COURS de WIRELINE [PDF]

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COURS de WIRELINE PRELIMINAIRES Définition d’un puits Un puits sert à mettre en liaison le fond à la surface, il permet principalement de ramener l’effluent (mélange d’hydrocarbures et d’eau) du gisement aux installations de surface dans lesquelles il sera traité ultérieurement pour répondre aux spécifications commerciales.

Constitution d’un puits Un puits se décompose en deux sous-ensembles élémentaires qui sont :  

Les équipements de fond (casings (cuvelages), complétion) Les équipements de surface (la tête de puits (wellhead), christmastree)

Types de puits Il existe différents types de puits :   

Les puits producteurs : Ils véhiculent l’effluent du fond à la surface Les puits injecteurs : ce sont des puits dans lesquels on injecte soit l’eau ou le gaz pour maintenir la pression du réservoir Les puits témoins : Ils permettent le contrôle de certains paramètres du réservoir.

Les principaux moyens d’activation d’un puits Les causes sont multiples mais on retiendra principalement la baisse de la pression statique du réservoir ou l’augmentation du BSW (pourcentage d’eau dans l’effluent) de manière importante par venue d’eau d’injection ou d’eau de formation.

I-

INTRODUCTION

A un certain moment dans la vie de tous les puits de pétrole et de gaz, les pièces nécessiteront l’entretien, la réparation ou le remplacement, l’on cherchera à connaitre l’évolution de l’état du puits et du gisement ou encore de maintenir ou d’adapter le puits pour qu’il soit toujours dans les conditions d’utilisation aussi parfaite que possible ; et quand cela arrive les opérateurs se tournent vers les spécialistes d’intervention. Les interventions se divisent en deux catégories : légères et lourdes. Les interventions légères sont des interventions

La méthode de base d’intervention sur les puits en pression pendant leur exploitation est le travail au câble. Ce câble peut être simple ou électrique. 1 Definition du wireline Le wireline ou travail au câble c’est l’ensemble des opérations qui consistent à intervenir dans un puits en utilisant les outils qui sont manœuvrés depuis la surface à travers un câble. II-

Principe et domaine d’application

Le travail au câble est une technique qui permet d’intervenir dans les puits en exploitation en utilisant une ligne en fil d’acier pour introduire, descendre, placer, repêcher dans le tubing les outils et instruments de mesure nécessaires à une exploitation rationnelle. Les avantages de cette technique sont les suivants : 

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Intervention dans le tubing sans tuer le puits grâce à un SAS raccordé à la tête de puits, les opérations peuvent se dérouler sous pression voire même sans arrêter la production Rapidité d’exécution grâce à un matériel léger, très mobile, mis en œuvre par deux ou trois opérateurs spécialisés

Elle présente toutefois un certain nombre de limitations :   

III         IV-

Le travail demande un personnel très qualifié Le travail est très hasardeux dans les puits fortement déviés, chargés en sable ou avec effluent visqueux Les possibilités offertes par le câble sont limitées (le câble ne peut travailler qu’en traction et à un niveau très modéré, pas de rotation ou de circulation possible). Conditions affectant le travail au câble La corrosion du tubing La présence des sédiments dans le puits Profil de puits La pression Diamètre du tubing Viscosité du fluide dans le puits Conception des équipements dans le puits Température Type de câbles et ses spécifications Operations de travail au câble

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Contrôle et nettoyage du tubing ou du fond du puits (diamètre intérieur, corrosion, encrassement, sédiments,…) Operations de mesure (enregistrement des pressions et températures de fond, échantillonnage, repérage d’interface, diagraphies de production ou welllogging,…) Mise en place d’outils dans le puits (pose de vanne de sécurité, de packers, de duse de fond, de bouchons ou plugs,..) Fishing ou repêchage des outils du puits La perforation du réservoir pour faire monter l’effluent a la surface.

Le wireline nous donne des informations et des données en temps réel et la commande des outils se fait depuis la cabine, par contre avec le slickline les informations et les données ne sont pas en temps réel et les outils ne sont pas commandés directement depuis la cabine, ceux-ci sont plutôt dotées des mémoires programmables dont le temps d’activation est programmé par rapport à la profondeur. V-

Types de câbles

On distingue généralement quatre types de câblesà savoir :    

Le câble lisse (slickline) Le câble toronné (braided line) Le câble avec un seul conducteur électrique Le câble avec plusieurs conducteurs électriques

NB :L’API (American petroleum institute) recommande que la traction maximale soit limitée à 50% de la résistance à la rupture de câble. Chaque câble possède un SWL (SafeWorkingLoad) qui est la valeur du poids limite que peut supporter le câble. Au-delà de cette valeur le câble se coupe Notation du câble : 1- 0,25 P

; 2- 0.250 KP

1 représente le nombre de conducteurs électrique 0.25 représente le diamètre du câble P représente le type de matériau 2 représente deux conducteurs électriques 0.250 représente le diamètre du câble K représente le type d’isolant P représente le type de matériau

VI- EQUIPEMENTS DE SURFACE WIRELINE a) Line wiper ou essuie cable :  Il peut être étanche quand le câble est en statique ou bien après que l’étanchéité de la graisse ait été restaurée  Il peut être utilisé aussi pour nettoyer les excès de graisse ou d’effluent sur le câble quand celui est remonté hors du puits. b) Stuffing box ou presse etoupe : C’est un équipement situé à l’extrémité supérieure du SAS ou lubricator ou riser. il permet le passage du câble en assurant l’étanchéité. Il joue le rôle de barrière secondaire au cas où la graisse qui est la barrière primaire lors d’un job wireline cesse d’être pompée dans le flowtube (tubes d’écoulement). Cet équipement ne peut être activé que lorsque le câble est en statique (winch arrêté) pour éviter la rupture du câble c) Flow tubes ou tubes d’écoulement : Tubes a l’intérieur duquel la graisse qui constitue la première barrière lors d’un job wireline est pompée au travers du SPCS d) SPCS (surface pressure control system) : cet équipement est composé des commandes hydrauliques pour manipuler le wireline valve, le tool trap, le tool catcher, le stuffing box, le line wiper ainsi que du système d’injection de la graisse lors d’une intervention wireline. e) Ball check valve ou clapet anti retour : il empêche l’effluent de remonter vers la surface en cas de rupture du câble. Quand le câble est à l’intérieure du puits, la bille est positionnée sur le coté, en cas de rupture du câble la pression en tête de puits plaque la bille dans son siège et empêche l’écoulement du fluide vers la surface. f) Tool catcher : c’est un dispositif qui se trouve au-dessus du SAS ou lubricator, il permet de saisir le train wireline au cas où le câble se détache du rope socket. g) Lubricator ou riser ou SAS : C’est un équipement de surface permettant de loger le train wireline ou toolstring avant la descente dans le puits et après la montée hors du puits. Il se compose de trois sections ou plus en acier inoxydable reliées par filetage. La longueur du SAS est déterminée en fonction de la longueur du train wireline ou toolstring. NB : Longueur du SAS = Ltoolstriing+ 3 ft Le choix du SAS dépend de la pression maximale en tête de puits, du type de fluide, des diamètres des outils à descendre. h) Tool trap : C’est un dispositif placé en dessous du SAS, utilisé pour empêcher la chute du train WL dans le puits s’il y a rupture du câble au niveau du rope socket. Le tool

trap est équipé d’un ou deux clapets qui se ferment dès que le train WL est complètement rentré dans le SAS i) Quick test safety sub : il est utilisé lorsqu’on veut faire un test juste du well head equipment (WHE) j) Pump in sub : C’est un équipement utilisé sur des puits qui n’ont pas de vanne latéral au cas où on voulait injecter un liquide pour tuer le puits ou encore pour le nettoyer. k) Wireline valve : C’est un équipement de sécurité placé au niveau du BOP du client ou au niveau du christmas tree (puits en développement) dont le but est de protéger les équipements de surface contre l’augmentation exponentielle de la pression du puits. Il joue le rôle de barrière lors d’un job wireline.Il est constitué de deux ou plusieurs ram parmi lesquelles on trouve les ram étanches et les rams coupe-câble. Les rams étanches : elles assurent l’étanchéité sur le câble c.-à-d. qu’elles sont dotées de gorges permettant de loger le câble Les rams coupe-câble : Elles sont utilisées en cas de nécessité pour couper le câble lorsque la situation devient incontrôlable Le BOP joue le rôle de dernière barrière lorsque toute autre barrière a échoué. Un BOP double peut être utilisé si les procédures de sécurité l’exigent. l) Cable cutter sub : Il permet de couper le câble lorsque nécessaire (explique le schema sur well control) m) Poulies : Ce sont des dispositifs qui facilitent premièrement la descente et la montée du câble dans le puits, deuxièmement ils permettent de diminuer les efforts lors de la montée et troisièmement ils permettent de ramener le câble de la position horizontale à la position verticale.

1 Composition de l’unité wireline et accessoires  Le groupe de puissance ou power pack : c’est un moteur diesel entrainant une ou deux pompes hydrauliques pour contrôler le treuil ou winch 

Une cabine de contrôle : Elle est placée derrière le treuil pour une meilleure vision et control, elle est équipée de gauge de profondeur et de pression, d’une table de commande et d’autres appareils pour réaliser un job wireline

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Un treuil ou winch :C’est un équipementélectromécanique qui facilite l’entrée et la sortie des outils dans le puits par l’intermédiaire du tambour auquel est enroulé le câble. Il est constitué de :  Une pompe qui aspire de l’huile dans un réservoir pour actionner le tambour ou drum  Un tambour hydraulique qui une fois actionné déroule et enroule le câble  Une table de commande renfermant un dispositif de variation de vitesse, un levier de changement de sens de rotation du tambour, les freins, les boutons d’arrêt d’urgence. Le counterwheel : C’est un dispositif qui permet de mesurer la profondeur de l’outil attaché au câble quand celui-ci descend dans le puits. Il est relié à l’odomètre dans la cabine pour permettre à l’operateur de connaitre la profondeur exacte de l’outil. Cet odomètre doit être mis à zéro avant la descente des outils dans le puits à l’aide d’une clé. Il existe deux pressure wheels, l’une situéeau-dessus du counterwheel et l’autre en dessous. Leur rôle est de minimiser le glissement du câble ce qui pourrait entrainer l’imprécision des mesures et enfin de garder le câble en place autour du counterwheel.

Le Martin Decker ou tachometer ou tensiometre en francais : C’est un dispositif qui permet de mesurer la tension du câble. Il est relié au moyen d’un flexible hydraulique à un capteur de poids attaché à la poulie et à la tête de puits avec un angle de 90 degrés. Il aide l’operateur à savoir ce qui se passe avec l’outil dans le puits

2 Equipement de contrôle de pression et accesoires  La presse étoupe ou stuffingbox :C’est un équipement situé à l’extrémité supérieure du SAS ou lubricator ou riser. il permet le passage du câble en assurant l’étanchéité. Il joue le rôle de barrière secondaire au cas où la graisse qui est la barrière primaire lors d’un job wireline cesse d’être pompée dans le flowtube (tubes d’écoulement). Cet équipement ne peut être activé que lorsque le câble est en statique (winch arrêté) pour éviter la rupture du câble.Attachée sur la presse étoupe se trouve la poulie de haut (upper or top sheave), l’autre poulie appelée poulie de bas (lowersheave) est située près de l’unité wireline. Ce sont des dispositifs qui facilitent premièrement la descente et la montée du câble dans le puits, deuxièmement ils permettent de diminuer les efforts lors de la montée et troisièmement ils permettent de ramener le câble de la position horizontale à la position verticale.

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Le SAS ou lubricator ou riser : C’est un équipement de surface permettant de loger le train wireline ou toolstring avant la descente dans le puits et après la montée hors

du puits. Il est placé entre le presse étoupe et le BOP et se compose de trois sections ou plus en acier inoxydable reliées avec filetage ACME. La longueur du SAS est déterminée en fonction de la longueur du train wireline ou toolstring. NB : Longueur du SAS = Ltoolstriing+ 3 ft Le choix du SAS dépend de la pression maximale en tête de puits, du type de fluide, des diamètres des outils à descendre.

Accessoires du Lubricator: Gin Pole or crane : outil de levage permettant de soulever le lubricator et de l’installer sur la tête de puits Bleed off valve : vanne de dépressurisation Lifting clamp : point d’attache sur le SAS qui permet à celui-ci d’être levé par la grue Wireline clamp : utilisé pour attacher le câble au SAS afin d’éviter que le tool string ne se détache lorsque le SAS est soulevé par la grue

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BOP (bloc obturateur de puits) ou encore BlowoutPreventer : C’est un équipement de sécurité placé au niveau du BOP du client ou au niveau du christmastree (puits en développement) ou encore entre le SAS et la tête de production dont le but est de protéger les équipements de surface contre l’augmentation exponentielle de la pression du puits. Il joue le role de barriere secondaire lors d’un job wireline.Il est constitué de deux ou plusieurs ram parmi lesquelles on trouve les ram étanches et les rams coupe-câble. Les rams étanches : elles assurent l’étanchéité sur le câble c.-à-d. qu’elles sont dotées de gorges permettant de loger le câble Les rams coupe-câble : Elles sont utilisées en cas de nécessité pour couper le câble lorsque la situation devient incontrôlable Le BOP joue le rôle de dernière barrière lorsque toute autre barrière a échoué. Un BOP double peut être utilisé si les procédures de sécurité l’exigent.

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Adaptateur de tête de puits (wellheadadaptor) : Il est monté sur la tête de production sur lequel on installe le BOP. Il existe deux types d’adaptateur :  Adaptateur de type BOWEN  Adaptateur de type OTIS

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Raccord d’injection des produits chimiques : il est placé sous la presse étoupe, il permet l’injection des inhibiteurs de corrosion et des produits antigel sur le câble WL. Le glycol est injecté pour éviter la formation des hydrates par contre le méthanol pour dissoudre les hydrates déjà formés.

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Le tooltrap : C’est un dispositif placé au-dessus du BOP ou wireline valve, utilisé pour empêcher la chute du train WL dans le puits s’il y a rupture du câble au niveau du rope socket. Le tooltrap est équipé d’un ou deux clapets qui se ferment dès que le train WL est complètement rentré dans le SAS.

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Tool Catcher : C’est un dispositif qui se trouve dans le SAS juste en dessous du raccord d’injection des produits chimiques pour saisir le train wireline au cas où le câble se détache du rope socket.

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Tête d’injection de graisse : Elle est installée au sommet du SAS, elle est utilisée pour assurer l’étanchéité autour du câble à l’aide de la graisse pompée sous pression. La tête d’injection est composée des éléments suivants :  Un ensemble de flowtubes (tubes d’écoulement). Le nombre de flow tube est fonction de la pression en tête de puits.  Un quick union : raccord permettant de raccorder deux morceaux de tubes  Un clapet anti retour (safety check valve) : il est placé sous la tête de graissage et joue le rôle de plongeur dans le système de la presse étoupe. Quand le câble est à l’intérieure du puits, la bille est positionnée sur le coté, en cas de rupture du câble la pression en tête de puits plaque la bille dans son siège et empêche l’écoulement du fluide vers la surface.

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Line wiper (Essuie câble) : L’essuie câble est placé au-dessus de la tête d’injection de graisse. Il a plusieurs fonctions à savoir :  Il peut être étanche quand le câble est en statique ou bien après que l’étanchéité de la graisse ait été restaurée  Il peut être utilisé aussi pour nettoyer les excès de graisse ou d’effluent sur le câble quand celui est remonté hors du puits.

VII- Le train de travail au cable( tool string ) 1 Définition du train wireline ou tool string :C’est l’ensemble des outils placés audessus des outils spécialisés qu’il sert à descendre dans le puits ou encore l’ensemble

des outils et des barres de charges si possible connectés les uns aux autres dans le but de descendre dans le puits afin de faire un job wireline. Il est relié à l’extrémité du câble par un raccord spécial. 2 Composition du train wireline Bien que la composition d’un tel train dépende du travail à effectuer et des conditions du puits, le train wireline comporte en général :   

Un raccord d’accrochage (rope socket) Des barres de charges (stem) Une rotule (knuckle joint) si possible

A. Raccord d’accrochage ou rope socket : C’est la tête du train wireline. Ce raccord fileté à son extrémité inferieure retient le câble à l’aide d’un nœud spécial confectionné à l’intérieur (enroulement du câble sur lui-même après avoir enserré un disque d’enroulement). Un ressort logé dans l’usinage central joue le rôle d’amortisseur de choc lors des battages.

B. Barres de Charges (stem) : Ce sont des barres lourdes qui permettent au train de descendre dans le puits malgré la pression en tête de puits et les frottements. La longueur et le diamètre des barres de charge sont choisis selon les travaux à effectuer. On est toutefois limité par la longueur disponible dans le SAS et par la résistance du câble. C. Rotule ou knuckle joint : C’est un outil qui facilite le passage du train wireline dans les puits les plus déviés. D. Jars (coulisses) : Ce sont des outils uniquement utilisés en slickline permettant de transmettre des chocs ou des coups vers le haut ou vers le bas essentiels pour réaliser certaines opérations de slickline telles que VIII-

Détermination du weakpoint et tissage du nœud

Par définition le weakpoint est la tension de rupture la plus faible qui existe entre le câble et le train wireline. Une fois que certains paramètres à savoir la pression en tête de puits, le SWL du câble et autres paramètres sont introduits dans le logiciel de calcul, le weakpoint est obtenu. A partir de ce weakpoint on cherchera la corespondance dans un chart pour detecter le nombre de brun interieur ou exterieur qui doivent être tissés sur le câble. NB : Il est impératif de connaitre le weakpoint du câble avant sa descente dans le puits.

La valeur du weakpoint ne doit jamais dépasser 75% du safe working load

IX-

Procédure du Well Site Visit

Le well site visit est une phase ultime avant un job wireline. Cette phase consiste à aller sur le site auquel on veut intervenir pour recueillir des informations pertinentes sur le ou les puits à intervenir. La procédure du well site visit est la suivante :  Aller sur site pour une rencontre avec le companyman ou le chef de site qui vous montrera le ou les puits à intervenir  Prélever les paramètres de puits à savoir :  le type de puits (casedhole ou open hole),  le nom du puits,  la pression à la tête de puits (wellhead pressure) : ce paramètre permet de déterminer le poids nécessaire du train wireline ou tool string capable de descendre dans le puits et permet aussi de faire le choix des outils. NB : pour faire le choix des équipements de surface, on multiplie la pression à la tête de puits par 1,5.  Température à la tête de puits : la température que peut supporter un outil doit être supérieure à celle de la tête de puits  La profondeur du puits  Demander le fichier historique et technique du puits à intervenir  Types de connections a la tête de puits (OTIS, BOWEN)  Types de connections électrique (tension)

X-

La procédure du rig up

Selective Landing nipplesce sont des dispositifs fixés sur la paroi du tubing permettant d’accommoder les flow control, chokes et plugs. Les flow control, chokes et plugs permettent de donner des informations précises sur l’état du puits

No go landing nipple permet non seulement d’accommoder le flow control et les plugs (agent de renseignements du puits) mais aussi de créer une barrière protectrice empêchant que le train wireline ne tombe dans le fond du puits