Forage - 2 Carottage [PDF]

Zitiervorschau

forage_2 -carottage 1/-définition : Dans l'industrie de l'huile et du gaz, carotter peut être défini comme " couper et enlever un échantillon cylindrique de roche de la parois du puits." C'est la seule méthode pour faire des mesures directes sur la roche et connaître les propriétés de réservoir et des fluides contenus.

Carottage : c'est l'opération réalisée; La carotte: est l'échantillon de roche obtenu par l'opération de carottage; Le carottier : est l'outil utilisé dans l'opération de carottage. 2/-Importance de l'opération de carottage: Ces échantillons de carotte sont une des sources les plus précieuses de données pour l'étude de roches de subsurface et de réservoirs.

Par

conséquent,

le

carottage

est

une

méthode

très

importante

d'obtention de données pour les géologues, les ingénieurs de forage, les prétrophysiciens et les ingénieurs de réservoir.

La prise d'un échantillon de carotte peut nous accorder :

Une certitude sur la côte et le terrain, la valeur du pendage, Une appréciation de la dureté des terrains important pour le foreur, La

possibilité

de

faire

des

mesures

précises,

de

porosité,

perméabilité, La possibilité de reconnaître avec certitude l'âge du terrain par l'étude des fossiles (micropaléontologie).

Le carottage est réalisé pour différentes raisons et selon le type de puits,

les

puits

d'exploration,

d'estimation

ou

puits

de

développement. 3/-Réalisation de l'opération de carottage 3/-1/ Type de carottage: Il y a deux types de carottage : Carottage axiale ou carottage conventionnel (Conventional coring) Carottage latéral Les carottes axiales sont obtenues en utilisant des carottiers (core barrel).

3/-2/ CAROTTIER STANDARD La longueur d'une section de carottier est nominalement de 9.144 m (30 ft). La longueur de tout carottier est cependant toujours un multiple de... 9.144 m (30ft). Il est commun de descendre un carottier de 18,288 m (60ft) ou de 27,432m (90ft) comme longueur standard. Des carottiers de 109,728 m (360ft) ont déjà été descendus. Le système conventionnel de récupération de carottes est le basique double tube carottier (figure 1).

2/-1 Eléments d'un carottier standard Le carottier est constitué des éléments suivants (figure 1) : a/-Tube extérieur (Outer Barrel) Le tube extérieur loge et protége les autres éléments du carottier et transmet le poids, la rotation, et le fluide de forage à la couronne de carottage. b/-Tube intérieur (Inner Tube ou Inner Barrel)

Les tubes intérieurs sont faits de d'un cylindre uniforme et lisse qui facilite l'entrée de la carotte. Le jeu entre la carotte et le diamètre intérieur du tube est conçu pour minimiser le risque de coincement de la carotte dans le tube intérieur. De même la parois lisse du tube intérieur réduit l'entortillement et les marques sur la carottes, les deux étant nuisible à un bon carottage.

Les tubes intérieurs hébergent ainsi la carotte une fois qu'elle a été coupée. Une grande

variété de tubes intérieurs est

disponible

pour

correspondre aux formations à carotter. Les tubes intérieurs et externes sont reliés par un système pivotant (swivell) qui empêche la rotation du tube intérieure pour une meilleure récupération de la carotte.

c/-Joint de sécurité (Safety joint)

Le joint de sécurité permet de se déconnecter des tubes extérieurs si ceux ci sont coincés dans le trou et d'extraire et de remonter les tubes intérieur. Il procure également le moyen de séparer les tubes extérieurs et intérieurs pour l'entretien des éléments internes du carottier.

d/-Stabilisateurs (Stabilisers)

Les stabilisateurs centrent le carottier dans le puits. Ils sont normalement positionnés à 30 ft d'intervalle entre les sections de tubes extérieurs. Ils réduisent le flambage, le coincement de la carotte et l'oscillation de l'outil, et permettent ainsi plus de poids sur la couronne pour une meilleur vitesse de pénétration.

e/-Couronne de carottage (Core Bit) La

couronne

de

carottage

coupe

un

cylindre

de

formation

constituant la carotte. Elle est connectée au bas du tube extérieur.

Figure. 1: le carottier standard (250'' pouces)

2/-2-le mécanisme de fonctionnement d'un carottier standard a/-Système de rotation (Swivel Assembly ou Bearing Assembly): Le système isole le tube intérieur de la rotation du tube extérieur au travers du roulement de butée. Il permet également de dévier le fluide de forage du tube intérieur vers l'espace annulaire tube intérieur/tube extérieur au travers d'évents et d'un siège recevant une bille (drop ball). Les roulements peuvent être rapidement contrôlé et facilement remplacer lorsqu'ils sont usés. Les roulements sont lubrifiés par la boue et ne sont pas affectés par la température et la pression du puits. b/-Système de retenu de la carotte (Catcher Assembly ou Core Catcher): Le système de retenu de la carotte permet de casser la carotte du fond et de la retenir à l'intérieur du tube intérieur. Lors du carottage, la carotte pénètre à l'intérieur du "tube intérieur". Lorsque la décision d'arrêter le carottage est prise, la mise en tension du carottier (rotation arrêtée) permet au "core catcher" d'agripper la carotte, de la casser et de la maintenir à l'intérieur du carottier. Le principe de fonctionnement du système est le même pour les deux équipements. Le principe consiste :

1) envoi d'une première bille (en acier) pour commencer le carottage de manière conventionnelle.

2) à la fin du carottage, on envoi une deuxième bille (en plastic) qui dirige alors le flux de boue vers une chambre, faisant remonter le tube intérieur avec sa carotte.

3) en remontant, le ressort du core catcher est activé et ferme le tube intérieur, retenant la carotte à l'intérieur

4) lorsque le tube est complètement remonté, la boue est ventilée vers une dump valve. La récupération de la carotte non-consolidée est terminée. 4. LES COURONNES DE CAROTTAGE La couronne de carottage est une partie intégrale de chaque système de carottage. Cependant, la conception de la couronne n'est pas unique à un système. La plupart des couronnes de carottage peuvent être utilisées avec la plupart des systèmes de carottage. Par conséquent, il est raisonnable de considérer séparément la conception et l'usage des couronnes, des services de carottage. La sélection d'une couronne de carottage pour une application est basée sur les mêmes principes que ceux des sélections d'outils de forage, mais avec

des

considérations

supplémentaires.

Cela

inclus

d'éviter

le

coincement de la carotte (jamming) ainsi que la réduction de l'invasion de la boue sur la carotte. Les couronnes de carottage peuvent être divisées en trois groupes en fonction de leurs types de dents (cutters) :

Polycrystalline Diamond Compact (PDC) (figure.2): Les dents des PDC sont les plus appropriés pour les formations tendres à moyennement tendres et peu abrasives. On trouve des couronnes “Steel body” pour les formations très tendres et moins consolidées. Ces couronnes peuvent présenter une déviation interne (évents) du débit vers le nez de la couronne qui a pour but de laisser passer un faible débit au niveau de la prise de la carotte et de limiter le lavage de celle-ci. Les couronnes les plus répandues sont les “Matrix body”. Comme les outils de forage PDC elles sont composées de deux parties; une âme acier supportant une matrice qui contient sur sa face d’attaque les PDC.

Diamant naturel (Natural Diamond) : les couronnes en diamant naturel fournissent des surfaces de coupes lisses et ont leurs

applications dans les formations modérément dures à dures et abrasives (Cambrien, Quartzites) (figure.2). Les diamants peuvent être soit sertis soit imprégnés à la matrice. Le procédé de fabrication est purement manuel et long (positionnement des diamants avant passage au four), et le résultat est souvent dépendant du choix des diamants naturels.

Le

coût de

ces couronnes est donc élevé et les

performances attendues généralement faibles.

Thermally Stable polycrystalline Diamond (TSD) : les dents TSD sont stables à la chaleur (figure.2). Ils peuvent opérer dans les applications qui produisent des températures par friction élevées pouvant atteindre 1200° C.

Figure.2: les types de couronne de carottage (outils de carottage) 5/-Analyse des carottes Permet l'interprétation du réservoir ou de l'intervalle de formation carottée. Deux catégories : l'analyse conventionnelle et l'analyse spéciale. Analyse conventionnelle. Lithologie inclut le type et les caractéristiques de la roche. Porosité de la roche détermine le volume de l'effluent. Perméabilité de la roche détermine la capacité de la roche à débiter. Saturation indique la présence et le type d'hydrocarbure

dans la roche Autres : entre fluides, position des intervalles

L'analyse spéciale Quantité et distribution des fluides du réservoir Perméabilité Relative Réserve de fluide dans le réservoir après abandon. Également utilisée pour améliorer les interprétations des diagraphies électriques