de m taux lourds Fe Cr dans ces compos s rend leur utilisation de mauvaise augure surtout avec les tendances actuelles pour la pr servation de l environnement C Boue calcique boue la chaux et boue au gypse Comme cit ci dessus des produits sont ajout s afin de traiter la formulation basique notamment la chaux Ca OH le gypse CaSO 2H20 En effet ces compos s min raux g n rateurs d ions convertissent la bentonite sodique extr mement r active en bentonite calcique qui gonfle moins Effectivement avec une eau calcique la viscosit de la boue reste faible ad quate m me avec les argiles tr s dispersibles D Boue de forage faible teneur en solides Boue base d eau des produits floculants sont ajout s dans le but de provoquer l agr gation des solides ind sirables et leur maintien en suspension D autre part ces produits floculants am liorent l inhibition des argiles gonflantes et dispersibles par enrobage de ces m mes solides ou encore par form
26. s Fonctionnement en mist drilling si la phase continue est l air Une boue a r e si la phase continue est la boue Elle pr sente l avantage de sa faible densit inf rieur 0 6 une tenue des parois cake contr l ainsi qu une forte r duction des pertes en circulation Page 8 G n ralit s sur les fluides de forage Notons que suite la haute temp rature du puits la stabilit de l mulsion peut tre affect e et que cette derni re a tendance se s parer lors de l arr t de circulation I 4 2 Les fluides de forage base d eau Ils constituent le type de boues les plus utilis es dans le domaine du forage Ce sont des fluides dont la phase continue est l eau notamment charg e en lectrolytes et autres additifs dont les polym res En fonction de la teneur en NaCl la boue base d eau se subdivise en Boues douces salinit de l ordre de quelques g l Boues sal es pr sentant une teneur d environ une dizaine de g l Boues sal es satur es la saturation est atteinte pour une concentration 320 g l environ en NaCl I 4 2 1 Les boues douces Ces boues sont principalement constitu es par une suspension colloidale d argile pr cis ment la bentonite sodique dans l eau Vu les caract ristiques rh ologiques int ressantes procur es par ces suspensions bentonitiques viscosit thixotropie filtrat elle sont con
27. 5 25 49 LISTE DE TABLEAUX Tableau I 1 composition de l eau de 0 tableau VI 1 Formulation de la boue La phase 26 0 488m tableau VI 2 Propri t s de la boue La phase 26 0 488m tableau VI 3 Formulation de la boue La phase 16 488 2391m tableau VI 4 Propri t s de la boue La phase 16 488 23910 tableau VI 5 Formulation de la boue La phase 125555 2391 3238m tableau VI 6 Propri t s de la boue La phase 12 4 2391 3238m tableau VI 7 Formulation de la boue La phase 3238 3376 m tableau VI 8 Propri t s de la boue La phase 8 5 3238 3376 tableau VI 9 Formulation de la boue La phase 6 3376 4490m tableau VI 10 Propri t s de la boue La phase 6 3376 4490m 13 42 43 43 44 45 45 46 46 47 47 INTIRODC TION Le p trole est l une des substances qui a travers les ges et les civilisations Recueilli m me le sol il s chappait par suintement du fond la terre et remontait la surface D ailleurs on retrouve ses traces dans les temps les plus lointains lorsqu il fut utilis pour recouvrir l arche de No En M sopotamie par exemple le p trole tai utilis comme mortier dans la construction des remparts pour le calfatage des coques des navires pour assurer l tanch it
28. D placer le curseur jusqu obtenir l horizontalit du fl au Cette horizontalit doit tre contr l e l aide du niveau bulle situ au dessus des couteaux Lire la densit ou le poids volumique directement sur le bras du fl au au droit de la position du curseur 1 2 B Etalonnage Remplir le godet d eau pure Placer le curseur sur la densit 1 00 ou le poids volumique correspondant celui de l eau pure Si l horizontalit n est pas obtenue ajuster en modifiant la tare pr vue cet effet l extr mit du bras du fl au Cet talonnage n cessaire n est pas suffisant Il est indispensable de renouveler l op ration pr c dente avec un liquide de densit connue contr l e sur une balance au laboratoire par exemple d une valeur gale ou sup rieure 1 50 1 2 C Avantages des densim tres Ce sont des appareils de chantier robustes permettant de mesurer des densit s de 0 95 2 20 1 2 D Sources d erreurs Coupe insuffisamment remplie Boue mulsionn e avec de l air ou micro bull e Les mesures ne doivent tre exprim es qu la seconde La pr cision des densim tres ne permet pas d annoncer une valeur pr cise Page 39 PARTIE CALCUL 1 2 E Autre mat riel de contr le Afin de minimiser les erreurs de mesures dues au bullage de la boue un densim tre pressuris est normalis par pour les ciments Ce densim tre peut aussi tre utilis
29. REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE Minist re de l Enseignement Sup rieur et de la Recherche Scientifique N S rie 2012 Universit Kasdi Merbah Ouargla Facult des Sciences et de la Technologies et des Sciences de la mati re Departement des Hydrocarbures et chimie MEMOIRE Pour obtenir le Dipl me de Master en Hydrocarbures et Chimie Option Forage et Maintenance du puits THEME 8 dans le age vertical Soutenue le 25 06 2012 Pr sent par Encadreur OUGGAD MEFTAH MOUANE RAMZI Dr DJIDEL Mohamed President de jury ATLILI Med Elhadi Examinateur de jury BRHMIA Alloua Ann e Universitaire 2011 2012 En premier lieu je tiens remercier notre DIEU notre cr ateur pour nous avoir donn la force pour accomplir ce travail 7 adresse mes vifs remerciements professeur consultant le Dr DJIDEL Mohammed pour m avoir diligent tout au long de ce travail pour sa compr hension sa patience sa comp tence et ces remarques qui m ont t pr cieuses Je pr sente mes chaleureux remerciements aux enseignants du d partement de Hydrocarbure pour leurs aides et orientations durant formation Mes derniers remerciements et ce ne sont pas les moindres vont tous ceux qui ont contribu s de pr s ou de loin pour l aboutissement de ce travail DEDICACES Tant de fois avais je pens d vous offrir quelques choses en signe
30. a plupart des solvants huiles min rales certaines dispersions Les rh ogrammes pr sentent l aspect suivant Figure II 5 les courbes des rh ogrammes T Mod le math matique tano cte E Nota pour un fluide newtonien on parle de viscosit absolue Page 19 CHAPITRE II Propri t s physicochimiques des fluides de forage II 2 5 2 Les fluides non newtoniens non lin aires Pour ces fluides la viscosit n est pas constante donc pour chaque couple rei correspond une valeur de 7 D s lors on parle de viscosit apparente II 2 5 3 Liquides rh ofluidifiants parfois appel es pseudo plastiques Figure 6 courbe de pseudo plastiques Ce type de comportement est de loin le plus fr quent Il concerne les dispersions de particules asym triques les polym res longues chaines en solution les ciments etc Mod le math matique aucune quation ne peut pr tendre venir bout de ce type de comportement l empirisme est roi c est pourquoi plusieurs mod les doivent tre essay s a Les mod les deux param tres Equation d Ostwald ou loi de puissance 1925 0 67 Ou K lecoefficient de consistance n lt 1 l indice de comportement qui traduit l cart avec le fluide newtonien Les limites de ce type de loi interviennent quand le mat riau pr sente des r gions de comportement newtonien l une faible vitesse de cisaillement et l autre forte vitesse de
31. ation d un film sur les parois du puits cake constitu par les additifs sp ciaux polym res Sp cifications L utilisation de ce type de boue est pr conis e pour remonter tous les d blais caract ristiques des polym res Cependant des m thodes d puration m canique sont indispensables pour liminer ces solides en surface dessableurs clay jecteurs etc Les fluides de forage conventionnels contiennent plus de 7 de solides en poids tandis que ce type contient de 1 7 Moins de 1 le forage est dit l eau claire 1 7 Vu la faible teneur en solides ce type de boue pr sente une meilleure stabilit vis vis des contaminants NaCl et CaSO4 moins d argiles Par contre on notera justement la difficult de pr server cette faible teneur lors du forage Les floculants ajout s g n ralement des polym res perdent aussi de leur efficacit en pr sence de teneurs lev es en NaCl Page 11 G n ralit s sur les fluides de forage Composition Citons par exemple celle de la boue aux polym res Fractions massiques pour 1m en eau de mer 1 8 Bio polvm res 4 kg Chlorure chromoue 1 2 EE 8 10 kg Bact ricides ceseieetee ern rr err roS 0 3 kg TOILES essences sn 5 kg ventuellement FCL et CMC Nota l utilisation excessive de polym res augmenterait la viscosit du fluide g nant par la suite la s dimentation de solid
32. boue pour La phase 875 3238 3376 m Viub3 Viub3 4 D ups Hut Page 50 PARTIE CALCUL Dua 95 0 2444 m Hip 3238 m Vins 151 83 m Via JUA D 4 Dia 8 202127 m 138 m Via 6 13 Via 1 2 Nuet VT4 Vres Vs 3 2 91 327 94 m 5 4 5 Calcul du volume de boue pour La phase 6 3376 4490 Vers Vua TN tub3 Virs Vua 4 Dui Diuba 7 0 1778 m Hiuba 3376 2590 top liner 12 19 5 Vi 157 96 m 786 m V up3 H upa Dass 95 0 2444 m Page 51 PARTIE CALCUL 2590 top liner V 121 44 m Vus JI A 0 5 Das 6 0 1524 m 1114 m Vas 25 39 m 166 33 m Vs Nur t Vs t Vies Vies 1 2 VuTs Vs 091 340 50 Apr s avoir pass en revue les diff rentes r les de boue il apparait n cessaire de connaitre Conclusion le model d coulement et les caract ristiques physique de boue C est pourquoi nous insistons sur les mesures de la boue l aide des diff rentes appareilles de mesure Gr ce ces r sultats nous pouvons voir que tout le type de besoin sp cifique des fluides de forage et de modifier les propri t s du changement au sol des propri t s des fluides de forage afin de produire des r sultats conomiqu
33. de 1 500 m puits plein Page 34 CHAPITRE CONTAMINATIONS ET CONVERSIONS DE BOUE cela suppose une densit maximum D que l on calcule en appliquant la m me formule que pr c demment I0 P 1 25 10 2 1500 Phyd pression max pour ne pas perdre 7 profondeur verticale totale D densit maintenir D 1 25 Avec une densit de boue de 1 25 le puits restera normalement plein La densit en circulation se situera entre 1 20 et 1 25 en tenant compte des pertes de charge dans l annulaire ce moment il sera peut tre possible de colmater les pertes par l un des moyens tudi s pr c demment pertes partielles Si le puits ne se remplit pas Cela suppose qu on a affaire une fracturation des fissures tr s importantes de la formation ou une cave Voici les diverses possibilit s qui restent e Forage l eau claire cela suppose des formations assez bien connues pour leur stabilit leur duret pas d argiles plastiques ni de risque d boulements ni de venues de gaz ou d huile L eau tant sous quelques aspects le meilleur fluide de forage beaucoup de compagnies sur certains champs adoptent syst matiquement cette m thode d s qu une perte totale se manifeste Elle a l avantage de ne pas faire perdre de temps au forage La pose d un casing avec cimentation en perte doit tre d cid e rapidement d s qu une certaine profondeur a t for e au dessous de ces pertes
34. de la rh ologie est li e l panouissement des polym res et bien s r la construction des premiers rh om tres II 2 2 D finition Etymologiquement la rh ologie est une science qui traite de l coulement des d formations et plus g n ralement de la viscosit des mat riaux sous l action de contraintes Elle est capable d int grer l tude des solides cependant il faut partir du fait que la notion de liquide recouvre aussi bien des fluides tr s liquides comme l eau les solvants organiques les solutions et les dispersions dilu es mais aussi des substances beaucoup plus visqueuses et consistantes l aspect p teux semi solide voire m me solide Malgr cela ce sont les m mes lois de comportement et les m mes grandeurs qui r gissent leurs coulements nonobstant le param tre temps Pour commencer il convient de d finir le mouvement de cisaillement qui est le type de mouvement mis uvre en rh ologie Qu est ce qu un mouvement de cisaillement Page 15 CHAPITRE II Propri t s physicochimiques des fluides de forage Nous prenant pour exemple le mouvement d un chantillon entre deux surfaces planes L une immobile l autre anim e d un d placement parall le l autre Ce mouvement id al s apparente celui de la peinture tal e la brosse sur un mur II 2 3 Sch ma du mouvement de cisaillement niveau de la couche Surface mobile avec la vitesse V limite
35. e fait le plus g nant et doit tre trait d abord En boue l huile ou inverse une telle venue est donc particuli rement dangereuse puisqu elle entraine la fois une augmentation n faste du rapport eau huile et une d gradation par le CO des mulsifiants alcalins IID 1 7 Huile Une venue de brut de la formation ou ce qui revient au m me un ajout volontaire de gas oil va entrainer dans une boue l eau une augmentation de la viscosit plastique et souvent une chute du filtrat En g n ral une mulsion de ce type huile dans eau se stabilise spontan ment gr ce la pr sence dans la boue de produits favorisant cette mulsion bentonite C M C Page 27 CHAPITRE CONTAMINATIONS ET CONVERSIONS DE BOUE III 2 CON VERSIONS ET CHANGEMENTS DE BOUE 2 1 Conversion Le passage d une boue l eau quelconque un autre type de boue se fait par traitement r gulier en forage et chelonn souvent sur plusieurs jours Dans ce genre de situation il ne s agit pas proprement parler de conversion Ce terme est plut t r serv au passage rapide d un type de boue l autre par traitement important sur quelques cycles Dans ce dernier cas il est difficile de pr coniser des r gles g n rales car les conditions initiales et finales peuvent varier l infini et doivent tre tudi es et confirm es par des pilot test pr alables en laboratoire L exemple concret d velopp ci dessous doit cep
36. e l installation de surface et une recherche des anomalies ventuelles 2 Pour les responsables du puits Les responsables du puits et en particulier le g ologue peuvent tirer des renseignements pr cieux des indications de niveaux Page 40 PARTIE CALCUL Suivant le type de perm abilit des r servoirs perm abilit matricielle ou perm abilit de fissures il peut se manifester des pertes partielles souvent instables dont il faudra tenir compte lors de l interpr tation ult rieure des tests et des logs lectriques valuation des zones envahies Les modifications de circuit et les manipulations sur le volume en circulation ajout de boue neuve mise en service de bassins diff rents etc entrainent des variations des mesures effectu es sur la boue temp rature surtout mais aussi conductivit fond gazeux dans certains cas Ces variations ne peuvent tre expliqu es que si les informations sur les diff rents niveaux sont claires et compl tes Pour faciliter l exploitation ult rieure l enregistrement des niveaux des bassins doit tre habill en notant avec le plus grand soin toutes ces modifications ou manipulations A noter que l absence de variation peut tre quelquefois un faux calme lorsque plusieurs facteurs jouent en sens inverse et annulent leurs effets b Variation des mesures Les variations de niveaux peuvent avoir des causes tr s diverses 1 Causes de surface L ajout de boue
37. endant permettre de d gager quelques principes et pr cautions respecter lors d op rations comparables 2 1 1 Boue l eau douce convertie en boue sal e satur e Cette conversion va tre r alis e par incorporation en un cycle de saumure satur e trait e l amidon et la chaux Une part importante de l ancienne boue sera donc ject e a Le rapport saumure boue douce sera d termin par des pilot test et pourra varier de 50 50 70 30 sera d autant plus lev que l argile est dans la boue douce plus calcique boue au gypse en particulier Concentration et r activit lev es de l argile sont aussi des facteurs d favorables Dans le cas d une boue douce peu ch re au m tre cube il y aura toujours int r t en garder le minimum b Une conversion dans le d couvert doit tre r alis e densit alcalinit et filtrat aussi constants que possible 2 2 Changements Les changements de boues consistent dans le remplacement total d une boue par une autre Pratiquement ce genre d op ration se r alise exclusivement dans un tubage juste apr s sa pose En voici deux exemples concrets Page 28 CHAPITRE CONTAMINATIONS ET CONVERSIONS DE BOUE 2 2 1 Boue sal e satur e remplac e par une boue douce 511 est exig que la salinit de la boue douce mise en place soit minimale les plus grandes pr cautions doivent tre prises pour liminer toute trace de sel dans le circu
38. ent plus dangereux dans de fines intercalations de sel et argile par exemple que dans un banc massif de sel la saturation du fluide de forage provoquera plus rarement des boulements Dans le cas de faibles contaminations 1l n existe aucun proc d pratique et conomique de diminution de la teneur en chlorures except bien entendu la dilution l eau douce Par ailleurs il n est pas possible de fixer une limite pr cise de r sistance au Na pour chaque type de boue puisque celle ci va d pendre essentiellement de la concentration et de la r sistivit des argiles pr sentes dans la boue Le seul traitement r ellement efficace consistera transformer notre fluide en fluides sal s satur s IID 1 3 Ciment Le reforge de ciment mis en place pour un tubage des pertes un side track etc se traduit par l apport de chaux contenue dans le ciment au moment de la prise 20 90 pour le classe G Cette chaux peut tre neutralis e par ajout de bicarbonate de soude des doses de 400 kg m de ciment reforer L ajout se fait directement au mixer ou en solution dans la boue Dans le cas de ciment dur l utilisation des dessableurs ou desilteurs permettra d liminer une part importante de particules de ciment qui sans cela sous l effet du rebroyage auraient peu peu relargu leur chaux et augment ainsi la dur e et l importance de la contamination IID 1 4 Gaz carbonique CO2 Le se rencontre quelq
39. enue Argile gonflante La boue mulsionn e inverse convient bien Formulation de la boue tableau VI 3 Gaz oil 0 59 Eau 0 25 m Versaquat mulsifiant 11 40 kg m Versawet mulsifiant 9 50 kg m 69 10 kg m Chaux 20 kg m NaCl 85 5 kg m Barite 353 kg m Page 43 PARTIE CALCUL Propri t s de la boue tableau VI 4 Densit 1 20 1 25 SG la t te de l Albien Viscosit fann 50 55 sec qt 150 F 16 22 Ibs 100 ft Low shear rate 150 F 8 13 Gel initial 12 16 Ibs 100 ft HT HP 250 F et 500 psi 0 78 Stabilit lectrique 400 Volts NaCl dans l eau 26 90 Alcalinit POM 2 2 cc s O IN H SO LGS en volume 5 H E 70 30 80 20 la fin de l intervalle La phase 127 2391 3238m Type de Boue relaxed versadril 80 20 But du choix Vu que le KOP se d clenche dans cette phase la boue doit assurer Une bonne lubrification et la d position d un cake mince et r sistant Une bonne stabilit des parois gt Un bon nettoyage de trou Page 44 PARTIE CALCUL Formulation de la boue tableau VI 5 Gaz oil Eau Versaquat mulsifiant Versawet mulsifiant VG 69 Chaux NaCl Barite Propri t s de la boue tableau VI 6 Densit Viscosit fann YP 150 F Low shear rate 150 F Gel initial HT HP 250 F et 500 psi Stabilit lectrique NaCl dans l eau Alcalinit
40. es Le calcul de volume est aussi le devoir de connaitre le montant tre utilis pour le processus de forage Page 52 CONCLUSION Nous pouvons d duire de tout cela c est que les fluides de forage sont des l ments primordiaux dans le processus de forage p trolier et les caract ristiques petro physiques des formations g ologiques Nous devons changer les propri t s des fluides de forage et d atteindre les r sultats conomiques et nous devons tenir compte du type et du volume de liquide n cessaire pour ce processus Formulation de fluide et endommagement Notre objectif tait de corr ler les r sultats globaux obtenus par la formulation compl te avec l endommagement induit par les additifs seuls Sur la base de nombreuses tudes r alis es que ce soit sur des roches mod les gr s de Berea ou sur des roches r elles l tude du colmatage induit par la formulation compl te des fluides ne permet pas de d celer de diff rences importantes de filtration et d endommagement Cependant la synth se des r sultats obtenus montre une diff rence des effets d un additif l autre et le fluide complet donne g n ralement des pourcentages d endommagement plus faibles comparativement aux additifs seuls Les aspects physico chimiques d velopp s permettent de d gager l influence de la composition chimique de la charge des mulsifiants de la nature et de la granulom trie des agents viscosifiants argiles organophiles et des
41. es en surface I 4 2 2 Les boues sal es Elles sont apparues fortuitement lors d un forage avec une boue base d eau douce et cela en traversant des formations salif res N anmoins cette auto saturation a caus des probl mes tels que de la bentonite accroissement des viscosit s importants cavages et boulements On a par ces probl mes en formulant des boues sp cifiques aux milieux sal s et alcalins en ajoutant du NaCl diff rentes concentrations imitant ainsi la salinit situ Et entre autres en rempla ant la bentonite par d autres colloides notamment la septiolite et l atapulgite stables en milieux sal s On classe les boues sal es en deux cat gories 4 2 2 1 Boue sal e non satur e Pr sentant une teneur en NaCl de 25 150 g l L eau de base utilis e en g n ral est celle du gisement Cela dans l exploration des puits protection des formations Ceci dit l orientation actuelle nous am ne aux boues l eau de mer Page 12 G n ralit s sur les fluides de forage Composition de l eau de mer Tableau I 1 composition de l eau de mer PPM 10440 375 1270 410 18 970 2790 I 4 2 2 2 Boue sal e satur e La teneur en NaCl est de l ordre de 320 g l Elle est utilis e lors du forage des sels massifs ou des marnes tr s peu dispersibles contenant d importantes quantit s de sels Actuellement ce type de boue est peu utilis
42. et perm ables une pression hydrostatique sup rieure la pression de gisement peut nuire la future mise en production I 3 13 Corrosion et usure du mat riel La boue peut acc l rer l usure du mat riel de sondage par une action m canique si elle contient des mat riaux abrasifs Elle peut aussi tre corrosive par une action lectrolytique due un d s quilibre chimique 1 3 14 Toxicit et s curit La boue de forage ne devra pas pr senter de danger pour la sant du personnel Elle ne devra pas non plus cr er de risques d incendie tout particuli rement dans le cas d utilisation de boues base d huile I 4 LES TYPES DE FLUIDES DE FORAGE I 4 1 Les fluides de forage gazeux La phase continue de ces fluides est constitu e par du gaz qui peut tre de l air du gaz naturel de la mousse ou du brouillard Notamment m lang e avec des proportions d eau provenant des formations ou ajout es intentionnellement Diff rents fluides gazeux sont commun ment utilis s de sorte qu on distingue Le forage lair Le forage la mousse Le forage la boue a r e Page 7 G n ralit s sur les fluides de forage I 4 1 1 Le forage l air C est en 1950 lors du d veloppement du champ gazier de San Juan Etats Unis que le forage l air d buta suite aux mauvaises caract ristiques p trophysiques rencontr es sur site p
43. eut proposer Remonter l outil au jour et descendre tiges nues au droit des pertes Fabriquer un petit volume de boue le volume sera choisi en fonction de la hauteur qu il repr sente au droit des pertes contenant 200 kg m de colmatants de toutes natures par exemple 75 kg de colmatants fins des trois cat gories granuleux fibreux lamellaires 75 kg de colmatants moyens des trois cat gories 50 kg de colmatants grossiers des trois cat gories e njgecter avec les tiges le volume ainsi pr par et chasser avec un volume de boue correspondant au volume des tiges Remonter les tiges au dessus de la c te pr sum e des pertes et tablir une circulation tout en surveillant les niveaux des bassins 51 les niveaux sont stables descendre un outil et forer Sinon r p ter la derni re op ration de colmatage ou mettre en oeuvre l un des proc d s dont on parlera plus loin Remarques e 51 s agit de pertes de surface moins de 500 m l on a affaire des terrains non consolid s il est recommand de conserver une densit aussi basse que possible une viscosit et des gels lev s e Sil sagit de pertes profondeur moyenne ou lev e on peut penser qu il est pr f rable de ne pas abaisser la densit de la boue afin de ne pas modifier l tat d quilibre de pression cr entre les zones for es et la colonne de boue possibilit de pr sence d argiles plastiques Page 33 CHAPITRE
44. ils le temps de man uvre en un mot les performances du forage Un filtrat lev augmente la vitesse d avancement Les tr s faibles viscosit s sont aussi un facteur favorable la p n tration des outils I 3 9 Entrainement de l outil Dans le cas du turboforage la boue entraine la turbine en rotation Cette fonction l amenant passer travers une s rie d vents et mettre en mouvement les aubages implique certaines caract ristiques et rend impossible ou tr s d licat l utilisation de certains produits colmatants 1 3 10 Diminution du poids apparent du mat riel de sondage Bien que ce soit beaucoup plus une cons quence qu une fonction la pr sence d un fluide d une certaine densit dans le puits permet de diminuer le poids apparent du mat riel de sondage garniture de forage et tubages ceci permet de r duire la puissance exig e au levage 1 3 11 Apport de renseignements sur le sondage La boue permet d obtenir des renseignements permanents sur l volution des formations et fluides rencontr s Ces renseignements sont obtenus par Page 6 G n ralit s sur les fluides de forage les cuttings remont s par la circulation de boue l volution des caract ristiques physiques et ou chimiques de la boue la d tection des gaz ou autres fluides m lang s la boue 1 3 12 Contamination des formations productrices La pr sence de la boue au droit des formations poreuses
45. ion 2 22 3 182244 123289 unii tee 02 D JJ A AJ Ch Ch CN CN CN NNNNA A m m II 2 3 Sch ma du mouvement de cisaillement 0 I 2 5 du modele die a vitesse de cisaill ment b La contrainte de cisaillement 2 24 ek VISCOSIT cyDarmrque Ns 2 4 2 e eene EM E 11068 TE e TE EE EEN 2 5 2 Les fluides non newtoniens non lin aires II 2 5 3 Liquides rh ofluidifiants parfois appel es pseudo plastiques A Les modeles deux eene ioo a Dux aS mr ir Eq TEA D Mod les trois E c yModele aqudtre parametres PETUNT 294 Eiguidesth c paississant rei ooa Ie Neon oT eite uus A 11 25 95 ques 14884 685255 a Liquide plastique id al ou liquide de Bingham by S ERU UD Utd Ne II 2 5 6 Les liquides thixotropes CHAPITRE III RL IID
46. it en solution eau chlorur e calcique IID 1 1 Anhydrite Gypse Ca S04 La contamination r sulte ici de l apport d ion sulfate surtout g nant pour les caract ristiques rh ologiques et d ion calcium Ce dernier est beaucoup plus nocif puisqu en exc s 11 peut rendre instable les colloides organiques et d placer l quilibre change de cation dans l argile Filtrat et rh ologie seront donc ainsi perturb s Cette contamination par le calcium va tre trait e par e ajout de produit pr cipitant le calcium principalement des carbonates e diminution de la solubilit du Ca en augmentant le pH e ajout de colloides qui vont prot ger l argile par maintien dans le filtrat et dans la boue d un quilibre 10nique e conversion en boue calcique N B Les boues sal es satur es ou l argile sont par d finition sous forme essentiellement sodique restent insensibles aux variations de calcium soluble puisque celui ci est presque toujours en quantit n gligeable par rapport au sodium 1 2 Sel Na Le sel peut se pr senter sous la forme soit d inclusions dans les argiles soit de venues d eau sal e soit de bancs plus ou moins massifs Dans ce dernier cas le maintien d une g om trie correcte des parois impose la conversion en boue sal e satur e m me si la boue semble pouvoir r sister facilement la contamination Page 25 CHAPITRE CONTAMINATIONS ET CONVERSIONS DE BOUE Le cavage est finalem
47. it et le puits Par exemple apr s reforge du ciment dans le tubage avec l ancienne boue sal e cette boue est chass e avec de l eau et ject e Le puits est donc enti rement rinc l eau Tous les bassins sont vid s et nettoy s tous les refoulements et aspirations sont rinc s l eau douce Malgr tout cela il reste encore suffisamment de sel dans le circuit pour lever la salinit de la boue douce mise en place ensuite jusqu 10 ou 15 g l Si cette valeur est jug e excessive il devient alors n cessaire d une part de d monter et nettoyer toutes les aspirations et d autre part d intercaler au moment du changement de boue entre la boue douce neuve et l eau de rin age du puits un bouchon important d eau douce ou mieux de boue visqueuse 2 2 2 Boue l eau remplac e par boue mulsion inverse Les boues mulsion inverse supportent bien de faibles contaminations par l eau et il suffit dans la majorit des cas de pr voir dans la boue neuve un l ger exc s d huile et d mulsifiants qui sera compens par une pollution in vitable de la boue l eau remplacer Cette pollution sera limit e au maximum par un nettoyage soign de tous les bassins une purge au gas oil de tous les refoulements et aspirations sans oublier les dessableurs une condamnation des circuits reli s aux bassins de stockage d eau Le changement devra se faire dans un trou tub La boue sera inject e dans
48. le rh ogramme Q est ensuite calcul e point par point et LnQ en fonction de la vitesse de cisaillement permet d acc der B c Mod le quatre param tres Vu la multitude des mod les on ne citera que le mod le de Cross 7 51 1 C amp 2 5 4 Liquides rh o paississant Figure II 8 Courbe de Liquides rh o paississant Ce comportement est beaucoup moins fr quent Il concerne les dispersions les solutions d amidon sable mouill et compact et certaines huiles polym riques Certains de ces Page 22 CHAPITRE II Propri t s physicochimiques des fluides de forage produits sont dilatant ce qui signifi que soumis une d formation leur volume augmentent d o l appellation paississant En tout cas les causes ne sont pas toutes lucid es entre autres augmentation du volume libre entre les particules lors de l augmentation du gradient de vitesse Mod le une loi de puissance avec gt 1 2 5 5 Liquides plastiques Figure II 9 Courbe de Liquides plastiques Ce dernier nous indique qu il y a coulement qu partir d une certaine valeur de contrainte Te En effet au repos les particules du liquide sont imbriqu es dans une structure tridimensionnelle rigide flocul es Le seuil d coulement correspond l nergie n cessaire pour les s parer On distingue deux types de liquides plastiques a Liquide plastique id al ou liquide de Bingham
49. me du B D O e Pompage ensuite du B D O e Pompage d un bouchon de queue dont le volume sera d termin comme le bouchon de t te e D placement de ce m lange avec de la boue l eau ou de l eau jusqu ce que le B D O arrive au bas des tiges soit e volume chasse volume tiges vol vol bouchon de queue Page 36 CHAPITRE CONTAMINATIONS ET CONVERSIONS DE BOUE e Fermeture des B O P On chasse le B D O des tiges en pompant un volume au moins gal au volume B D O et en m me temps on pompe dans l annulaire un d bit de l ordre du 1 4 du d bit Page 37 PARTIE CALCUL 1 LES APPAREILLES DE MESURE 1 1 VISCOSIMETRE MARSH A Principe C est un appareil du type statique On mesure le temps en secondes que met une certaine quantit de boue pour s couler travers l ajutage de l appareil qui n est autre qu un entonnoir normalis La boue s coule dans un godet gradu Figure VI 1 Viscosim tre MARSH 1 2 DENSIMETRE Analogue celui de la balance romaine Figure VI 2 Densim tre Page 38 PARTIE CALCUL 1 2 Mode d emploi Remplir le godet de boue mesurer Mettre le couvercle et vacuer l exc s de boue qui sort par le trou central du couvercle pr vu cet effet Nettoyer l eau et s cher en prenant soin de maintenir le trou du couvercle obstru en permanence Placer les couteaux du fl au dans le porte couteau du socle
50. mour sans mesure que vous me portez et dans lequel j ai baign depuis ma tendre enfance y aurais je 44 Sans vous Mes freres et mes saeurs je vous r serve toujours une place dans et mes pens es vous ensuite car jai appris avec vous et gr ce d vous jusqu aux moindres de la vie Je d die cette these d a m moire de ma grand mere toute la famille MOUANNZ Je d die ce travail gatement mon encadreur qu furet pour l exemple e conseil et Le soutien MES reconnaissances d tous mes enseignants gui SANS m nage mont appris des choses qui me serviront sans doute toute ma vie ISTE SURE TUE UNS 2 AN isa gain gl Ce pales ule casa Ash Jl 5 JI ja D s Gil ga s la jui AG dialidal 1 R sum Les fluides de forage est l l ment cl dans les forages p troliers et en fonction de la terre excav e creus la terre g rable Temp rature et humidit nous devons nous changer les propri t s de quelques unes des caract ristiques de cette tude seront concentrer notre recherche sur ces propri t s et la facon de les changer et le cycle de fluides de forage pour le forage de puits Mots cl s Fluides de forage Abstract Drilling fluids 18 the key element in petroleum drilling and depending on soil excavated dug earth ma
51. nageable Temperature and humidity we must we change the properties of some of the characteristics of this study will focus our research on these properties and how to change them and the cycle of drilling fluids for drilling well Keys word Drilling fluids SOMMAIRE Introduction CHAPIRE I I 1 D finition des fluides de forage I 2 Le cycle de la boue sur un site de forage eegene IS EE ee TR E 13 2 Maintien des d blais en suspension 2 4 1 3 3 S dimentation des d blais fins en surface 2 I 3 4 Refroidissement et lubrification de l outil et du train de sonde 1 3 5 Pr vention du cavage et des resserrements des parois du puits 1 3 6 Depot d un cake imperm able eee nereee vos prx uS EUER S HE Ur FOYERS FR SU Ted ER 1 3 7 Pr vention des venues d eau de gaz ou d huile I 3 8 Augmentation de la vitesse 185 9 BinBametuenbde ERE NEP I 3 10 Diminution du poids apparent du mat riel de sondage 1 3 11 Apport de renseignements sur le sondage I 3 12 Contamination des formations productrices 1 3 13
52. nsionnel Position de toutes les particules instemps to LER A E Lieu de toutes les particules la date figure II 2 vitesse de cisaillement du gm de Au fait elles sont li es de la sorte 24 du 4 du E dv dt dtde dedt de Nota si la courbe en pointill s est un segment de droite ne d pend pas de e mais seulement du temps t b La contrainte de cisaillement 51 on admet le fait que deux couches en contact se d placent l une par rapport l autre alors une force de frottement en r sultera tangentiellement leur surfaces Il s agit d une force de cisaillement Page 17 CHAPITRE II Propri t s physicochimiques des fluides de forage Vi Vi D exerce sur une force dF qui tend acc l rer 9 D apr s le principe des actions r ciproques exerce sur une force dF qui tend a freiner Surfaces 45 Figure II 3 La contrainte de cisaillement Ces forces d pendent de la surface consid r e D s lors On est amen d finir la contrainte de cisaillement par T dS c N m Pa La contrainte de cisaillement malgr qu elle soit d finie en tout point du mat riau elle varie d une couche l autre bien qu elle soit constante sur la m me couche Remarque Les mouvements de cisaillement sont r alis s avec des rh om tres qui en r alit produisent un mouvement rotatif cylindres coaxiaux c ne plan
53. o 1 40 Page 30 CHAPITRE CONTAMINATIONS ET CONVERSIONS DE BOUE 1 40 1 30 _ 01 _ X 4200 7140 4200 53 150 Il faut ajouter 150 kg de baryte 1 m de boue pour augmenter la densit du fluide de 1 30 1 40 Tonnage de baryte ajouter dans le circuit sur un ou plusieurs cycles 150 150 22 500 kg Avant d entreprendre le barytage 1l est n cessaire de s assurer qu il y a suffisamment de place dans les bassins pour supporter l augmentation de volume due la baryte 22 500 soit volume de baryte 5 350 1 soit 5 35 m 2 Remarques e Si nest pas s r de la densit de la baryte il y a lieu de minorer la quantit th orique dau moins 5 90 de v rifier la densit obtenue avec cette quantit et d ajuster ventuellement la densit 1 n cessaire Une augmentation de densit de plus de 20 points provoquera une hausse de viscosit du fait de l augmentation m me de la teneur en solides Il est recommand de fluidifier la boue avant d entreprendre l alourdissement 1 4 BOUCHONS DE COLMATANTS PERTES 4 1 Les pertes de circulation Elles se manifestent par une baisse du niveau de boue dans les bassins c est dire par un d bit de boue la sortie du puits inf rieur au d bit de pompage dans les tiges 51 cela se produit il y a lieu avant tout de v rifier que les pertes de boues ne proviennent pas d une fausse man uvre en surface e pertes aux
54. orage des diff rentes phases La phase 26 0 488m Type de boue La section 26 est pr vue d tre for e avec une boue base d eau bentonitique de d marrage de type drill water PHB spud mud gel lev et de densit la plus basse possible 1 08 SG But du choix La boue bentonitique pr sente les avantages suivants gt S infiltre entre les grains de sable et forme un cake interne provoquant la solidification des parois de trou dont le but est de minimiser les pertes gt Faible pression hydrostatique et bonnes caract ristiques rh ologiques ce qui donne respectivement moins de perte et bon nettoyage du trou gt Co t n gligeable environ 400 DA pour le m Formulation de la boue tableau VI 1 Bentonite ocma 770 100 kg m Sode caustique NaOH 1 5 kg m Carbonates de sodium 0 7 kg m maintenir lt 400 mg Polysal 5 kg m la fin de l intervalle Page 42 PARTIE CALCUL Propri t s de la boue tableau VI 2 Densit 1 08 SG avant d atteindre les tamis Viscosit fann 60 80 sec qt YP 40 60 Ibs 100ft Gels 10 sec 1Omin 20 40 Ibs 100 ft Filtrat API 30cc s et lt 20cc s au dessous de tubage pH 9 5 10 La phase 16 488 2391m e Type de Boue relaxed versadril 70 30 OBM La boue est de type mulsionn inverse filtrat rel ch But du choix Vu les probl mes rencontr s lors du forage de cette phase Coincement V
55. orosit perm abilit et faibles pressions De part la r solution compliqu e voire impossible des probl mes rencontr s lors du forage aux boues conventionnelles tels que Leforage des zones perte de circulation totale r p t es Leforage des couches productrices eau huile gaz faibles pressions Et du fait que l air poss de une basse densit les formations travers es subiront une d compression totale Cela engendrera une d tection rapide de la pr sence d ventuels hydrocarbures un prix de revient plus bas 1 4 1 2 Le forage la mousse Les mousses sont des dispersions d un volume relativement important de gaz dans un volume relativement faible de liquide Plus compacte sera la mousse de forage meilleur sera le curage Ce proc d est utilis lorsque le forage l air est impossible Suite aux fractures ou la constitution en sables mal consolid s haute perm abilit des formations travers es Elle pr sente l avantage d une faible pression hydrostatique au fond et d une diminution des risques de gonflement ou d boulement par lavage des formations Une bonne stabilit en pression est ainsi not e Jusqu 200 bars I 4 1 3 Le forage la boue a r e Le forage la boue a r e est pr conis afin d viter les pertes de circulation et ventuellement pour avoir un fluide plus l ger Selon la pr dominance de la boue ou de l air deux fluides seront g n r
56. our tre rejet s En fonction des imp ratifs environnementaux notamment ils peuvent tre lav s avant leur rejet Une partie des d blais est pr lev e pour tre examin e par des g ologues afin d tudier les propri t s des roches souterraines pr sentes au fond du puits Page 2 CHAPITRE I G n ralit s sur les fluides de forage Conduite de refoulement Colonne montante Pompes boue K lexible d injection T te d injection Tige d entrainement Mixeur Tube fontaine Obturateurs Dessableu Tube goulotte arniture de forage Dutil de forage Bourbier Bacs boue Tamis vibrants Fig I 1 Circuit de boue Page 3 G n ralit s sur les fluides de forage I 3 ROLE DE LA BOUE Les boues de forage doivent avoir les propri t s leur permettant d optimiser les fonctions suivantes gt nettoyage du puits gt maintien des d blais en suspension gt Ss dimentation des d blais fins en surface gt refroidissement et lubrification de l outil et du train de sonde gt pr vention du cavage et des resserrements des parois du puits gt d p t d un cake imperm able Pr vention des venues d eau de gaz ou d huile gt augmentation de la vitesse d avancement gt entra nement de l outil gt diminution du poids apparent du mat riel de sondage gt apport de renseignements sur le sondage gt contamination des formations productrices gt
57. par cons quent son boulement d o la n cessit de contr ler ce volume de filtrat par l ajout d additifs chimiques appel s r ducteurs de filtrat qui sont dans la plupart du temps des polym res polysaccharides Page 14 PROPAIETES PHYSICOCHIMIQUES DES FLUIDES DE FORAGE CHAPITRE II Propri t s physicochimiques des fluides de forage II Propri t s physicochimiques des fluides de forage II 1 Introduction On d signe par propri t s physicochimiques les caract ristiques d pendant de la structure du fluide c est dire les relations qui existent entre le liquide de base les compos s dissous et les particules solides en suspension Ajout cela le comportement du syst me entier vis vis du milieu environnant formation arriv es d eaux etc Pour cela on se doit d essayer de porter quelques claircissements et d finitions r gissant ces caract ristiques Etant des suspensions colloidales les boues de forage poss dent toutes les caract ristiques de ces derni res N anmoins le boueur ne se pr occupera que de quelques unes dont il doit assurer le contr le Deux parmi celles ci sont particuli rement importantes H Caract ristiques rh ologiques Caract ristiques de filtration II 2Rh ologie et formulation II 2 1Historique Rh ologie Mot cr e au Etats Unis en 1929 par Eug ne Cook BINGHAM 1878 1945 L mergence
58. r ducteurs de filtrat Globalement les fluides OBM sont moins endommageant que les WBM et l optimisation de la dimension des solides pr sents dans la formulation permet la r duction de cet endommagement La mod lisation pour pr voir l endommagement montre que le cake form permet de r duire cet endommagement l augmentation de son paisseur en fonction du temps confirme en effet la r duction de l invasion de la roche Les courbes d invasion obtenues par le mod le donnent un apercu sur la vitesse d infiltration et sur la tendance au changement de la saturation de la roche par le fluide L allure des figures de variation de l paisseur du cake en fonction du temps perm abilit fixe confirme cette tendance d j obtenue par d autres travaux Bibliographie 1 D ABID Etude de synth se sur les fluides de forage Rapport N 419 94 CRD Boumerd s 1995 2 C GARCIA P PARIGO Boue de forage Institut Fran ais du p trole Edition Technip 1968 3 G DE LAMBALLERIE Boue base d huile Collection colloque et s minaires VOL 9 pp 71 I F P Edition Technip 1966 I D F Product Data Manual 1988 4 H MORSLI AIR DRILLING Eighth Arab Petrolium Congres Alger 1972 5 SNEA P D partement Forage Le Forage l air 1979 Chambre Syndicale de la recherche et de la production du p trole et du gaz naturel Manuel pratique des fluides de forage Edition Technip 1969
59. s que le trou conserve un diam tre voisin du diam tre nominal de l outil Le cavage est caus par des boulements par la dissolution du sel par la dispersion des argiles par une rosion due la circulation de la boue au droit des formations fragiles etc Les resserrements ont souvent pour cause une insuffisance de la pression hydrostatique de la colonne de boue qui ne peut quilibrer la pression des roches I 3 6 D p t d un cake imperm able La filtration dans les formations perm ables d une partie de la phase liquide de la boue cr e un film sur les parois du sondage ce film est appel cake Le d p t du cake permet de consolider et de r duire la perm abilit des parois du puits Page 5 G n ralit s sur les fluides de forage 1 3 7 Pr vention des venues d eau de gaz ou d huile Afin d viter le d bit dans le sondage des fluides contenus dans les r servoirs rencontr s en cours de forage la boue doit exercer une pression hydrostatique suffisante pour quilibrer les pressions de gisement La pression hydrostatique souhait e est maintenue en ajustant la densit entre des valeurs maximum et minimum I 3 8 Augmentation de la vitesse d avancement Au m me titre que le poids sur l outil la vitesse de rotation et le d bit du fluide le choix du type et les caract ristiques de la boue conditionnent les vitesses d avancement instantan es la dur e de vie des out
60. sid r es comme base pour la formulation de la boue douce N anmoins selon le cas de la travers e ou non des formations plus au moins r actives comme les terrains argileux ou tr s dispersibles la stabilit de ces m mes caract ristiques deviendra des plus difficile contr ler G n ralement le pourcentage n cessaire en bentonite varie de 3 10 en poids 4 2 1 1 Principaux types de boues douces Selon les diff rents traitements appliqu s la boue bentonitique simple afin de stabiliser ou encore contr ler ses caract ristiques au cours du forage une classification en r sulte suivant la nature des compos s ajout s pour la traiter Boues douces simplifi es Boues douces au lignosulphonate de ferrochrome Boues calciques Boues de forage faible teneur en solides Page 9 G n ralit s sur les fluides de forage A Boue douce simplifi e Elle est utilis e pour les faibles et moyennes profondeurs poss dant des caract ristiques rh ologiques lev es et un filtrat relativement faible En g n ral ces boues couvrent les boues bentonitiques Notons que selon les traitements en agents r ducteurs de filtrat d am liorer l aspect fluidifiant de la boue une autre classification en d coulera gt Boue bentonitique trait e la carbom thyl cellulose Elle est utilis e pour le forage des terrains perm ables
61. tamis vibrants e vanne mal ferm e e fuite d un bassin etc On distingue les PERTES PARTIELLES et les PERTES TOTALES L valuation de celles ci se fera en dynamique et en statique Page 31 CHAPITRE CONTAMINATIONS ET CONVERSIONS DE BOUE Les pertes sont PARTIELLES lorsqu une partie seulement du volume pomp dans le puits revient dans les bassins apr s passage dans le puits celui ci restant plein durant les arr ts de pompage Les pertes sont TOTALES lorsqu il n y a pas de retour la goulotte et que le puits se vide partiellement ou totalement durant les arr ts de pompage 4 2 Pertes partielles Certaines pertes peuvent tre attendues notamment dans les forages de d veloppement Dans ce cas il est possible de pr traiter toute la boue du circuit avec 5 10 kg par m de colmatants fins passant au travers des tamis avant de p n trer dans la zone pertes pr sum es Dans ce cas pr voir la taille des colmatants en fonction des duses de l outil afin de faciliter le passage des colmatants D s qu une perte partielle est constat e en forage 51 la nature de la boue son prix de revient le stock de produits de fabrication sur le chantier et la vitesse de fabrication permettent de maintenir un volume suffisant dans les bassins 11 est presque toujours pr f rable de poursuivre le forage car tr s fr quemment on assiste un auto colmatage de la formation par les d blais au fur et mesure que l ou
62. til s loigne de la zone pertes Tout en fabriquant ajouter dans la boue de circulation des colmatants fins ou moyens suivant l importance des pertes de pr f rence par le mixer pour une meilleure dispersion dans la boue sans risque d obstruer les duses de l outil est conseill d utiliser en les alternant les produits granuleux fibreux et lamellaires lesquels forment une trame s il s agit de pertes par fissures ouvertes Dans la mesure du possible 1l est pr f rable de ne pas by passer les vibrateurs pour les raisons suivantes Les colmatants qui remontent sont ceux qui n ont pas t retenus pour le colmatage en raison de leur calibre ou de leur nature En observant ceux ci on se fait une id e plus pr cise des colmatants utiles dans le cas consid r surveillance g ologique est particuli rement pr cieuse dans la travers e des zones pertes 1l est donc int ressant d avoir des d blais examiner Page 32 CHAPITRE CONTAMINATIONS ET CONVERSIONS DE BOUE Le by pass des vibrateurs provoque le retour des d blais dans les bassins ce qui est viter nettoyage ult rieur des bassins passage des d blais dans les pompes 51 la nature de la boue son prix de revient le stock des produits de fabrication sur le chantier et la vitesse de fabrication ne permettent pas de maintenir un volume suffisant dans les bassins pour poursuivre le forage voici ce que l on p
63. tres le premier chapitre comprend des g n ralit s sur les fluides de forage soit dans la seconde nous tudierons les propri t s physiques de ces fluides et dans le troisi me nous allons tudier la contamination des fluides et un changement En fin dans la quatri me nous allons calculer les volumes de fluide ajout e et nous fournissons des esp ces adapt es chaque c t du puits for e GENFRALITFS SUR LES JLUIDES DE JORAGT G n ralit s sur les fluides de forage L1 D finition des fluides de forage Le fluide de forage appel aussi boue de forage est un syst me compos de diff rents constituants liquides eau huile et ou gazeux air ou gaz naturel contenant en suspension d autres additifs min raux et organiques argiles polym res tensioactifs d blais ciments Le fluide de forage tait d j pr sent 1933 lors du premier Congr s Mondial du P trole o il a fait l objet de cinq communications Darley et Gray 1988 Le premier trait sur les fluides de forage a t publi en 1936 par Evans et Reid En 1979 l American Petroleum Institute API d finit le fluide de forage comme un fluide en circulation continue durant toute la dur e du forage aussi bien dans le sondage qu en surface Le fluide est pr par dans des bacs boues il est inject l int rieur des tiges jusqu l outil d o il remonte dans l annulaire charg des d blais form s au front
64. uefois seul mais le plus souvent associ de l eau telle l eau chlorur e calcique d Hassi Messaoud Apr s d gazage de la boue par passage dans un d gazeur ou brassage et repos dans un bassin l alcalinit d truite doit tre r tablie par traitement la soude ou la chaux suivant le type de boue y compris les boues mulsion inverse III 1 5 Hydrog ne sulfur HS Cette contamination extr mement dangereuse pour l homme se traite en principe par ajout de soude et de produit sp cifique base de zinc qui vont pr cipiter le soufre Une Page 26 CHAPITRE CONTAMINATIONS ET CONVERSIONS DE BOUE attention particuli re sera port e ce genre de contamination compte tenu de sa dangerosit III 1 6 Eau Une venue d eau douce n est un contaminant au sens strict que pour les boues mulsionn es inverses Le seul traitement consiste ramener le rapport eau huile la valeur prescrite par ajout d huile en maintenant constante la teneur en mulsifiants Les venues d eau sal es Na quivalentes une contamination par le sel se traitent comme telles faut noter que dans le cas de gisement faible perm abilit il peut y avoir contamination par osmose sans d bit r el d eau ni augmentation du volume Plus complexes sont les contaminations par l eau chlorur e calcique Ca C15 du Sahara car celle ci contient en plus du CO en boue sal e satur e c est ce dernier qui est tout compt
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