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Zitiervorschau

GROUPEMENT « INSTITUT ALGERIEN DU PETROLE, CORPORATE UNIVERSITY » IAP-CU Engineering School of Boumerdès Centre Amont et Mines ENTREPRISE NATIONALE DE FORAGE

Mémoire de Fin d’Etudes En vue de l’obtention du Diplôme

Ingénieur d’Etat Spécialisé en Forage

Application sur le puits TAKW-2 du champ d'OHANET

Réalisé par : Mr. BENMOUSSA Brahim El-khalil

Encadré par : Mr. Y.MADI

Promotion 2006

Introduction ............................................................................................................... 4 Chapitre 1

Description du puits 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6

Lithologie du champ ......................................................................................... 5 DATA de puits ................................................................................................... 7 Objectifs de puits ................................................................................................ 7 Programme de forage ....................................................................................... 8 Programme de casings .................................................................................... 11 Durée de l'opération de forage ....................................................................... 12 Chapitre 2

Le Liner 7" 2.1 Rôle du Liner ..................................................................................................... 14 2.1.1 Economie sur le matériel ......................................................................... 14 2.1.2 Economie sur la puissance hydraulique ................................................... 14 2.1.3 Conduite du forage amélioré ..................................................................... 14 2.2 Préparation du casing ....................................................................................... 14 2.2.1 Préparation du trou .................................................................................. 14 2.2.2 Caractéristiques des tubes ...................................................................... 15 2.2.3 Calibrage des tubes ................................................................................. 15 2.2.4 Habillage de la colonne ............................................................................ 15 2.2.5 Composition du Liner ............................................................................... 20 2.3 Descente du Liner ............................................................................................ 23 2.3.1 Généralité de l'opération .......................................................................... 24 2.3.2 Descente du Liner .................................................................................... 24 2.3.3 Descente avec les tiges ........................................................................... 25 2.3.4 Circulation avant l'ancrage ....................................................................... 25 2.4 La mise en place .............................................................................................. 26

Chapitre 3

Cimentation du Liner 3.1 Buts de l'opération de cimentation ................................................................ 31 3.2 Matériels de cimentation ................................................................................. 31 3.3 Déroulement de l'opération ............................................................................. 31 3.3.1 Programme de cimentation ...................................................................... 33 3.3.2 Rôle de la cimentation du Liner ............................................................... 33 3.3.3 Circulation avant la cimentation ............................................................... 34

3.3.4 Cimentation du Liner ................................................................................ 34 A. Cimentation du 1er étage ..................................................................... 34 B. Cimentation du 2ème étage .................................................................. 35 Chapitre 4

Calcul de laitiers 4.1 Historique ......................................................................................................... 40 4.2 Le ciment .......................................................................................................... 40 4.2.1 Définition .................................................................................................. 40 4.2.2 Hydratation et prise de ciment ................................................................. 41 4.2.3 Classifications de ciments ........................................................................ 41 4.3 Laitiers de ciment ............................................................................................ 41 4.3.1 Préparation de laitier ................................................................................ 41 4.3.2 Caractéristiques des laitiers ..................................................................... 42 4.4 Les unités de cimentation ............................................................................... 43 4.5 Programme de cimentation ............................................................................. 43 4.5.1 Volumes des laitiers ................................................................................. 43 4.5.2 Quantité de ciment et volume d'eau de mixage ....................................... 47 4.5.3 Volume de fluides de chasse ................................................................... 49 4.5.4 Temps d'injection ..................................................................................... 50 4.5.5 Temps de chasse ..................................................................................... 50 4.5.6 Durée de cimentation ............................................................................... 51 4.5.7 Pression de refoulement .......................................................................... 51 Chapitre 5

Contrôle et évaluation de la cimentation 5.1 Contrôle de la cimentation .............................................................................. 55 5.1.1 Contrôle de l'hauteur dans l'espace annulaire ......................................... 55 5.1.2 Contrôle de la qualité de cimentation ....................................................... 55 5.1.3 Contrôle de l'étanchéité de tubage et de cimentation du sabot ................ 55 5.2 Evaluation de la cimentation ........................................................................... 56 5.2.1 Mesure de l'amplitude et du temps de transit ........................................... 57 5.2.2 Enregistrement de train d'onde ................................................................ 59 5.3 Logging dans le découvert et le tubage ......................................................... 61

Conclusion Bibliographie

Introduction

INTRODUCTION

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. Un puits de pétrole et de gaz nécessite une suite chronologique d'opérations suivant un planning de forage-tubage préalablement élaboré. Chaque phase du programme représente un intervalle foré qui doit impérativement être protégé avant d'entamer la phase suivante. En effet, il s'agit d'introduire dans le trou foré une colonne de tubage et de la cimenter le long du découvert pour maintenir en place les parois du puits. Les programmes techniques de forage, notamment ceux des puits profonds, comportent de plus en plus la pose des colonnes perdues " Liners " au lieu des colonnes entières, dans la gamme des dimensions allant des diamètres de 85/8 " à 41/2 ". La raison de cette tendance est son incidence sur le prix de revient du sondage. Le programme de forage du champ d'Ohanet est composé de 3 phases dont la colonne de tubage 7" est un liner posé à 2610 m de profondeur. Ce document présente une étude détaillée de la technique de « pose et cimentation d’un Liner » qui sera illustrée par un cas de forage du puits TAKW-2 du champ d'Ohanet. Ce travail est structuré en deux grandes parties : Ø Une partie technique et technologique qui concerne : § La description du champ § Données et objectifs du puits § Le programme Forage - Tubage

Ø Une partie spéciale qui traite des techniques de pose et cimentation du Liner 7".

4

Chapitre 2: Le LINER 7"

2.1 Rôle du Liner : La descente d’une colonne perdue (liner) au lieu d’une colonne complète permet de baisser le prix d’un sondage pour les raisons suivantes :

2.1.1 Economie sur le matériel : · Tubes : L’économie réalisée est d’autant plus importante que le sabot de la colonne précédente est profond. · Tiges : La possibilité d’utiliser une garniture mixte en diamètres limite le parc des tiges nécessaire.

2.1.2 Economie sur la puissance hydraulique : Pour un débit donné, les pertes de charges dans une garniture mixte en diamètres (5" et 3"½ par exemple) seront moindres que la garniture « flush » de diamètre 3"½.

2.1.3 Conduite du forage améliorée : A une profondeur donnée, les réserves de traction sur les garnitures peuvent être supérieures avec des aciers de même grade.

2.2 Préparation du casing : 2.2.1 Préparation du trou : Lorsque le trépan a atteint la cote désignée pour le sabot de la colonne de tubes, le trou n’est généralement pas prêt à la descente immédiate. Le puits doit être soigneusement préparé, car descendre une colonne perdue est une opération plus délicate que descendre une colonne entière. Pour cela, il faut réaliser les opérations de diagraphies montrées ci-dessous : · Enregistrement d’une déviation et azimut par les inclinomètres.

14

Chapitre 2: Le LINER 7"

· Prise de température pour déterminer le temps de pompabilité du laitier par le PS-résestivité. · Connaître le volume colonne/trou,et ou on place les centreurs par le diamétreur. Après les diagraphies électriques la descente de la garniture de forage a un double objectif : · Contrôler la tenue des parois du trou. · Circuler et eventuellemnt traiter la boue.

2.2.2 Caractéristiques des tubes : Cette opération s’effectue généralement pendant les jours de forage qui précédent l’opération de tubage. Les tubes sont identifiés comme suit " le cas de notre colonne ": - Diamètre extérieur = 7" (177,8 mm). - Masse nominale =29 lb/ft. - Filetage : Buttress. - Nuance d’acier : P 110 (une bande blanche). - Résistance à l’écrasement =587 bars. - Résistance à l’éclatement = 774 bars. - Tension à la limite élastique = 413 (103 daN).

2.2.3 Calibrage des tubes : Les tubes doivent être aussi mesurés et numérotés dans un cahier, les protecteurs des filetages ôtés et les joints nettoyés et graissés. Les protecteurs de l’extrémité male doivent remis en place pour protéger le filetage pendant la manutention.

2.2.4 Habillage de la colonne : La préparation de la colonne comporte en outre la mise en place des accessoires :

15

Chapitre 2: Le LINER 7"

Ø Le sabot (float shoe): Facilite la descente et le guidage de la colonne, on distingue trois types : § Sabot à canal avec ou sans évents : Il permet la pénétration directe de la boue dans le tubage lors de la descente. § Sabot avec dispositif anti-retour permanent : -

Avantages : empêche le retour du laitier, et évite tout risque d’éruption.

-

Inconvénients : descente lentement afin d’éviter la surpression sur la formation, et remplissage par le haut (perte de temps).

§ Sabot avec dispositif anti-retour transformable : - Sabot à remplissage automatique. - Sabot à remplissage différentiel.

- Types des sabots (float shoe) Ø L’anneau de retenue (landing collar) : Servir un siège au bouchon de cimentation. L’anneau et le sabot sont choisis : - Du même type afin d’assurer une redondance. - De type anti-retour si le sabot n’en est pas muni.

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Chapitre 2: Le LINER 7"

- Types des anneaux (landing collar) Ø Les centreurs (centraliser): Il y a deux types : § Centreurs rigides (positifs) : Avec lames en ″U″, ils sont utilisés aux espaces annulaires (tubage-tubage). § Centreurs souples (droits et spiralé) : Sont utilisés aux espaces annulaires (tubage-trou).

Ø Les gratteurs (scratcher) : Servent à gratter le cake. D’autre phénomènes pouvant perturber la qualité du laitier (filtration, déshydratation,…), ils seront choisis en fonction du mouvement que l’on compte imposer à la colonne pendant la cimentation : - Rotation : gratteurs rotatifs. - Va-et-vient (reciprocating) : gratteurs alternatifs.

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Chapitre 2: Le LINER 7"

- Types des gratteurs (scratcher) Ø Les colliers tourbillonneurs (hydrobonder) : § Ils améliorent l’efficacité de déplacement du fluide de forage par le laitier. § Ils peuvent être mis en place sur le tubage au droit des caves et assurent un meilleur remplissage de celles-ci. § Pour modifier au maximum le profil d’écoulement, il est recommandé d’inverser le sens des spirales de deux colliers successifs s’ils sont rapprochés. Ø Les ombrelles de cimentation (cementing basket) : Elles sont utilisées pour minimiser les pertes de laitier de ciment dans les zones fragiles.

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Chapitre 2: Le LINER 7"

Ø Le système d’étanchéité (Packer) : Si l’on désire réaliser une étanchéité en tête de la colonne perdue au moyen de garniture. Leur choix dépend des conditions de température.

- Types des systèmes d’étanchéité (Packers)

Ø Le système de suspension (liner hanger): La suspension se fait au moyen d’un mécanisme appelé ″Liner hanger″, les dispositifs sont de deux types :

- Mécanique (J slot) : c’est par un mouvement longitudinal et de rotation que l’on viendra déverrouiller les patins d’accrochage et les coincer dans le casing.

- Types des systèmes de suspension – (Mechanic Liner Hanger)

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Chapitre 2: Le LINER 7"

- Hydraulique : L’envoi d’une bille et l’action de la pression hydraulique met en mouvement une chemise qui active l’accrochage.

- Types des systèmes de suspension – (Hydrolic Liner Hanger)

2.2.5 Composition du Liner : De bas en haut § 7″ Float shoe BTC P110 § 7″ casing BTC P110 § 7″ Float collar BTC P110 § 7″ casing BTC P110 (3 cgs) § 7″ Landing collar baffle BTC P110 § 7″ casing BTC P110 (14 cgs) § ACP 10ft § 7″ casing BTC P110 (3 cgs) § ACP 20ft

20

Chapitre 2: Le LINER 7"

§ Stage tool § 7″ casing BTC P110 (52 cgs) § 7″ liner assembly (liner hanger/packer) § Running tool stick up (setting tool – outil de pose)

a/ Objectifs d’utilisation d’un liner 7” et des ACP’s : •

Pour enfermer outre de l'Ordovicien et des intervalles Siluriens de réservoirs avec le bon isolement hydraulique entre les réservoirs.

• Pour fournir un joint hydraulique dans le liner lap et une bonne intégrité. • Packer externe réglé de liner à la profondeur désirée pour isoler des réservoirs, bon isolement de ciment au sabot de 7", et au-dessus d'ACP supérieur, chevauchement de 9 5/8"comme plan pour répondre aux exigences d'essai de puits d'examiner l'essai Ordovicien avec la cimentation.

b/ Caractéristiques des Liner Hanger/Packer et ACPs: Liner Hanger/Packer: - Modèle LPNL94700L 7” x 9-5/8” Tandem Cone Mechanical LH Set Liner Hanger, P110 avec integral liner top packer LNTH94700L. - capacité d’ancrage 305,000 (lbs) - surface de by-pass dans le 9.625” 47# casing = 5.42 (in2)

ACPs: 7” 10ft or 20 ft Slim line (DISC) ACP - ACP Overall Length = 17.2 ft - Maximum run in OD = 8.00 “ - Opening Pressure Range = 425 – 3320 psi (30 – 229 bars) - Closing Pressure Range = 425 – 3320 psi (30 – 229 bars) - Inflation Media = Fluid / Cement Mandrel - Size = 7” Casing

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Chapitre 2: Le LINER 7"

- Weight = 29 lb/f - Threads = API casing BTC - Drift = 6.0151” - Burst (80% rated) = 5792 psi (399 bars) - Collapse (80% rated) = 4328 psi (298 bars)

c/ 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). La colonne doit vérifier ces trois efforts avec des coefficients de sécurité : - Kecr = 1,125 ;

- Kecl = 1,1 ;

- Ktra = 1,75.

Données de base pour le Liner 7" P110 29# : - Diamètre du Liner : 7" = 177,8 mm - Masse nominale : q = 29 lbs/ft - Résistance à l’écrasement : Recr = 578 bars - Résistance à l’éclatement : Recl = 774 bars - Tension à la limite élastique : T = 413 103 daN - Densité de la boue : d = 1.08 - Longueur de la colonne : L = 1000 m - Profondeur du puits : H = 2600 m · Pression hydrostatique :

Ph = H x d / 10,2 = 2600 x 1,08 / 10,2 = 275.29 bars

· Pression d’écrasement :

Pecr = Ph x Kecr = 275.29 x 1,125 = 309.7 bars

Pecr < Recr donc le tube résiste à l’écrasement. · Pression d’éclatement :

Pecl = Ph x K ecl = 275.29 x 1,1 = 302.82 bars

Pecl < Recl donc le tube résiste à l’éclatement.

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Chapitre 2: Le LINER 7"

· Tension à la limite élastique : T1 = q x L x Ktra = 29 x 1000 x 1,75 = 83.34 103 daN T1 < T donc le tube résiste à la traction. Alors, les caractéristiques du tube sont vérifiées.

2.3 La descente du Liner : Pour faire cette opération, on a besoin – plus que les tiges - de :

L’outil de pose (Setting Tool) : Il a les fonctions suivantes : ü Il relie les tiges de forage au Liner. ü Il fait joint d’étanchéité avec le Liner afin de forcer le fluide - qui est pompé dans les tiges – à circuler dans le Liner et à sortir au sabot avant de revenir par l’annulaire. ü Il supporte le poids du Liner pendant la descente. ü Il fournit un support pour le bouchon racleur du Liner. Après l’ancrage des slips du système

de

suspension,

on

le

désolidarise de la garniture de tiges par dévissage d’un joint à filetage à gauche.

23

Chapitre 2: Le LINER 7"

2.3.1 Généralités de l’opération : Il faut faire cette descente le plus rapidement possible car comme toute manœuvre, cela représente un temps improductif. Par contre, il est préconisé de respecter pour la descente des tiges Les temps suivants : - 1mn par longueur de tiges dans le tubage. - 1mn 30 à 3mn par longueur dans le découvert suivant l’état de puits. Le chef de poste doit : - Veiller au remplissage de la colonne. - Reconditionner la boue (le tubage étant au fond). - Circuler tout en manœuvrant la colonne pour actionner les gratteurs. - Noter soigneusement les poids indiquer au Martin-Decker afin de connaître à tout moment le poids de la garniture dans la boue, les frottements et ainsi les possibilités de traction. La circulation ne sera arrêtée que lorsque : - La boue ne remonte plus de déblais. - Le fond gazeux est faible et constant. - Il n’y a pas de perte ni de venue. - Tout le volume de boue en circulation est homogène.

2.3.2 Descente du Liner : v

Avant de commencer la descente du liner, le Superviseur Forage devra tenir une réunion avec tous les intervenants de l'opération.

v

Descendre les premiers joints vissés au Tubelock (jusqu'à un joint situé audessus du landing collar).

v

Mettre la tête de circulation et circuler pour vérifier que l'anneau et le sabot ne sont pas bouchés.

24

Chapitre 2: Le LINER 7" v

Descendre le liner en remplissant tous les 5 joints au maximum. Ne pas dépasser la vitesse de descente spécifiée par l'opérateur liner.

v

Remplir complètement au dernier tube.

v

Monter le liner hanger, installer le wiper-plug, et le visser au liner. Ne poser les clefs de blocage qu’aux endroits prévus à cet effet.

v

En laissant le liner sur slips, dégager de 3 pieds afin de vérifier que le setting tool et toutes les connections sont correctes.

v

Poser sur cales (pup joint), mettre en place la tige carrée ou la top drive et circuler le volume intérieur du liner à 500l/mn environ, Noter débit /pression

v

remplir l’espace entre setting sleeve et setting tool à la boue ou à l'eau, suivant les instructions de l'Opérateur liner. Cela évite que des débris, qui pourraient empêcher la déconnexion du setting tool.

2.3.3 Descente avec les tiges : v

Descendre avec les longueurs de tiges stockées. (Attention au passage du hanger au niveau BOP et spool). Mettre une plaque de caoutchouc pour prévenir toute chute d'objet dans le puits.

v

Le liner ne doit pas tourner: bloquer la table de rotation, utiliser une clef de retenue aussi longtemps que nécessaire.

v

Au sabot du dernier tubage: • circuler le volume intérieur de la garniture et noter débit / pression. • mettre en rotation le liner à +/-20 rpm et noter le couple. • pour limiter les arrêts de garniture au fond du puits où il peut y avoir des risques de coincement par pression différentielle: -

assembler la tête de cimentation à une tige de manoeuvre et la positionner sur le plan incliné.

-

préparer si nécessaire tige et pup joint(s) pour ajustage.

2.3.4 Circulation avant l'ancrage : § Avant de prendre le fond mettre en place la tête de cimentation. Mesurer les poids vers le haut et vers le bas. Démarrer la circulation progressivement, de 25

Chapitre 2: Le LINER 7"

préférence en manoeuvrant vers le haut pour limiter la pression dans le puits. § Toper le fond en circulation. Dégager, et marquer la cote à laquelle on décolle du fond après avoir repris tout le poids vers le haut. § Circuler en manoeuvrant sur quelques mètres. § Dés que la circulation est bien établie, démarrer la rotation progressivement, de préférence en cours de descente, durant toute l'opération le chef de poste surveillera la valeur du torque. § Contrôler s'il y a des pertes ou des venues. § Circuler le volume intérieur des tiges et du liner ou plus en conditionnant la boue si nécessaire, jusqu'à ce que le puits soit propre. 2.4 La mise en place : Lorsque l'on a suffisamment circulé, § Arrêter la rotation progressivement et freiner le retour éventuel afin d’éviter l’effet de retour de couple. § remonter de 2 m environ. § Tourner à gauche pour donner un ¼ de tour au liner hanger. Quand le liner est ancré, poser un poids des tiges de 30,000 lbs. Libérer le couple lentement. § Sélectionner jusqu'à 20.000 lbs de poids neutre de tube de forage. Libérer le L'outil de pose au liner avec une rotation à droite (6 tours à l’outil). § lorsque le hanger est ancré et a commencé à prendre du poids: o Relâcher le couple, reprendre le poids des tiges et poser franchement le poids du liner, puis, si l’ancrage a réussi, 5 à 10 tonnes de plus. o Reprendre le poids des tiges et libérer l'outil de pose selon directives de l'opérateur liner. Dégager pour vérifier qu'il est déconnecté. o Constater la perte du poids du liner puis poser +/- 10t sur le liner. § Remonter un peu et observer le Martin-Decker pour vérifier que l'outil est libre.

26

Chapitre 2: Le LINER 7"

Ces illustrations représentent la descente et l’ancrage du Liner Hungar/Packer

Drill String

Running tool

Top Pump Down Plug

Liner Packer

Liner Bottom Pump Down Plug

Tail Pipe

Ball

Dual Wiper Plug

Ball seat Casing 7"

Landing Collar

27

Chapitre 2: Le LINER 7"

- L’ancrage du Liner Hungar

Lancement de la Ball

Ancrage du Liner Hanger

Cisaillement des goupilles du siège de la Balle

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Chapitre 2: Le LINER 7"

- Test du colonne et ancrage du Liner Packer

Cisaillement des goupilles du Lower Wiper Plug

Cisaillement des goupilles du Upper Wiper Plug

Test de la Colonne et ancrage du Liner Packer

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Chapitre 3 : Cimentation du Liner

Cette opération consiste à mettre en place un laitier de ciment approprié à une cote donné de puits ou dans l’espace annulaire entre le trou foré et le cuvelage en place. Il existe différents types de cimentation répondant chacun à un problème particulier.

3.1 Buts de l’opération de cimentation : Les buts de la cimentation des cuvelages ou du casing sont multiples : Isoler une couche productrice des couches adjacentes. Protéger ces tubages contre la corrosion due aux fluides contenus dans les couches traversées. Fournir une base étanche aux équipements de contrôle et de sécurité installés en tête de puits.

3.2 Matériels de cimentation : L’équipement de cimentation primaire est standard, comme : Ø La tête de cimentation : Vissée au sommet du tubage, contient les deux bouchons, elle doit permettre la circulation de boue, l’injection du laitier après le largage du bouchon inférieur, la chasse du bouchon supérieur avec la boue initiale.

31

Chapitre 3 : Cimentation du Liner

Ø Les bouchons de cimentation : On distingue deux types : o Bouchon inférieur (bottom plug) : Sert à : - Séparer les fluides. - Racler les parois du tubage, évitant le plus possible la contamination du laitier.

o Bouchon supérieur (top plug) : v

Etudier pour être étanche et résistant aux hautes pressions.

v

Sert à chasser le laitier.

v

Vient se mettre en place normalement sur le bouchon inférieur (ou sur le dispositif d’arrêt)

v

Permet de réaliser un test en pression de la colonne.

Ø L’anneau de cimentation étagé « DV » (Diverter Valve) :

Pour la cimentation à deux étages, il faut incorporer un anneau de cimentation étagé « DV » (Diverter Valve). Cet équipement joue le rôle d’un by-pass entre l’intérieur de casing et l’annulaire afin de pouvoir circuler et

32

Chapitre 3 : Cimentation du Liner

chasser

du

ciment

dans

cet

annulaire

à

la

côte

choisie.

Mode d’emploi : Lorsque la cimentation primaire est effectuée, on ouvre la DV par action de pression sur la bombe (1) obturant la chemise inférieure (A). La cimentation du deuxième étage peut alors avoir lieu. Puis l’envoi du bouchon de fermeture (2) déplace la chemise supérieure (B) en fin de chasse et referme les by-pass.

3.3 Déroulement d’opération : 3.3.1- Programme de cimentation du puits : Les paramètres d'opération de toutes les phases sont illustrés dans le tableau suivant : Parameters Shoe Depth Cement Column Lead Cement Column Tail Lead TOC Tail TOC Frac Pressure at Shoe, SG BHST -degrees Celsius Slurry Type Lead Slurry Wt. Lead, SG Slurry Excess Lead on open hole annular volume Slurry Type Tail Slurry Wt. Tail, SG Slurry Excess Tail Spacer Standoff

16” Hole 13 3/8” Casing 410 m 310 m 100 m Surface 310 m 1.58+/35+/LiteCRETE slurry 1.3 50% or More TBC Neat 1.9 50% Chemical Wash 80%

12 ¼” Hole 9 5/8” Casing 1753 m 1453 m 300 m Surface 1453 m 1.8+/80 +/LiteCRETE Slurry 1.3 25% or 20% over caliper Neat 1.9 25% gauge hole, or 20% over caliper Chemical Wash 80%

8 ½ Hole 7” Liner 2,600 m 1000 m TOL /1600 m N/A 110 +/N/A N/A N/A Gasblok Slurry 1.9 20% gauge hole, or 15% over caliper Chemical Wash 80%

3.3.2- Rôle de la cimentation du Liner : Le Liner ne remonte pas jusqu’à la tête de puits mais sur un hauteur limité à l’intérieur du tubage précédent, il est cimenté avec un recouvrement dans le dernier tubage (Overlap). Les buts de la cimentation du Liner sont multiples : v

Assurer l’ancrage de la colonne descendue dans le terrain ou tubage. 33

Chapitre 3 : Cimentation du Liner v

Assurer l’étanchéité de la base de l’espace annulaire.

v

Isoler les formations situées derrière la colonne entre elles.

v

Maintenir en place certaines zones qui auraient tendance à fluer dans le temps (sel, argiles plastiques,….).

3.3.3- Circulation avant l’opération : § Démarrer progressivement

la circulation

selon les indications du

programme de l'Ingénierie FC. § Durant toute l'opération le chef de poste surveillera l'évolution du torque. § Conditionner la boue si nécessaire. § Respecter scrupuleusement le temps minimum de circulation préconisé. § Comparer débit / pression aux valeurs mesurées précédemment. § Contrôler s'il y a des pertes ou des venues. §

Tester la conduite de cimentation (sur une vanne fermée à l'entrée de la tête de cimentation).

3.3.3 Cimentation du Liner : A- Cimentation du 1er étage : v

Injecter 3 m3 d'un flush d'eau avec un débit = 800 l/mn.

v

Faire un test de pression à 5000 psi pendant 10 mn.

v

Pomper environ 2 m3 d'un chemical wash (CW8) et de Brine d’une densité de (1.02 SG) avec les pompes de Rig.

v

Injecter un laitier (GASBLOK 1.9 SG) d'un volume de 13,28 m3.

v

Chasser le avec environ de 11 m3 du laitier (ACP).

v

Pomper 2 m3 d'eau avec le même débit. Continuer l'injection avec 24,5 m 3 d'une boue de chasse.

v

Larguer le pump down plug.

v

Réduire le débit de 2,9m3 du boue à 150 l/m pour que le pump down plug atteigne le wiper plug.

v

Un à-coup de pression doit alors être observé, activer les ACP's et ouvrir le stage tool.

Note : Toutes les injections se font avec le même débit 800l/mn.

34

Chapitre 3 : Cimentation du Liner

B- Cimentation du 2ème étage : Après la cimentation de l'étage inférieur et vérification du Back Flow, on procède à la cimentation de l'étage supérieur. v

Ouvrir le couvercle de la tête de cimentation

v

Lancer le bouchon d'ouverture ou bombe de la DV

v

Remettre la circulation.

v

Lorsque la bombe arrive sur la DV, elle repose sur la chemise inférieure. On note une légère augmentation de pression puis une chute de pression qui indique l'ouverture des orifices de la DV

v

Circulation pendant 1 ou 2 cycles à travers les orifices de la DV

v

Injection d'un bouchon laveur CW8 à un débit de 800l/mn.

v

Pompage du volume de laitier (GASBLOK 1,9 SG) = 11m3.

v

Lancer le 2ème bouchon de cimentation pour chasser le laitier

v

Chasser avec 2m3 d'eau puis 15m3 du boue de déplacement jusqu'à l'arrivée du bouchon sur la chemise supérieure de la DV. Sous une légère pression (débit=300 l/mn), les goupilles se cisaillent, la chemise coulisse vers le bas et ferme les orifices.

v

continuer le pompage avec 10m3 du boue à un débit=800 l/mn, puis on réduire le débit à 300 l/mn avec 1,3m3.

Les fluides utilisés dans cette opération sont : · Displacement mud : §

Type : polymetric

§

Density = 1,13 SG

§

PV = 25cp

§

YP = 18 lbf/100ft2

· Brine : §

Type : KCL

§

Dencity = 1,02 SG

· CW8 : §

Density = 1,02 SG

35

Chapitre 3 : Cimentation du Liner §

Fresh water = 0,98m3/m3 de CW8

§

D122A = 12 l/m3

Les illustrations suivantes montrent le déroulement d’une opération de cimentation primaire sur le chantier :

- Implantation de l’unité de cimentation -

36

Chapitre 3 : Cimentation du Liner

- Circulation de boue avant de commencer l’opération -

- Injection du spacer -

37

Chapitre 3 : Cimentation du Liner

- Injection du laitier -

- Slurry displacement -

- End of Slurry displacement -

38

Chapitre 4 : Calcul des laitiers

4.1- Historique : Le ciment Portland est un matériau hydraulique utilisé depuis un siècle pour cimenter les puits. En effet, son mélange avec de l’eau forme une suspension (coulis ou laitier) adaptée à la mise en oeuvre. Les réactions chimiques entrent en jeu et cette suspension “prend” devient un solide costaud et imperméable, remplissant donc les fonctions souhaitées de supporter le tubage et d’étanchéifier et d’isoler les différentes couches. Son faible coût et sa disponibilité mondiale ont donc fait de ce ciment Portland un matériau idéal pour la construction des puits. Le rapport eau/ciment gouverne toutes les propriétés du mélange final durci, et en particulier la résistance à la compression et la perméabilité. Historiquement, cette résistance à la compression a été la seule mesure faite de manière à peu près routinière sur le ciment durci. Les propriétés mécaniques de la gaine de ciment dépendent donc directement de la densité du coulis. Mais cette densité n’est jamais ou rarement choisie en fonction d’une propriété à atteindre car elle est le plus souvent imposée par d’autres conditions de puits comme par exemple le fait d’éviter toute perte en cours d’opération. En 1989 on utilisait des ciments allégés par la mousse (foamed cement) pour pouvoir pomper les volumes importants à des profondeurs très longues et éviter de craquer la formation. Ce ciment a des mauvaises caractéristiques mécaniques ce qui a obligé les spécialistes du domaine à chercher un autre laitier plus performant.

4.2- Le ciment : 4.2.1- Définition : Le ciment est un liant hydraulique, c'est-à-dire qu’au contact de l’eau, leurs constitutions minéralogiques s’hydratent en formant une pâte ou ‘laitier’ qui

40

Chapitre 4 : Calcul des laitiers

durci et devient un matériau doué de propriétés mécaniques capables de lier d’autres matériaux. Les propriétés du laitier et du matériau dur dépendent de la nature des hydrates formés. Elles sont également influencées par la pression et température, ce qui est le cas dans les puits de forage. Il est donc indispensable de tenir compte de ce phénomène.

4.2.2- Hydratation et prise du ciment : On peut distinguer trois étapes principales successives : - Le mouillage

- La prise

- Le durcissement

4.2.3- Classification des ciments : A- Les ciments portland brut : Classe A, B, C, D, E, F, G, H, et J

B- Les ciments spéciaux : Ciments allégés. Ciments à la bentonite. Ciments denses. Ciment pour températures élevées. Ciment à basse température.

4.3- LE LAITIER DE CIMENT : 4.3.1- Préparation du laitier : Il se prépare de trois éléments: eau de gâchage + additifs + ciment pur Ø L'eau de gâchage : On peut fabriquer le ciment avec eau douce, eau salée, eau salée saturée, ou eau de chantier. 41

Chapitre 4 : Calcul des laitiers

Ø Les additifs : §

Fluidifiants

§

Réducteur de filtrat

§

Retardateurs

§

Accélérateurs

§

Allégeant

§

Allégorisations

§

Anti-mousse

§

Dispersent

Ø Ciment pur : Pesé avec la balance électronique. Ø Le mixage : Dans l'ordre, L'eau et les additifs sont mixés à une vitesse de 4000 tr/mn pendant 30 secondes. On ajoute ensuite le ciment (ne pas dépasser 15 s) puis on mixe à 12000 tr/mn pendant 35 s.

4.3.2- Caractéristiques des laitiers de ciments : Ø Densité des laitiers : La densité du laitier influe sur : §

La pression hydrostatique en cours de cimentation.

§

Le temps de pompabilité.

§

La résistance à la compression du ciment durci.

§

La perméabilité du ciment.

Ø Filtration : Influe sur les caractéristiques mécaniques de ciment durci. Ø Eau libre : Peux former un anneau d’eau à la partie supérieur du gain de ciment. Ø Temps de pompabilité : C’est le temps pendant le quel le laitier reste pompable. Ø Résistance à la compression : 42

Chapitre 4 : Calcul des laitiers

Le ciment doit être supporté les contraintes mécanique et thermique et les vibrations pendant toute la durée de vie de puits. Ø Perméabilité : L’aptitude d’un ciment durci à laisser traverser par les fluides.

4.6- Les unités de cimentation : Une unité de cimentation est un véhicule équipé de : Ø Une force motrice Ø 2 pompes Triplex pour le pompage du laitier Ø 2 pompes centrifuges pour le pompage de l'eau de gâchage Ø Un mélangeur Ø Des conduites articulées

4.5- Programme de cimentation: 4.5.1 Volumes des laitiers : Pour calculer les volumes des laitiers utilisés dans cette opération, on a besoin de ces données: §

Volume intérieure de casing 7" = 19,38 l/m

§

Volume de l'espace annulaire (casing-casing) 95/8" - 7" = 13,31l/m

§

Volume de l'espace annulaire (trou-casing) 81/2" - 7" = 11,73 l/m

§

Volume de trou 81/2" = 36,61 l/m

§

Excès moyen = 16%

§

Profondeur du puits = 2610m

§

Position d’anneau = 2554 m

§

Position de sabot = 2608 m

§

Distance anneau-sabot = 54m

§

Distance fond-sabot = 2 m

§

Top ACP2 = 2296 m

§

Top du laitier (ACP slurry 1,82 SG) = 2246 m 43

Chapitre 4 : Calcul des laitiers §

Top L/C = 2450 m

§

Position du sabot 95/8" = 1700 m

§

Position top casing 7" = 1600 m

Et d'après le schéma suivant qui présente ce programme, on aura:

5" 0m V9 1550 m 95/8"

V7 1600 m

Liner 7" V6

V8

1700 m

V5 Top slurry 1,82 SG (2246m) Top ACP2 (2296m) Top ACP1 (2355m) V0

Top L/C (2450m)

V4 2554 m

V3 V1 2608 m V2 V2

2610 m

Gasblok Slurry 1,90 SG ACP Slurry 1,82 SG Brine Slurry

44

Chapitre 4 : Calcul des laitiers

Ø Pompage de CW8 et Brine : Ils sont pompés successivement à la même densité 1,02 SG et avec le même débit, donc on calcule leur volume total. V4 : le volume de CW8 et le Brine prise dans l’éspase annulaire trou-casing (81/2"-7"). V4 = V4` [(vol.unit.esp.annul (trou-casing 81/2"-7")] * distance (Top L/C – Top ACP2) * excès moyen = 11,73 (l/m) * (2450 – 2296)(m) * 1,16 = 2095,45 L Ø 1er Etage : Cimenté avec le laitier Gasblok 1.90SG Le volume du laitier selon le schéma précédent est :

V(1st) = V1 + V2 + V3 V1: Volume de laitier dans le casing 7", entre le sabot et l’anneau V1 = V1`(vol.unit.casing 7") * distance (anneau-sabot ) = 19,38 (l/m) * 54 (m) = 11046,52 L V2 : Volume de laitier dans le trou 81/2", entre le sabot et le fond V2 = V2`(vol.unit.trou 81/2") * distance (fond-sabot) * excès moyen = 36,61 (l/m) * 2 (m) * 1,16 = 84,93 L V3 : Volume de laitier dans l’espace annulaire (trou-casing 81/2"-7"), entre le sabot et le L/C V3 = V3`[vol.unit.esp.annul(trou-casing 81/2 "-7")] * distance(sab-L/C) * excès moyen = 11,73 (l/m) * (2608 – 2450)(m) * 1,16 = 2149,87 L

45

Chapitre 4 : Calcul des laitiers

donc; V(1st) = 13281,32 L Ø ACP Slurry : Avec un laitier de densité 1,82 SG qui permet de gonfler les ACPs, son volume sera calculé comme ceci : V(ACP) = V0 V0 : Volume de laitier à l’intérieur du Liner, entre l’anneau et la DV V0 = V0` (vol.unit.casing 7") * distance (anneau-DV) = 36,61 (l/m) * (2554 – 2246)(m) = 11275,88 L Ø 2ème étage : Cimenté avec le laitier Gasblok 1.90 SG Le volume de laitier pompé dans cet étage est : V(2nd) = V5 + V6 +V7 V5 : Volume de laitier dans l’espace annulaire (trou-casing 81/2"-7"), entre le sabot 95/8" et le Top ACP2 V5 = V5` (vol.unit.esp.annul(trou-casing 81/2"-7") * distance(sab.95/8"-Top L/C) * excès moyen = 11,73 (l/m) * (2296 – 1700)(m) * 1,16 = 8109,65 L V6 : Volume de laitier dans l'espace annulaire (casing-casing) 95/8" 7",entre le sabot 95/8" et le Top Liner V6 = V6` [vol.unit.esp.annul(casing-casing 95/8"-7")] * distance(sab.95/8"-Top Liner) = 13,31 (l/m) * (1700 – 1600)(m) = 1331 L

46

Chapitre 4 : Calcul des laitiers

V7 : Volume de laitier dans l'espace annulaire (casing-tige) 95/8" - 5" V7 = V7` vol.unit.esp.annul(casing-tige 95/8" - 5") * (1600 – 1550) = 24,9 (l/m) * 50 (m) = 1245 L V (2nd) = 10685,65 L DISPLACEMENT MUD BRINE (

4.5.2. Quantité de ciment et Volume d’eau de mixage : Ils dépendent de la densité du laitier, connaissant la densité (généralement de 1,55 à 2) et le volume du laitier obtenu, on peut déterminer : · La quantité de ciment ; · Le volume d’eau nécessaire ; Ø 1er étage : La densité du laitier : d = 1,90 et d’après le FF on a : Densité

Eau (L / 100 Kg)

Laitier (L / 100 Kg)

1,90

44,2

75,8

· Quantité de ciment : Pour : 75,8 L

100 Kg

13281,32 L

Q

Q = 13281,32 x 100 / 75,8 = 17521,53 Kg Q = 17,52 tonnes · Volume d’eau de mixage : Pour : 44,2 lt

100 Kg

Ve

17521,53 Kg

Ve = 17521,53 x 42,2 / 100 = 7394,085 L Ve = 7,39 m3

47

Chapitre 4 : Calcul des laitiers

Ø ACP Slurry : La densité du laitier : d = 1,90 et d’après le FF on a : Densité

Eau (L / 100 Kg)

Laitier (L / 100 Kg)

1,82

51.6

83

· Quantité de ciment : Pour : 83 L

100 Kg

11275,88 L

Q

Q = 11275,88 x 100 / 83 = 13585,397 Kg Q = 13,58 tonnes · Volume d’eau de mixage : Pour : 51.6 L

100 Kg

Ve

13585,397 Kg

Ve = 13585,397 x 51.6 / 100 = 7010,06 L V e = 7 m3 Ø 2ème étage : La densité du laitier : d = 1,90 et d’après le FF on a : Densité

Eau (L / 100 Kg)

Laitier (L / 100 Kg)

1,90

44,2

75,8

· Quantité de ciment : Pour : 75,8 L

100 Kg

10685,65 L

Q

Q = 10685,65 x 100 / 75,8 = 14097,16 Kg Q = 14,1 tonnes

48

Chapitre 4 : Calcul des laitiers

· Volume d’eau de mixage : Pour : 44,2 L

100 Kg 14097,16 Kg

Ve

Ve = 14097,16 x 44,2 / 100 = 6230,94 L Ve = 6,23 m3 4.5.3 Volume du fluide de refoulement ou de chasse : Pour : Ø 1er étage : Le volume de chasse est égal aux volumes intérieurs des DP 5" et casing 7" (entre Landing Collar et le Top Liner). Vch 1 = Vint DP 5"+ Vint csg 7" = 1607 x 9,85 + (2450 – 1600) x 36,61 = 46947,45 L Vch 1 = 46,95 m3 Ø ACP slurry : Le volume de chasse est égal aux volumes intérieurs des DP 5" et casing 7" (entre le Top ACP slurry et le Top Liner). Vch 2 = Vint DP 5"+ Vint csg 7" = 1607 * 9,85 + (2246 – 1600) * 36,61 = 39479,01 L Vch 2 = 39,5 m3 Ø 2ème étage : Le volume de chasse du laitier de cet étage est égal à le même volume de chasse d’ACP Slurry, car quand on ouvre la DV, le laitier de cimentation du

49

Chapitre 4 : Calcul des laitiers

2ème étage va échapper à l’extérieur du casing et il nous reste à l’intérieur que le fluide de chasse. Vch 3 = Vch 2 = 39,5 m3 4. Temps d’injection du laitier : On a le débit d’injection : Qi = 800 lt / mn Ø 1er étage : Ti1 = (Volume chemical wash + Volume du laitier) / Qi = (2095,45 + 13281,32) / 800 Ti1 = 19,22 mn Ø ACP Slurry : Ti2 = Volume du laitier / Qi = 11275,88 / 800 Ti2 = 14,09 mn Ø 2ème étage : Ti3 = Volume du laitier / Qi = 10685,65 / 800 Ti3 = 13,36 mn Donc, le temps total d’injection des 3 laitiers est : Tit = 346,67 mn = 5h 46,67 mn 5. Temps de chasse : Pour : Ø 1er étage : Tc1 = Volume de chasse du laitier 1 (Vch1) / Qi = 46947,45 / 800 Tc1 = 58,68 mn

50

Chapitre 4 : Calcul des laitiers

Ø ACP Slurry : (incorporé dans le temps de chasse du premier laitier) Tc2 = Volume de chasse du laitier 2 (Vch 2) / Qi = 39479,01 /800 Tc2 = 49,34 mn Ø 2ème étage : Tc3 = Volume de chasse du laitier 3 (Vch 3) / Qi = 39479,01 / 800 Tc2 = 49,34 mn Le temps total de chasse est : Tct = Tc1 + Tc2 = 108,02 mn 6. Durée de cimentation : Dc = Tit + Tct = 346,67 + 108,02 Dc = 454,69 mn 7. Pression finale de refoulement : La pression maximale prévisible en fin de refoulement est égale à la différence de pression entre l’espace annulaire et l’intérieur du casing 7" et DP 5". Pr = Pext – Pint = [(Hc * dc + Hcw * dcw + Hb * db) / 10,2] – [(hc * dc + he * de + hb * db) / 10,2] = [(158*1,9+154*1,02+696*1,9+50*1,9+1550*1)/10,2] - [(54*1,9+308x1,82+2246x1,13)/10,2] = 335,75 - 313,83 = 21,92 bars

Pr = 21,92 bars 51

Chapitre 4 : Calcul des laitiers

Ces graphes présentent le rapport de l’opération de cimentation étudié par l’ingénieur de Schlumberger

Time 04 /05 /20 06 1 4:29 :47

Pressure

Rate

Density

Volume

Messages

15:57:00

Start 1st Stage Flush The Line With 1 m3 Of Fresh Water P/T The Lines @ 4000 psi

16:22:00

Pumping 3 m3 Of CW Pumping 1.5 m3 Of Brine

16:47:00

Mixing, Pumping 3.7 m3 Of 1st Slurry @ 1.90 SG Release Dart Mixing, Pumping 5.97 m3 Of ACP Slurry @ 1.82 SG Pumping 2 m3 Of Water

17:12:00

17:37:00

18:02:00

Displace With 25.3 m3 Of Mud

18:27:00

Open 1st ACP@1400 psi Open 2nd ACP@1600 psi

18:52:00

Open Stage Collar@3400 psi Bleed-Off, END 1st Stage

19:12:00 21:12:00

Start 2nd Stage Pumping 12 m3 Of CW

21:42:00 Mixing, Pumping 23.8 m3 Of 2nd Slurry @ 1.90 SG

22:12:00

Pumping 2 m3 Of Water

22:42:00 Displace with 26 m3 Of Mud 23:12:00 Hold Pressure @ 3500 psi 23:42:36 hh:mm:ss0.00 04 /05 /20 06 2 3:42 :36

Bleed-Off END Of 2nd Stage 1000 2000 3000 4000 5000 0.00 318.0 636.0 953.91271.91589.90.60

PSI

L/MN

1.2

1.8

SGU

2.4

3.0 0.00

12.5

25.0

37.5

50.0

M3 04/06/2006 14:22:32

52

Chapitre 4 : Calcul des laitiers

Le suivant tableau représente les différents additifs incorporés dans la fabrication des laitiers utilisés dans la cimentation de ce liner. Slurries 1st. stage GASBLOK* Slurry

ACP Slurry

2nd. stage GASBLOK* Slurry

Type Density

1.90 SG

BHST/BHCT

110 / 94 degC

Composition

T. T. 40/80 BC Fluid Loss API

Class G Cement D175 2.0 L/tonne D153 0.2% BWOC D080A 10.0 L/tonne D801 4.0 L/tonne D600G 220 L/tonne

ANTI-FOAM ANTISETTLING DISPERSANT RETARDER GASBLOK*

1.82 SG 110 / 93 degC

Class G Cement D175 2.0 L/tonne D153 0.2% BWOC D080A 10.0 L/tonne D801 4.0 L/tonne D600G 220 L/tonne

ANTI-FOAM ANTISETTLING DISPERSANT RETARDER GASBLOK*

1.90 SG 103 / 85 degC

Class G Cement D175 2.0 L/tonne D153 0.2% BWOC D080A 10.0 L/tonne D801 2.0 L/tonne D600G 220 L/tonne

05:05 / 05:25

05:50 / 06:00

06:50 / 07:10

18 ml

26 ml

18 ml

ANTI-FOAM ANTISETTLING DISPERSANT RETARDER GASBLOK*

PV/YP

58.2 cp / 11.13 lb/100ft2

35.5 cp / 3.92 lb/100ft2

58.50 cp / 12.07 lb/100ft2

Yield (Lt/ton)

770.98 L/tonne

845.90 L/tonne

770.57 L/tonne

53

Chapitre 5 : Contrôle et évaluation de cimentation

5.1- Contrôle de la cimentation : Après avoir cimenté, il est nécessaire de vérifier : §

La hauteur de ciment dans l’espace annulaire

§

La qualité de la cimentation

§

L’étanchéité du tubage et parfois de la cimentation du sabot.

5.1.1- Contrôle de l'hauteur dans l’espace annulaire : La méthode la plus courante consiste à effectuer une thermométrie du trou, 6 à 12 heures après la cimentation. La réaction exothermique de prise du ciment élève la température de la boue au voisinage du ciment. La lecture du diagramme doit permettre de §

déterminer la hauteur de ciment dans l’espace annulaire

§

préciser les zones de mauvaise cimentation. Pour faire cette lecture, il est bon de caler le diagramme de

thermomètre sur la courbe du diamètreur effectué avant de descendre le tubage.

5.1.2- Contrôle de la qualité : (fig1) Si la thermométrie donne quelques renseignements sur la présence ou non de zones polluées dans la cimentation, elle ne précise pas si le ciment adhère correctement aux parois du tubage. L’enregistrement CBL "Ciment Bond Log" permet de déterminer les zones de bonne et mauvaise cimentation.

5.1.3- Contrôle de l’étanchéité de tubage et de cimentation de sabot : Il est bon, après cimentation de vérifier l’étanchéité de la colonne Cet essai se fait soit : §

Après l’arrivée du bouchon supérieur sur l’anneau.

§

Après forage d’une partie du ciment et forage de 1ou 2m au dessous du sabot.

55

Chapitre 5 : Contrôle et évaluation de cimentation

5.2- Evaluation de la cimentation : (fig2) Le «Cement Bond Log»(CBL) et le «Variable Density Log»(VDL) utilisent une pulse sonique omnidirectionnelle pour mesurer la moyenne radiale de la gaine de ciment.

- Fig 1 –

Casing Emetteur Gaine de ciment

Cheminement de l’onde sonique

Récepteur CBL Récepteur VDL

Formation

Fig 2. Outil CBL-VDL 56

Chapitre 5 : Contrôle et évaluation de cimentation

Le gain de cimentation peut avoir plusieurs défauts.

5.2.1- Mesure de l’amplitude et du temps de transit : L’amplitude d’une onde acoustique diminue lors de son cheminement dans le milieu qu’elle traverse. Cette atténuation est en fonction des propriétés élastiques du milieu. Sa mesure est appliquée à la détermination de la qualité de cimentation d’un tubage. Principe : Un train d’ordre de fréquence variant entre 15000 et 30000 Hz selon les appareillages est périodiquement généré par un émetteur. Cette onde traverse la boue, passe dans le tubage, le ciment et la formation si ces divers milieux sont couplés acoustiquement, puis elle est détectée par un récepteur qui se trouve sur le corps de l’outil (généralement à 3ft de l’émetteur). Les vitesses des différentes ondes émises et créées, lors des passages successifs d’un milieu à un autre, sont fonction des caractéristiques physiques du milieu et du type d’onde. L’énergie acoustique voyageant le long du tubage

57

Chapitre 5 : Contrôle et évaluation de cimentation

se propage plus rapidement que les ondes de formation, elles-mêmes plus rapides que les ondes de boue.

Fig.3- Enregistrement d’un train d’onde La détection de la première arrivée se fait suivant le même principe que celui de la mesure du temps de propagation d’une onde acoustique dans une formation, par un seuil minimum d’énergie détectable. L’amplitude de cette première arrivée (généralement l’onde de tubage) est mesurée par positionnement d’une fenêtre (E1). Cette diagraphie est appelée couramment CBL ; elle permet d’étudier et de quantifier la qualité de la cimentation.

Fig.4- Diagraphie de cimentation -

58

Chapitre 5 : Contrôle et évaluation de cimentation

Interprétation : Lorsque le casing est bien lié au ciment, les vibrations sont atténuées proportionnellement à: - L’aire de la surface liée (bonded)

- Le compressive strength du ciment.

· Dans le cas d’un tubage libre (non cimenté), toute l’énergie acoustique circule le long de l’acier ; il y a très peu d’atténuation de l’onde et l’amplitude du premier pic du signal est importante. · Si le tubage est parfaitement cimenté, cette énergie se propage à travers le ciment jusque dans la formation. L’onde tubage est alors très affaiblie. · Dans le cas d’un tubage mal cimenté, l’énergie se répartit entre le tubage et la formation.

5.2.2- Enregistrement du train d’onde : L’étude de la qualité de la cimentation peut être faussée par un certain nombre de phénomènes. Il s’est avéré utile d’enregistrer l’ensemble du train d’onde reçu par un récepteur situé généralement à 5ft de l’émetteur, afin de bien différencier les arrivées successives. La présentation de cet enregistrement est : 59

Chapitre 5 : Contrôle et évaluation de cimentation

- Sous forme du train d’onde complet ou de sa partie positive uniquement (Fig.3). - En densité variable (VDL), seules les pics positives étant reproduits en une échelle de gris (d’autant plus foncés que l’amplitude est plus grande) (Fig.4).

Cette présentation permet de contrôler la présence des ondes de formation et leurs variations en fonction de la profondeur, ainsi que l’amplitude des ondes de tubage.

Interprétation : · Dans le tubage libre, les ondes de tubage apparaissent très nettement, parallèles et rectilignes sur toute la partie libre. On ne voit pas les ondes de formation. · Dans le tubage bien cimenté, elles sont très affaiblies et peuvent même pratiquement disparaître. Les ondes de formation apparaissent très nettement. · Dans une partie moyennement cimentée, les ondes de tubage sont visibles, plus ou moins sombres, ainsi que les ondes de formation.

A- Conditions de bon enregistrement : · La prise du ciment doit être complète. Il faut donc attendre au minimum 24 à 36 heures avant d’effectuer le logging, parfois plus. · Les variations de pression dans le tubage entre le moment de la cimentation et le logging peuvent conduire à une diminution du diamètre du tubage par rapport au ciment et à la formation d’un micro-annulaire ou d’une micro-séparation dans le ciment lui-même. · L’outil doit être très bien centré, sinon l’amplitude du signal risque d’être fortement atténuée.

60

Chapitre 5 : Contrôle et évaluation de cimentation

B- Précautions à prendre pour l’interprétation : Avant d’effectuer une interprétation de log de cimentation, on aura intérêt à rassembler toutes les données sur les conditions d’enregistrement et sur la cimentation elle-même : · Type de ciment, additifs et fluide dans le tubage ; · Type de tubage, caractéristiques du trou et types de formations ; · Caractéristiques de la sonde (type de centreurs, espacement entre émetteurs et récepteurs, fréquences utilisées…) Ces données permettent de connaître la résistance maximale à la compression du ciment, le temps de transit de l’onde dans la boue et le temps d’arrivée de la première onde.

5.5- Open and cased hole logging : Ce tableau présente les types des mesures et des trains de testes qui sont fus dans ce puits sur le découvert de différentes phases et la qualité de ciments. Measurement

Abbreviation

Tool

TLD – PEx

Three detector litho-density

MCFL – PEx

Micro Cylindrically Focused Log

Resistivity

HALS – PEx

High Resolution Azimuthal Resistivity Log

Neutron

CNL – PEx

Compensated Neutron Log

CMR – Plus

Combinable Magnetic Resonance

DSLC – BHC

Digital Sonic logging cartridge and Borehole compensated sonic

CSI – VSP

Combinable Magnetic Resonance & Vertical Seismic Profile

GR – Pex

Gamma Ray

NGS

Natural Gamma Ray Spectroscopy

GR – CH

Gamma ray cased hole

FMI

Formation Micro Imager

MDT

Modular Dynamic Testing

CBL/USITCE

Cement Bond Log & Ultrasonic Imaging Tool – Cement Evaluation

Open Hole Density

Sonic Gamma Ray

Geology

Cased Hole Cement

61

Chapitre 5 : Contrôle et évaluation de cimentation

5.5.1- Phase 16" : Le train de test qui a été descendu dans cette phase, comprend : Run Open Hole Logging #1 DSLC-BHC GR-PEX TLD-PEX

Length 0-410m (section TD)

5.5.2- Phase 121/4" :

Le premier tableau illustre le train qui a testé le découvert 121/4", et le deuxième tableau présente l’évaluation de ciment du casing 133/8"

Run Service

#1

* #2

Open Hole Logging GR-PEX TLD-PEX CNL-PEX HALS-PEX MCFL-PEX DSLC-BHC Cement Evaluation 13-3/8” Casing GR-CH CBL/USIT-CE

TAKW2 410m 1753m

0410m

5.5.3- Phase 81/2": Run Service

#1

#2

Open Hole Logging NGS TLD-PEX CNL-PEX MCFL-PEX HALS-DL DSLC-BHC GR FMI

#3

GR CMR-PLUS

TAKW2 1753m 2600m

1753m 2600m 2300m 2600m

62

Chapitre 5 : Contrôle et évaluation de cimentation

Le précédent tableau et le suivant présentent les 5 descentes de test qui sont fues dans le trou 81/2. le troisième montre l’évaluation de cimentation du Liner dans l’intervalle 1600m jusqu’à le Landing Collar.

Run Service

#4

#5

Open Hole Logging GR MDT-SP MDT-PO MDT-LFA MDT-MS GR CSI/VSP

* Cement Evaluation 7” liner #6 GR-CH CBL/USIT-CE

TAKW2

1753 2600m 02600m

1600m -LC

63

Le tubage de puits de pétrole et de gaz est une partie très importante de la construction du puits. La tendance actuelle pour les tubages des puits est l’utilisation de colonne perdue (Liner) qui permet de remplir correctement les fonctions d’une colonne entière.

Ceci grâce aux techniques que ne cessent de se développer depuis des années. L’utilisation de Liner offre des avantages économiques et techniques, il est généralement préférable à une colonne complète, car il limite les coûts dus : ü Aux tubes. ü Au temps de mise en place. ü Ainsi que les éléments de la tête de puits.

La réussite d’une cimentation est l’objectif de mettre dans l’espace annulaire sans pertes et sur les hauteurs souhaités un volume de laitier qui après la prise, constituera une gaine de cimentation résistante et étanche.