THÈME Descente Et Cimentation Du Liner 7 Dans Le Champ de Hassi-Messaoud [PDF]

Zitiervorschau

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE Ministère de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique N° Série: 55 /2014

Université Kasdi Merbah Ouargla

Faculté des hydrocarbures, des energies renouvelables et des sciences de la terre et de l’univers

Département de Forage et mécanique des chantier

MEMOIRE Pour l’obtention du Diplôme de Master Option: Forage Présenté Par :

HADJ AISSA SALAH et HADJ SAID KACEM -THÈME-

Descente et cimentation du liner 7" Dans le champ de Hassi-Messaoud, Application sur le puits OMN82bis Soutenue le : 28 / 05 / 2014 devant la commission d'examen (Jury) Président: Rapporteur

SOUICI Fatma Zohra KADRI Med Yacine

Univ. K.M. Ouargla Univ. K.M. Ouargla

Examinateurs:

BERBEH Abd El Hafed

Univ. K.M. Ouargla

Remerciements

En premier lieu, nous remercions le Tout Puissant ALLAH, notre créateur qui nous a donné la force d’accomplir ce travail.

Nous tenons à remercier vivement, notre encadreur, Monsieur : KADRI

MED YACINE

pour le suivi de ce travail, pour ses

encouragements, ses précieux conseils et sa disponibilité.

Nous remercions également MR: BENDOUMA Salah pour son aimable accueil au sein de « l’ENSP GROUP » , ainsi qu’au personnel de l’appareil « ENAFOR 44 » en particulier , MR BABA AMI A. Nous exprimons notre reconnaissance aux enseignants de l’université d’Ouargla qui ont contribué à notre formation, en particulier DR : HADJ MOHAMD MAHFOUD. Nos remerciements vont enfin à tous ceux qui ont contribué de prés ou de loin à la réalisation de ce travail.

DÉDICACE Je dédie ce modeste travail A ma chère mère et mon cher père A mes frères TOUFIK, ABDELHAK, REDOUANE A mes oncles et mes tantes A La famille HADJ AISSA et toute La famille HIBA A Tous mes amis, en particulier : ABDERRAHMANE, KACEM, ALI, OMAR, MOHAMED, YACINE KHOUDIR, BAALI, MESSOUD, AZZDDINE, MOSTAPHA, A tous mes amis de promotion Master Hydrocarbures (LMD) Spécialité : forage A tous ceux qui m’ont aidé de près ou de loin pour la réalisation de ce Modeste travail. A R.BAKELLI

SALAH

DÉDICACE Je dédie ce modeste travail A mes chères parents et ma belle-mère A mes frères et mes sœurs A mes oncles et mes tantes A La famille HADJ SAID A Tous mes amis, en particulier : ABDERRAHMANE, SALAH, OMAR, ALI, KHOUDIR, MOHAMED, YACINE, MESSAOUD, AZZEDDINE, BAALI, A tous mes amis de Master, promotion Hydrocarbures (LMD) Spécialité : forage A tous ceux qui m’ont aidé de prés ou de loin pour la réalisation de ce Modeste travail.

KACEM

SOMMAIRE I.1.Introduction CHAPITRE I : Introduction générale I.2 Description du puits I .5 Situation géographique du puits I.6 Les informations sur les puits voisins CHAPITRE II : Etude de liner et programme de cimentation II.1. Etude de liner II.1.1-Généralités II.1.2- avantages et inconvénients du liner II.1.3- Description et rôles des divers éléments II.1.3.1- Les équipements permanents II.1.3.2- Les équipements opérationnels II.1.3.3- Les équipements de surface II.2.Le programme de cimentation II.2.1 Introduction II.2.2 .But de cimentation II.2.3- Calculs de la cimentation CHAPITRE III : descente et cimentation du liner, cas du puits OMN82 BIS III.1- Introduction III.2- Préparation de l’intervalle du Liner III.3- Caractéristiques des tubes 7" III.4- Vérification de la colonne du tubage 7" III.5- Données de départ pour le Liner 7" P110 32# III.6- Descente du liner, cas du puits OMN82bis III. 7- Déroulement de l’opération de cimentation III.8- Calculs de cimentation III.9.1- Evaluation de la qualité du ciment III.9.2-Mesure de l’amplitude et du temps de transit III.9.3- Enregistrement du train d’onde III.9.4- Conditions de bon enregistrement III.9.5- Précautions à prendre pour l’interprétation Conclusion Références bibliographiques

1 2 2 3 4 7 7 7 7 8 9 13 17 20 20 20 21 24 24 24 24 24 24 25 27 31 35 36 38 39 39 40 41

Liste des figures Figure (I.1) Les puits du voisinage de notre site d’étude

4

Figure (I.2) Localisation du puits OMN 82 bis. Sur la carte

5

Figure (I.3) Le profil du puits OMN 82 bis

6

Figure (II.1) Composition du liner 7’’ du puits OMN 82 bis

8

Figure (II.2) Le Sabot

9

Figure (II.3) Les Anneaux (landing collar)

10

Figure (II.4) Liner hanger mécanique et hydraulique

12

Figure (II.5) Liner packer

13

Figure (II.6) Setting Tool

14

Figure (II.7) Wiper Plug et les deux Bouchons

15

Figure (II.8) Setting sleeve avec PBR

16

Figure (II.9) La tête de cimentation (à droite) et le flag sub (à gauche )

17

Figure (II.10) Les Centreurs

18

Figure (II.11) Les gratteurs

19

Figure (II.12) Les 2 types de Stop Collars : à broches et à vis

19

Figure (II.13) Schéma du calculs des volumes de puits

21

Figure (III.1) Ensemble du liner

28

Figure (III.2) Ancrage du Liner Hanger

29

Figure (III.3) Cimentation de la Colonne et ancrage du Liner Packer

30

Figure (III.4) Schéma du calcul

31

Figure (III.5) Principe du fonctionnement du CBL_VDL

35

Figure (III.6) Outil CBL-VDL

36

Figure (III.7) Diagraphie de cimentation

37

Figure (III.8) Enregistrement d’un train d’onde

38

Liste des tableaux

Tableau

page

Tableau I.1: Fiche technique du puits OMN82bis

03

Tableau I. 2 : Les informations sur les puits voisins

04

Tableau III. 1 : les volumes unitaires

31

Tableau III. 2 : les paramètres du laitier de ciment

32

INTRODUCTION Introduction : L’exploitation de toute forme d’énergie dans le monde constitue l’une des préoccupations économiques d’actualité. Parmi les ressources énergétiques les plus connues, on peut citer les hydrocarbures. C’est pourquoi les protocoles et dispositifs techniques d’exploitation ont une importance dans la recherche et développement dans le monde. C’est dans ce contexte que nous abordons ce travail en s’intéressant à l’une des étapes des forages pétroliers. L’opération de forage est bien l’étape la plus importante et la plus délicate, depuis l’installation de l’appareil de forage jusqu'à la mise en production du puits. A l’aide d’un programme on élabore un planning d’opérations successives qui nous aide à atteindre le réservoir dans des bonnes conditions. La protection ainsi que la complétion se fait en introduisant dans le trou foré une colonne de tubage et de la cimenter le long du découvert pour maintenir en place les parois du puits, et assurer la conduite de l’effluent jusqu’en surface. Les programmes techniques de forage, notamment ceux des puits profonds comportent de plus en plus la pose des colonnes perdues « liner » au lieu des colonnes entières, dans la gamme des dimensions allant des diamètres de 7" à 41/2". La cimentation d’une colonne de tubage représente une part indispensable et importante de la réalisation d’un puits de forage. La réussite de cette opération est un facteur déterminant pour la continuité du forage. L’évaluation de cette cimentation se fait à l’aide des diagraphies du CBL-VDL, où l’on peut vérifier l’étanchéité casing-trou. Dans ce présent travail nous allons passer en revue le déroulement de l’opération de pose et de cimentation du liner 7" du puits OMN82bis (Hassi-Messaoud) et l’évaluation de sa cimentation à l’aide de l’outil CBL.

1

CHAPITRE I: Génialités SUR LE PUITS

CHAPITRE I : INTRODUCTION GENERALE I.1. Généralités sur le Champ de Hassi-Messaoud: Le champ de Hassi-Messaoud est situé dans le bassin Oued Maya au Nord du Sahara à 850 km au Sud-est d’Alger et à 350 km de la frontière tunisienne, il s’étend sur une superficie de 2000 Km2. En janvier 1956, la SN-REPAL a amorcé le premier sondage MD #1 et le 15 juin de la même année, ce sondage a révélé à 3338 m, des grès cambriens productifs d’huile. La confirmation de l’existence du gisement a été faite par le sondage de l’OM #1 à 7 Km au Nord-Ouest du premier sondage. En 1958 le MD #1 est mis en production. Le champ de HASSI MESSAOUD est subdivisé en deux secteurs :  Le secteur nord : c’est le secteur d’OUED MEYA.  Le secteur sud : c’est le secteur de MESSAOUD. Le champ de Hassi-Messaoud, de par sa superficie et ces réserves, est considéré parmi les grands gisements du monde, avec une pression de gisement variant de 120 à 400 kg.f/cm2, une température de 118 à 123 °C et une perméabilité très faible de 0 à 1 Darcy. Il a pour coordonnées Lambert : X = [790.000 - 840.000] Est ; Y = [110.000 - 150.000] Nord ; Il est encadré par les latitudes 31°.30’et 32°.00’ et les longitudes 5°.40’et 6°.20’. Le réservoir de Hassi-Messaoud est constitué de quatre ensembles ou litho zones, qui sont du bas en haut R3, R2, Ra et Ri. Le Ra constitue en qualité et en épaisseur la partie (la couche) la plus importante du gisement. I.2. Description du puits : Le puits OMN82bis est un puits vertical de développement, situé dans le zone Oued Meya au Nord (OMN), et dans le champ de Hassi-Messaoud, il est considéré comme un puits de production. Les paramètres envisagés et visés pour ce puits sont : 

La profondeur final 3440 m (12m below OWC@3452 m).



Réservoir Cambrian (Ra- R2ab-R2c- 3m in R3).



Minimiser Le nombre d’accidents



Pas d’atteinte à l’environnement.



Minimiser les NPT (no Product time)

2

CHAPITRE I : INTRODUCTION GENERALE Remarque : Le puits OMN82 bis a remplacé le puits OMN82 qui a été abandonné. I.3. La fiche technique du puits : Le tableau ci-dessous nous décrit les données du puits : Tableau(I.1) : fiche technique du puits OMN82 bis Well Name Field Block Well Classification Operator Drilling Contractor Drilling Rig

Surface Location

WellLocated in coordinate system

Elevations

Well TD

OMN-82bis HASSI MESSAOUD OMI\l-82bis Development SONATRACH ENF ENF44 X=810025,Y=132347.5 LSA N 31° 44' 35,27'' E 05° 58' Latitude Longitude 15.133'' X=781460 UTM Zone 31 Y=3515537 UTM Zone 31on North Sahara, Clarke 80 (This system will be used as reference in all documents) 171.5 m Above MeanSea Ground Level Level (AMSL) 9.14 m Above Ground Level Rotary Table Elevation (AGL) 180.64 m Above Mean Sea Rotary Table Elevation Level (AMSL) TVD 3440 m (-3258 m TVDSS)

I .4 Situation géographique du puits : Les puits voisins, délimités dans la même zone sont : OMNz83 au nord-est, OMN822 au nord-ouest, OMN812 au sud-ouest, au sud-est OMO112.

3

CHAPITRE I : INTRODUCTION GENERALE

Figure(I.1) : Les puits du voisinage de notre site d’étude I.5. Les informations sur les puits voisins :

Tableau(I.2) : Les informations sur les puits voisins Le puit

Rig

La distance (km)

La date

ONM812

TP181

0.78

02/04/1998

OMN822

ENF12

0.92

30/10/1995

OMO112

ENF13

1,14

23/12/1994

OMNZ83

ENF21

1.37

25/04/2005

4

CHAPITRE I : INTRODUCTION GENERALE

Figure (I.2) : Localisation du puits OMN 82 bis sur la carte

5

CHAPITRE I : INTRODUCTION GENERALE

Figure(I.3) Le profil du puits OMN 82 bis

6

CHAPITRE II : ETUDE DU LINER ET PROGRAMME DE CIMENTATION

CHAPITRE II: ETUDE DU LINER ET PROGRAMME DE CIMENTATION II.1.ETUDE DU LINER : II.1.1.Généralité : Une colonne perdue (liner) est une colonne de tubage utilisée pour couvrir le découvert en dessous d’un tubage existant; sa hauteur s’étend depuis la côte de pose (fond) jusqu'à une certaine distance à l’intérieur de la colonne précédent. Selon le cas ; cette distance (OVERLAP) est comprise entre 30 à 100 mètres (dans notre cas over lap =687m). Ceci est nécessaire pour bien scelle la colonne perdue sur la colonne précédente et avoir une bonne étanchéité entre les deux. Cette étanchéité est très importante pour prévenir la production sans toute fuite d’effluent derrière la colonne perdue. La colonne perdue présente quelque fois des problèmes d’étanchéités principales au dispositif de suspension. Ainsi la cimentation doit être soignée. Les applications de la colonne perdue les plus importantes au cours de forage sont les suivants :  Fermeture des zones à pertes ou à pression élevée.  Fermeture d’un découvert sous une colonne intermédiaire dans un but de complétion normale ou d’approfondissement.  Fermeture d’un découvert à la suite d’un coincement de colonne en cours de descente.

II.1.2- avantages et inconvénients du liner : Les principaux avantages d’un liner sont liés au nombre réduit de tube et à la réduction des coûts :  Le coût des colonnes est réduit.  la capacité de tête de puits est réduite.  possibilité de complétion dans le tubage précédent si les équipements de complétion ne passent pas à travers le liner.  une descente rapide ce qui réduit les risques de coincement dus à l’arrêt de circulation.  Le temps de préparation de la colonne avant la descente est réduit.  Possibilité d’utiliser une garniture mixte pour la descente. Pour les inconvénients en cite :  La suspension du liner dans la colonne précédente est très délicate.  Peu des colonnes sont exposées à l’effluent et si elles s’affaiblissent, il est obligatoire de compléter le liner par une colonne complète

7

CHAPITRE II: ETUDE DU LINER ET PROGRAMME DE CIMENTATION

II.1.3- Description et rôles des divers éléments :

Figure(II.1) : composition de liner7’’

8

CHAPITRE II: ETUDE DU LINER ET PROGRAMME DE CIMENTATION II.1.3.1- Les équipements permanents : II.1.3.1.1-Sabot : Le sabot est l’extrémité inférieure de la colonne, utilisé pour faciliter la descente du tubage dans le trou (le guider), il est de forme arrondi. Il existe plusieurs types de sabot :  Sabot à canal qui permet la pénétration directe de la boue dans le tubage lors de la descente. (fig.II.2-a)  Sabot avec dispositif anti-retour permanent qui empêché le retour du laitier de ciment àla fin de la chasse et évite tout risque d’éruption par l’intérieur de la colonne. (fig.II.2-b)  Sabot avec dispositif anti-retour transformable; ce sabot est de type à remplissage automatique (automatic .fill-up shoe), ou différentiel (Différentialfill –up shoe)  Sabot à bille. (fig. II.2-c)

(a)

(b)

Figure (II.2: Sabot)

9

(c)

CHAPITRE II: ETUDE DU LINER ET PROGRAMME DE CIMENTATION II.1.3.1.2-Anneau (landing Collar) Qui se trouve à un ou deux tubes du sabot,il sert à retenir les bouchons de cimentation lorsque le bouchon supérieur est arrivé sur ceci. Il peut être à clapet anti –retour (fig3-a) ou à soupape (fig3-b)

(a)

(b)

Figure(II.3) Anneaux (landing collar)

II.1.3.1.3-Le joint rotatif (liner swivel) : Il permet la rotation du liner tout en gardant le haut immobile ou vice-versa. Il se place sous le liner hanger, il permet au liner de ne pas tourner facilement (risque d’ancrer le hanger plus haut), ainsi le déverrouillage du hanger, il est utilisé surtout dans le cas d’un liner long ou dans le cas d’un puits ayant beaucoup de frottement.

II.1.3.1.4-liner hanger : C’est un dispositif de suspension de liner dans le casing précédent et par conséquent doit supporter le poids du liner. Il comporte :  Un tube dont lequel est fixé le téton de verrouillage et terminé à sa partie supérieur par un cône d’ancrage.  Un système d’ancrage placé autour du tube, celui-là comprend un centreur relié à trois ou quatre coins d’ancrage et un crochet à gauche; ce crochet verrouille le système par le téton. Il existe un ou deux ou trois jeux entre ses coins permettent un meilleur passage de la boue et assurent une meilleure répartition de la charge. Durant la descente, ces coins sont maintenus en position rétractée et l’ancrage du hanger consiste à les faire glisser sur un porté conique, qui les pousse vers l’extérieur et les applique contre les parois du casing précédent.

10

CHAPITRE II: ETUDE DU LINER ET PROGRAMME DE CIMENTATION L’ancrage peut être, selon les constructeurs, mécanique ou hydraulique; le choix du système d’ancrage se fait en fonction de la nature du liner et du puits. On distingue deux types du liner hanger .

II.1.3.1.4.a)Linerhanger hydraulique : L’ancrage de ce hanger s’effectue sous l’action de l’augmentation de pression à l’intérieur du liner, ce système est utilisé dans les puits représentent des frottements importants. D’abord il faut envoyer la bille d’ancrage par l’orifice prévu sur la tête de cimentation jusqu’au Landing Collar, puis on augmente la pression jusqu’à atteint une certaine valeur, elle déplace la chemise porte-coins vers le haut jusqu’à ce que ces derniers s’engagent sur les cônes du corps et s’appliquent contre le casing. La chemise porte-coins est retenue par des goupilles de cisaillement tarées à une certaine valeur de pression, pour la faire coulisser, il faut atteindre la pression de tarage des goupilles pour les cisailler avant (pendant la descente) le cisaillement des goupilles est observé en surface par un à-coup de pression. A ce moment-là, il suffit de poser rapidement le poids du liner sur les chiens de hanger pour les aider à glisser entre le tubage et le cône. Après avoir posé tout le poids du liner, poser un poids supplémentaire pour compenser les forces hydrauliques crées sur l’outil au moment de la montée. Pour améliorer le déplacement des fluides, il est préférable que le liner soit rotatif .

II.1.3.1.4.b)- Liner hanger mécanique : C’est un liner qui s’ancre par rotation et un mouvement longitudinal (translation). Il comporte une porte-coins munis de ressort de friction dans laquelle est usinée une rainure, le corps comporte un ergot qui ce déplace dans cette rainure. Pour l’ancrer, il suffit de tirer vers le haut pour faire glisser le corps du hanger, donc l’ergot, alors que le cage reste immobile grâce aux ressort de friction qui s’applique conter le tubage. En tournant le liner à gauche et poser le poids de 5 à 10 tonne, l’ergot suit la chemine des rainures et le corps glisser sous les coins d’ancrage de la chemise et les appliques contre le tubage.

11

CHAPITRE II: ETUDE DU LINER ET PROGRAMME DE CIMENTATION

Figure (II.4) Liner hanger mécanique

Liner hanger hydraulique

II.1.3.1.5-Liner packer (optionnel) : Il est utilisé dans le but de renforcer l’étanchéité derrière le liner, au dessus du ciment, ce packer est constitué d’un métal de très faible dureté, couvert d’une couche de caoutchouc, pour le gonfler. En appuyant sur le tube supérieur, on cisaille la goupille et le tube supérieur coulisse sur l’intérieur en écrasant la garniture en caoutchouc. Il existe des packer qui gonflent par rotation.

12

CHAPITRE II: ETUDE DU LINER ET PROGRAMME DE CIMENTATION

Figure (II.5) Liner packer

II.1.3.2- Les équipements opérationnels : II.1.3.2.1-Setting Tool (outil de pose): Il sert à transporter le liner au fond du puits, ancrer le liner et se libérer au préalable avant toute opération de cimentation. Le mécanisme de libération est hydraulique avec en secours un système de libération mécanique d’urgence. L’outil porte tout le poids du liner sur un collier d’assemblage sans filetage qui ne peut se libérer et lâcher le liner pendant la descente dans le puits.

13

CHAPITRE II: ETUDE DU LINER ET PROGRAMME DE CIMENTATION

Figure (II.6) Setting Tool

II.1.3.2.2- Setting Sleeve (manchon de pose): Cet outil est vissé à la tête du liner, ce dispositif sert à la connexion de ce dernier aux tiges de forage par l’intermédiaire de l’outil de pose pour le descendre et l’ancre, par conséquent, il doit être capable de supporter tout le poids du liner avant son ancrage, il sert également de point d’appui pour permettre le gonflement du packer, en posant du poids avec les tiges. La connexion entre l’outil de pose et ce manchon est assurée par un filetage carré femelle, généralement à gauche (il peut être à droit, selon le type). Cette connexion peut être hydraulique comprenant une collerette dans le setting tool, qui entre dans une gorge du manchon de pose, cette collerette se libère de la gorge par l’augmentation de la pression ; ce qui libère l’outil de pose. Il peut être surmonté d’une extension PBR (Polish Bore Réceptacle) d’une longueur qui peut aller jusqu’à 6 mètres qui reçoit le tail –back d’une colonne de tubage supplémentaire. Le setting sleeve et l’extension PBRpeuvent être en une seule pièce.

14

CHAPITRE II: ETUDE DU LINER ET PROGRAMME DE CIMENTATION

II.1.3.2.3-Double invertedswab-assembly: C’est une double garniture qui fait l’étanchéité, soit sur le liner quand-t-on place un tubing dans le tail–pipe, soit sur le tube intérieur du packer quand il n’y a pas de tubing, cette garniture oblige le fluide (boue ou ciment) à descendre dans le liner.

II.1.3.2.3-Wiper Plug : C’est un bouchon percé en son centre et fixé au Swab –assembly par une goupille de cisaillement, lorsque le pump down plugest envoyé en fin de cimentation il vient s’appuyer sur le wiperplug en bouchant son orifice centrale .

Figure (II.7) Wiper Plug et les deux Bouchons

II.1.3.2.4-LFC (Lead Flow Cementing): Ce système attache tout à la boue de setting tool, comporte les deux Wiper Plug destinés à isoler le laitier de ciment à l’intérieur du liner. Lorsque le pump down plug inférieur vient se pose sur le wiperplug inférieur, et en augmentant la pression, le Pump Down Plug entraîne la chemise de retenue du wiperplug vers le bas pour libérer le doit de retenue et laisser partir le wiperplug inférieur; Le wiperplug supérieur est libérer de la même façon. Le wiperplug supérieur possède des coins qui lui permettent de s’ancrer dans l’anneau de retenue et l’empêche en cas de back –flow à la fin de cimentation.

15

CHAPITRE II: ETUDE DU LINER ET PROGRAMME DE CIMENTATION

II.1.3.2.5- Chemise de pose : Elle est munie à l’intérieur d’un filetage carré à gauche, ou vient se poser l’outil de pose. II.1.3.2.6- PBR (Polish Bore Réceptacle) avecTail-Back : Ils sont font un joint coulissant très étanche très résistant à la pression et à la température qui permet pour les producteurs un raccordement du liner très facile, leur utilisation est multiple en fonction du type de complétion.

Figure (II.8) : Setting sleeve avec PBR

II.1.3.2.7- Tels Pipes : Ce sont des tubes courtes de leur diamètres intérieur semblable au tige de forage, se trouvant en bas du setting tool et vont traverser le liner packer, le liner hanger et le

16

CHAPITRE II: ETUDE DU LINER ET PROGRAMME DE CIMENTATION manchon de pose, portant à son extrémité inférieur des dispositifs de cimentation constituent d’un double invertedswab. II.1.3.2.8-BumperSub : Placé au-dessus du Setting Tool, il permet de placer facilement le point neutre de la garniture au joint de sécurité, facilitant ainsi le dévissage de celui-ci . II.1.3.3- Les équipements de surface : II.1.3.3.1-Down plug : C’est un bouchon plein qui réalise une séparation entre le laitier de ciment et la boue destinée à chasser ce laitier à sa place définitive dans l’annulaire, son emploie est indispensable, il évite la contamination du laitier par la boue et fait connaître la fin de l’opération de cimentation par un à-coup de pression lorsque le bouchon se pose sur l’anneau de retenue. II.1.3.3.2- Tête de cimentation : Ce manifold à plusieurs sorties et plusieurs entrées il se visse sur les tiges de forage.

Figure (II.9) : La tête de cimentation (à droite) et le flag sub (à gauche)

17

CHAPITRE II: ETUDE DU LINER ET PROGRAMME DE CIMENTATION II.1.3.4 - L’habillage du liner : II.1.3.4 .1-Centreurs : Leur rôle est d’empêcher tout contact du tubage avec les parois du trou et de permettre ainsi une parfaite répartition du laitier de ciment autour de la colonne aux points ou ils sont placés. En autre les centreurs empêchent le coincement par collage, leur fixation sur le tubage dépend de la cavité, ou doit avoir le diamètre du trou est donné par le Caliper (l’outil qui mesuré le diamètre de trou), leur fixation se fait par la fermeture avec un clou. Les centreurs sont de type rigide ou bien souple: - les centreurs rigides dits positifs (avec lame en U) sont réservés aux annulaires tubagetubage.(figure 10-a) -les centreurs souples sont utilisés pour le centrage des colonnes dans le découvert, on distingue les centreurs droits et les centreurs spiralés. (Figure10-b)

(a)

(b) Figure (II.10) les Centreurs

II.1.3.4 .2-Les gratteurs : Leur but est d’éliminer trous le cake qui s’est déposé en face des zones perméables de la paroi ,où il y a filtration et formation du cake. Les gratteurs permettant ainsi une meilleure adhérence du laitier de ciment à la paroi du trou, donc une meilleure étanchéité de la cimentation. On distingue deux types de gratteurs :

18

CHAPITRE II: ETUDE DU LINER ET PROGRAMME DE CIMENTATION

**Gratteurs rotatifs : De forme longitudinale, Ils sont fixé le long de la génératrice du cuvelage ce sont des barres métalliques de fils d’acier (scacher) ou équipés d’un câble formant des boucle (wiper), ces gratteurs sont fixée soit par soudage (si le grade le permet), soit entre deux colliers de butée (stop rings).(fig 11-a) **Gratteurs alternatifs : De forme circonférentielle, ils sont fixés auteur du tubage, soit à l’aide d’un dispositif auto-bloquant, soit entre deux colliers de butée.(fig11-b)

(a)

(b)

Figure (II.11) Les gratteurs II.1.3.4 .3-Stop Collars: Ils sont placés sur les deux extrémités de centreur, ils permettent d’éviter le glissement des centreurs le long des tubes.

Figure (II.12) :les 02 types de stop collars aboche et à vis

19

CHAPITRE II: ETUDE DU LINER ET PROGRAMME DE CIMENTATION II.2. Le programme de cimentation II.2.1. Introduction : On appelle cimentation l’opération qui consiste à la mise en place d’un laitier de ciment dans l’espace annulaire (trou / casing) ou a une côte donnée du puits. Leur principe consiste à forcer un laitier de ciment dans l’espace annulaire existant entre l’extérieur du tubage en place et la paroi du trou, en l’injectant directement à l’intérieur du tubage à cimenter ou à travers les tiges de forage; de façon à le faire ensuite remonter dans cet annulaire jusqu'à une hauteur prédétermine. II.2.2.But de cimentation : Les différents buts de cimentation d’une colonne sont :  La séparation des couches productives des eaux supérieures ou inférieures.  La prévention du mouvement de tout fluide ou gaz à partir d’un horizon dans l’autre à travers l’espace annulaire.  La prévention de l’éruption du gaz se trouvant sous une haute pression dans les roches gisant dans la partie cimentée du puits.  L’isolation des couches productives à faible épaisseur déjà a traversées, en vue de les conserver provisoirement.  L’isolation des couches aquifère sus-jacentes utilisées pour des nécessités locales.  La protection de la colonne contre la corrosion et l’écrasement, sous l’action des pressions extérieures.  L’ancrage du tubage ; en cas de nécessité à n’importe quelle distance à partir du fond du puits.  Fournir un support pour le tubage.

20

CHAPITRE II: ETUDE DU LINER ET PROGRAMME DE CIMENTATION II.2.3- Calcul de la cimentation : II.2.3.1- Volume des laitiers de ciment : II.2.3.1. Laitier de tête (lead slurry) : II.2.3.1.1. Volume théorique : VthT  VEA  (ht  hSp )  10 3

VthT : Volume théorique du laitier de tête [m3]

V EA : Volume espace annulaire trou - tubage [ l / m ] hSp : Côte du spacer [m]

ht : Côte du laitier de tête [m] II.2.3.1.2. Volume réel : Il est égal au volume théorique plus un excès T Vreel  VthT  excès

Cet excès de volume est donné en [%] du volume théorique, il est fonction de la géométrie du trou. II.2.3.2. Laitier de queue (tail slurry) : II.2.3.2.1. Volume théorique : Vthq  VEA  hs  ht   103  Vt  x Vthq : Volume théorique du laitier de queue

Vt : Volume intérieur du trou [ l / m ] hs : Côte du sabot

x : Distance entre le sabot et le fond du puits . Le volume ( Vt  x ) sera négligé lors des calculs. II.2.3.2.2. Volume réel : q Vreel  Vthq  excès  Vint .Csg

Figure (II.13) : Schéma du calculs des volumes de puits

II.2.3.3. Volume du spacer : Vs  V EA  hSp  10 3

hsp : Côte du spacer

II.2.3.4. Volume de chasse : Vc  hDp  Vint .Dp

Vc : Volume de chasse [m3] II.2.3.5. Préparation du laitier de ciment : Vint .Dp : Volume intérieur Dp (5") [ l / m ] 21

CHAPITRE II: ETUDE DU LINER ET PROGRAMME DE CIMENTATION 

Définition du rendement d’un ciment : il est défini comme étant le volume de

laitier par une tonne de ciment ; il est donné en [ l / T ]. II.2.3.5.1. Quantité de ciment :

Masse de ciment (T) = volume du laitier ( l ) / rendement du ciment ( l / m ) II.2.3.5.2. Volume par masse des additifs : on donne le volume par masse ou le [%] des additifs par rapport à une tonne ou un kilogramme de ciment. Il suffira de multiplier par le poids du ciment pour déterminer la quantité désirée. II.2.3.5.3. Volume d’eau nécessaire :

Veau = volume du laitier – [masse de ciment / densité du ciment] – volume des additifs Si on a le rapport (eau/ciment), on peut avoir directement :

Veau = rapport (eau/ciment)  masse de ciment Masse de ciment (T) = volume du laitier ( l ) / rendement du (l / m) II.2.3.6. Injection et déplacement ciment : II.2.3.6.1. Injection : Connaissant le chemisage et le rendement volumétrique de la pompe, on peut calculer :  n

Q

Nombre de coups par minute (n) : Q [ cps / min ] q réel

: Débit d’injection [ l / min ]

qréel : Débit par coups réel de la pompe [ l / cps ]

qréel  qth v [ l / cps ] qth : Débit par coups théorique [ l / cps ]

 v : Rendement volumétrique 

Nombre de coups total (N) :

Vi  103 N [ cps ] q réel

Vi : Volume injecté [m3]

22

CHAPITRE II: ETUDE DU LINER ET PROGRAMME DE CIMENTATION  Temps d’injection (ti) : ti 

N [Min] n

N. B : ceci est valable dans le cas où on utilise les pompes de forage

II.2.3.6.2. Déplacement : de la même manière n

Qchasse qchasse

N

Vchasse  103 q réel

t chasse 

N n

[Min]

Le déplacement se fait avec une pompe de forage.

23

CHAPIRE III : PARTIE PRATIQUE

CHAPITRE III : DESCENT ET CIMENTATION DU LINER, CAS DU PUITS OMN82 BIS III.1 - Introduction : Dans ce chapitre nous allons procéder au calcul nécessaire pour la cimentation du liner 7’’, l’opération a été effectuée dans le puits OMN 82 bis. III.2- Préparation de l’intervalle du Liner : 

Reforage des équipements de la colonne 95/8" ;



Forage en verticale de la section 44 m (de 3240 à 3288).

III.3- Caractéristiques des tubes 7" :  Diamètre : 7" (177,8 mm). 

Masse nominale : 32# (lbs.ft).



Filetage : Buttress.



Nuance d’acier : P 110 (une bande blanche). - Résistance à l’écrasement : 742 bars. - Résistance à l’éclatement : 859 bars. - Tension à la limite élastique : 455 (103daN).

III.4- - Vérification de la colonne du tubage 7" : Pour les calculs on tient compte des efforts suivants : - Pression d’écrasement ; - Pression d’éclatement ; - Tension à la limite élastique (traction). Donc la colonne doit vérifier ces trois efforts avec des coefficients de sécurité : - Kecr = 1,125 . - Kecl = 1,1 . - Ktra = 1,75. III.5- Données de départ pour le Liner 7" P110 32# : Diamètre du Liner : 7" = 177,8 mm Masse nominale : q = 32 lbs/ft q = 47,62 kg/m Résistance à l’écrasement : Recr = 742 bars Résistance à l’éclatement : Recl = 859 bars Tension à la limite élastique : T = 455 103daN Densité de la boue : d = 1,45

24

CHAPITRE III : DESCENT ET CIMENTATION DU LINER, CAS DU PUITS OMN82 BIS Longueur de la colonne : L = 735 m Profondeur du puits : H = 3288 m 

Pression hydrostatique :

Ph = H x d / 10,2 Ph = 3288 x 1,45 / 10,2 = 467,41 bars 

Pression d’écrasement :

Pecr = Ph x Kecr Pecr = 467,41 x 1,125= 525,83 bars Pecr