Prévention des coincements de garniture de forage Formation Chefs de chantier ENAFOR Module 1 ifptraining.com ifptraining.com Prévention des coincements des garnitures de forage Formation Chef de Chantier ENAFOR Module 1 Prévention des coincements de garniture Introduction et conséquences d’un coincement de garniture de forage Comment écouter le puits Types et mécanismes des différents coincements Les premières actions du Driller pour se libérer d’un coincement Utilisation de la coulisse Utilisation du DDH et calculs de traction sur une garniture (MOP, etc.) Prévention des coincements La boue de forage et le nettoyage du puits Instrumentation (Fishing) 2 Prévention des coincements de garniture de forage Prévention des coincements de garniture Agenda: 6 jours Jeudi Test des connaissances Introduction et conséquences d’un coincement Vendredi Types et mécanismes des différents coincements Samedi Les premières actions du Driller pour se libérer d’un coincement La boue de forage Identification du type de coincement Le nettoyage du puits Dimanche Utilisation de la coulisse Utilisation du DDH et exercices Calculs de traction sur une garniture (MOP, etc.) Lundi Prévention des coincements Mardi Instrumentation (Fishing) Étude de cas de coincements chez ENAFOR avec un Drilling Superintendant Test en fin de module Comment écouter le puits Remise des attestation de suivi de la formation Débriefing avec le MGT ENAFOR 3 Prévention des coincements de garniture de forage Objectifs de la formation Identifier les causes et anticiper la présence de situations favorables à un coincement de garniture. Reconnaître et analyser les signes avertisseurs du puits. Savoir réagir pour se libérer immédiatement en fonction du type de coincement. Comprendre l’importance d’un bon nettoyage de puits et de la qualité de la boue. Comprendre l’importance d’une bonne communication et d’un bon esprit d’équipe. 4 Prévention des coincements de garniture de forage Introduction 5 Prévention des coincements de garniture de forage Définition générale d’un coincement Définition • Situation dans laquelle les opérations dans le puits sont suspendues due à une impossibilité de bouger la garniture vers le haut, vers le bas et quand la rotation est impossible. Quand ? • Les coincements de garniture peuvent survenir pendant le forage, le carottage, la complétion, un DST, une manœuvre, un ajout, une phase de reaming, un back reaming, une descente de casing ou de liner, etc. 6 Prévention des coincements de garniture de forage Conséquences d’un coincement de garniture Impact financier • • Les coincements de garniture restent un problème grave et récurent dans l’industrie pétrolière, Ils entrainent une perte de plus de 500 millions de $ chaque année pour les contracteurs et les opérateurs . Impact sur l’image de la compagnie • • • • En plus du NPT, il faudra ajouter la perte probable du bonus, une possible perte de contrat, de baisse de la réputation du contracteur (et aussi de l’opérateur). 7 Prévention des coincements de garniture de forage Les causes d’un coincement Quelles sont les causes d’un coincement ? • • • • • • • • • • • • • • • Mauvaise communication, Forage trop rapide par rapport aux capacités de nettoyage du puits, Pas ou peu de contrôle et d’enregistrement des paramètres: frottement vers le haut, vers le bas, poids en rotation, pression, avancement, torque, retour de boue, etc. Réaction inappropriée du driller par rapport au type de problème, Forage dans des zones à pertes, pression différentielle (réservoir déplété), Mauvais passage de consignes, Mauvaise procédure de reaming/back reaming, Boue de mauvaise qualité ou inadaptée pour la formation, Forage dirigé avec angle important, dogleg trop important, Forage avec BHA complexes et/ou trop rigides, Mauvaise maintenance des équipements, Pompes de forages trop petites, Capacité de levage de l’appareil trop faible par rapport à la demande, Pas de suivi du programme puits. Etc 8 Prévention des coincements de garniture de forage Règles de bases En cas de coincement : • • il est important d’identifier rapidement le problème, puis d’avoir une réaction rapide et adaptée (expérience et formation). Parce que : • • • • • Les chances de se libérer diminuent rapidement avec le temps. La garniture se libère généralement après quelques minutes de battage (si présence d’une coulisse dans la garniture!). 50 % de réussite dans les 4 heures suivant la mise en place d’un bouchon décoinçant. 80 % de réussite après 2 ou 3 jours. Au delà de 4 jours, les chances de réussite sont proches de 0. 9 Prévention des coincements de garniture de forage Incidents en fonction du jour de la semaine Etude de BP 90 80 Le mercredi étant le jour de relève !! … 70 60 50 40 30 20 10 0 Lundi Mercredi Vendredi Dimanche 10 Prévention des coincements de garniture de forage Effet du changement de poste sur le nombre d’incidents Etude de BP 40 68 % d’incidents en plus, arrivent dans les 2 heures après le changement de poste … 35 30 25 20 15 ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ Nombre d’incidents sans effet du changement de poste 10 5 0 +/- 0-2 +/- 2-4 +/- 4-6 Nombre d’heures après le passage des consignes 11 Prévention des coincements de garniture de forage Ne pas oublier ! Les coincements de garniture sont très souvent liées à : • Des erreurs opérationnelles et humaines dues à un manque : • • • • • de formations, d’expérience et d’exercices de simulation sur chantier, d’esprit d’équipe, de communication. Une erreur de conception du programme du puits sur : • • • • les propriétés ou le type de boue, la configuration BHA, la profondeur du tubage, etc 12 • 11 Une période précise sur le chantier car arrivant le plus fréquemment : 1 10 2 8 4 3 9 • le jour du changement d’équipe. • Au changement de poste, (70 % des coincements ont lieu 2 heures après le changement de poste) 5 7 6 12 Prévention des coincements de garniture de forage Conclusion La prévention des coincements de garniture c’est : • • Identifier les causes Connaitre les principales actions préventives et correctives Pour diminuer : • • • La fréquence, La gravité, L’impact financier 13 Prévention des coincements de garniture de forage Prévention des coincements de garniture de forage 14 Comment écouter le puits 15 Prévention des coincements de garniture de forage Pression de circulation : augmente ou diminue ? 1. Augmentation du débit‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 2. Diminution du débit‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 3. Gaz dans l’annulaire du puits ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 4. Fuite sur une chemise des pompes de forage ‐‐‐‐‐‐‐‐ 5. Diminution di diamètre de l’espace annulaire ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 6. Bouchage partiel dans la garniture ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 7. Air dans la boue ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 8. Mauvais nettoyage du puits ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 9. Diminution de la densité de la boue ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 10. Augmentation de la densité de la boue ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 11. Trou dans la garniture (Washout) ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 12. Duse(s) bouchée(s) à l’outil ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 16 Prévention des coincements de garniture de forage Torque en Surface : augmente ou diminue ? 1. Diminution du poids sur l’outil ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 2. Bonnes propriétés de la boue‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 3. Mauvais nettoyage du puits ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 4. Ferraille dans le puits ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 5. Bon nettoyage du puits ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 6. Angle du puits qui chute ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 7. Usure de l’outil PDC ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 8. Lubrifiants dans la boue ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 9. Changement de formation‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 10. Changement de RPM‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 11. Augmentation du poids sur l’outil ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 12. Mauvaises propriétés de la boue ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 13. Changement d’angle du puits ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 14. Reaming avec un stabilisateur ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 15. Avancement rapide ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 16. Trou dans la garniture (Washout) ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 17 Prévention des coincements de garniture de forage Overpull : augmente ou diminue ? 1. Trou cavé ou surdimensionné‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 2. Changement dans la géométrie du puits ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 3. Mauvais nettoyage du puits ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 4. Bon nettoyage du puits ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 5. Dépôt de cutting sur la partie inférieur du puits (cutting bed) ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 6. Changement de formation ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 7. Mauvaises propriétés de la boue‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 8. Lubrifiants dans la boue ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 9. Angle du puits chute ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 10. Bonnes propriétés de la boue ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 11. Mud cake trop épais ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 12. Diamètre du puits qui diminue ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 18 Prévention des coincements de garniture de forage ROP : augmente ou diminue ? 1. Changement de formation ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 2. Outil usé ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 3. WOB, RPM et débit non optimisés ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 4. Bon nettoyage du puits ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 5. Trou dans la garniture (wash out) ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 6. Densité trop importante ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 7. Mauvaises propriétés de la boue ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 8. Outil bourré (balled up) ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 9. Forage sans surpression (Ph = Pf) ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 10. Bonnes propriétés de la boue ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 19 Prévention des coincements de garniture de forage 20 Prévention des coincements de garniture de forage Changement des paramètres de forage 21 Prévention des coincements de garniture de forage Pression de circulation • Augmente quand : Augmentation du débit Restriction annulaire Restriction interne Mauvais nettoyage Augmentation de la densité Boue de mauvaise qualité Outil bouché ou partiellement bouché • Diminue quand : Baisse du débit Boue plus légère Boue de meilleure qualité Influx dans le puits Washout Air dans la boue Pompe fonctionnant mal • Varie () quand : Problèmes de nettoyage du puits 22 Prévention des coincements de garniture de forage Torque en Surface Augmente quand : Mauvais nettoyage du puits Changement d’inclinaison Changement de formation Augmentation WOB Mauvaises propriétés de boue Washout Diminue quand : Meilleur nettoyage du puits Réduction de l’inclinaison Changement de formation Changement RPM Baisse WOB Meilleures propriétés de boue Usure de l’outil (PDC) Présence de lubrifiants Varie () quand: Avancement rapide Sequence sable argile Reaming avec stabilisateurs Outil bourré Formation sableuse Ferraille dans le puits Washout WOB excessif Changement RPM Forage avec des pertes 23 Prévention des coincements de garniture de forage Over pull Augmente quand : Mauvais nettoyage du puits Présence de cutting beds Changement de la géométrie du puits Changement de formation Mauvaises propriétés du puits Trou sous dimensionné Cake plus épais Diminue quand : Meilleur nettoyage du puits Changement de formation Meilleurs propriétés de la boue Présence de lubrifiants Réduction de l’inclinaison Trou sur dimensionné 24 Prévention des coincements de garniture de forage Vitesse d’avancement : R O P • Augmente quand : Changement de formation Forage avec de moins en moins de surpression au fond du puits • Diminue quand : Outil usé WOB, RPM, débit : non optimisés Washout Densité de la boue trop élevée Mauvaises propriétés de la boue • Varie () quand : intercalations de formation Phase d’usure de l’outil Outil bourré Wash out Application non constante du WOB 25 Prévention des coincements de garniture de forage Débit (coups de pompe) Augmente quand : Boue plus légère ou meilleures propriétés de boue Influx dans le puits Washout Air dans la boue Pompe fonctionnant mal Diminue quand : Restriction annulaire Restriction interne Mauvais nettoyage Boue plus lourde ou mauvaises propriétés de boue Outil bouché ou partiellement bouché 26 Prévention des coincements de garniture de forage Les différents types de coincements 27 Prévention des coincements de garniture de forage Les 3 types de coincement de garniture Procédures de Signes avertisseurs Actions préventives libération Évènement Cause 28 Prévention des coincements de garniture de forage Prévention des coincements de garniture Les mécanismes de coincement • 1 : Coincement par pression différentielle • • • • 2 : Coincements par bourrage de l’annulaire (pack off) • • • • Comprendre et identifier ce type de coincement Mesures préventives Premières actions du Driller pour se libérer Comprendre et identifier ce type de coincement Mesures préventives Premières actions du Driller pour se libérer 3 : Coincements mécaniques ou coincements dus à la géométrie du puits • • • Comprendre et identifier ce type de coincement Mesures préventives Premières actions du Driller pour se libérer 29 Prévention des coincements de garniture de forage 30 Prévention des coincements de garniture de forage Prévention des coincements de garniture • 1 ‐ Coincement par pression différentielle 31 Prévention des coincements de garniture de forage Causes d’un coincement par pression différentielle Dû principalement à : • • • • La différence de pression entre le puits et la formation (pression différentielle P). La présence d’une formation poreuse et perméable. La présence d’un cake épais sur les parois de la formation (filtrat important). L’immobilité de la garniture en contact avec la formation. Zone poreuse et perméable Augmentation de la surface de contact Cake épais en formation 32 Prévention des coincements de garniture de forage Coincement par pression différentielle Rappel : • La pression de fond (Pf) est crée par : • • • La densité de la boue (pression hydrostatique), Les pertes de charges dans l’espace annulaire en circulation, Le poids des cutting dans l’espace annulaire. • Si Pf Pression du gisement (Pg) perte du contrôle primaire venue. • La densité de la boue, en conditions statiques, doit être suffisante pour : • Empêcher l’entrée des fluides de formation, • Maintenir les parois du puits. • P peut être important face à une formation perméable à cause d’une densité de boue élevée, nécessaire pour maintenir les parois du puits au niveau d’autres formations aux propriétés différentes dans le puits risque de pertes. • Le dépôt de cake existe quelque soit le type de boue utilisé (mais reste très minime avec une boue à l’huile) 33 Prévention des coincements de garniture de forage Coincement par pression différentielle Le collage par pression différentielle dépendra de la surface en contact et de la pression différentielle (P). La surface de contact sera liée aux facteurs suivant : • • • • Standoff de la garniture (stabilisation), Longueur du tubulaire en contact, Diamètre du tubulaire/diamètre du trou Epaisseur du cake. La pression différentielle dépendra : • • De la pression hydrostatique annulaire (avec les Pcea), De la pression de formation. Autres facteurs aggravants : • • • • Perméabilité de la formation, Temps de contact (augmentation de la filtration et du dépôt de cake), Angle d’inclinaison du puits, BHA composé de drill collars lisses. 34 Prévention des coincements de garniture de forage Coincement par pression différentielle Exemples de valeurs de la surface de contact en fonction : • • • du type de tubulaire, du diamètre du puits, et de l’épaisseur du cake. Drill Pipe T&C Casing Surface de Contact Casing sans coupling String Component 5 ½" Drillpipe, 7" TJ's 7" Casing, 7 ⅝" Couplings 9 ⅝" Casing, 10 ⅝" Couplings 5 ½" Drillpipe, 7" TJ's 8" Drill Collar 9 ½" Drill Collar 7" Casing, Flush Couplings 9 ⅝" Casing, Flush Couplings 13 ⅜" Casing, Flush Couplings 13 ⅜" Casing, Flush Couplings 10 ¾" Casing, Flush Couplings Hole Diameter (in) 12.25 8.50 12.25 8.50 12.25 12.25 8.50 12.25 17.50 16.00 12.25 Contact Contact 2 2 Area (in ) Area (in ) 1/32" Cake 2/32" Cake 26 36 37 52 57 81 40 57 612 865 829 1174 1070 1519 1139 1613 1279 1811 1534 2173 1594 2261 35 Prévention des coincements de garniture de forage Coincement par pression différentielle Que pensez vous de ces deux cakes ? Mauvais cake Trop épais et peu solide Bon cake Fin et solide 36 Prévention des coincements de garniture de forage Signes d’un coincement par pression différentielle Cet évènement peut être soudain, sans signe précurseur évident. Arrive très souvent après une période d’immobilisation de la garniture (ajout de tiges, mesure de déviation, maintenance TDS, …) Cependant, il y a généralement une augmentation des frottements avant le collage (en montant ou en descendant la garniture après une pose sur calle). Le collage par pression différentielle est caractérisé par : • • • Un coincement lorsque la garniture est immobile ou avec un déplacement très très lent. La garniture est coincée dans les deux directions. La BHA est en face d’une couche poreuse perméable, facteur favorable pour: • • • • Une importante différence de pression entre le puits et la formation, La formation d’un cake de plus en plus épais. Souvent, liée à une observation de pertes légères. La circulation est toujours possible sans restriction et sans changement particulier des pertes de charge (pression de refoulement) 37 Prévention des coincements de garniture de forage Actions préventives pour éviter un dif. stick Garder le plus longtemps possible la garniture en mouvement. • • Planifier et préparer en avance les opérations pour minimiser le temps où la garniture est statique (ajout de tige, mesures de déviation, maintenance TDS, etc.) Envisager l’option de garder une rotation lente de la garniture posée sur cales pendant les ajouts et les manœuvres quand le BHA est en face de zones à risques. • Attention, opération dangereuse qui nécessite beaucoup de précautions Contrôler la densité de la boue pour éviter une pression hydrostatique trop importante. • Minimiser le filtrat, la viscosité plastique PV, la concentration des solides (LGS) et le gel Utiliser si possible une boue à l’huile (cake réduit) Minimiser si possible la longueur du BHA Utiliser des drills collars et HWDP spiralés Maximiser le stand off, utilisation optimale de stabilisateurs Savoir à l’avance les profondeurs théoriques des zones perméables et avoir une idée de leur pression de formation. 38 Prévention des coincements de garniture de forage Méthodes pour se libérer d’un dif. Stick (1/2) Appliquer rapidement une torsion et une compression à la garniture. • Répéter la séquence en augmentant le torque de 50 à 100% du couple de serrage des tiges ainsi que la compression (attention au flambage des tiges). Circuler au débit maximum pour essayer d’éroder le cake • Si pas de succès réduire le débit pour réduire les Pcea et donc la pression différentielle. Si pas de progrès, travailler la garniture dans les deux directions • avec usage de la coulisse en utilisant rapidement la force maximale. • Pas de torque sur la garniture en battant vers le haut ! Réduire la pression hydrostatique au point de coincement • Faire une sérieuse évaluation des risques de venue et d’instabilité des parois du puits. • • • Méthode risquée en puits d’exploration. La première étape sera une réduction de la densité de la boue du puits. Ensuite le pompage d’un bouchon léger ou d’un bouchon d’acide par les tiges (Principe du tube en U) peut être effectué tout en gardant une traction maximum sur les tiges. 39 Prévention des coincements de garniture de forage Méthodes pour se libérer d’un dif. Stick (2/2) Mise en place d’un bouchon décoinçant (surfactants, lubrifiants) en face de la zone à problème pour : • Affaiblir ou détruire le cake, • • Réduire le facteur de friction (Cf), que le fluide passe entre le cake et la BHA pour annuler localement le P. Ce bouchon doit avoir une densité légèrement supérieure à celle de la boue (environ 0,02 points SG). • Cela évite la migration et améliore le contrôle de la position du bouchon qui restera en face de la zone à problème. Laisser le bouchon au minimum 12 heures en face de la zone à problème • • • • sans dépasser 36 heures, en maintenant une tension maximale sur la garniture, En déplaçant le bouchon régulièrement (50 litres toutes les 30 minutes). Être patient : le manque de succès est souvent dû au fait que le personnel ne laisse pas agir le bouchon suffisamment longtemps. 40 Prévention des coincements de garniture de forage Actions à prendre après s’être libéré d’un coincement par pression différentielle Après avoir libérer la garniture : • • • • • • Ne pas reprendre le forage immédiatement, Travailler la garniture vers le haut et vers le bas, Garder la rotation entre 80 et 100 RPM, Circuler au débit maximum pour nettoyer le puits, Vérifier et ajuster les propriétés de la boue (si nécessaire), Envisager la remontée de la garniture pour modifier le BHA. 41 Prévention des coincements de garniture de forage Collage par pression différentielle Exemple de flow chart 42 Prévention des coincements de garniture de forage Exercice Traction minimale pour libérer une garniture coincée par pression différentielle. 43 Prévention des coincements de garniture de forage Coincement par pression différentielle Calcul de la force latérale appliquée sur la garniture contre la paroi du puits, produite par le P Force de collage = P x A x C • P = Overbalance (kg/cm2) (Ph – Pf) • Ph = Pression hydrostatique • Pf = Pression de formation • A = Surface de Contact (cm2) • C = Facteur de Friction o FF boue à l’eau = 0,20 à 0,40 o FF boue à l’huile = 0,15 à 0,25 44 Prévention des coincements de garniture de forage Example de calcul de traction pour libérer la garniture Vue de dessus Vue de coté Tension ? Pression de pore Ph 20% en contact Pression de pore Pression hydrostatique Quelle sera la traction minimale à exercer pour libérer la garniture colée sur 20% de la circonférence du DC ? ‐ Diamètre du puits : 12”1/4 ‐ Pression de pore de la formation : 150 bar ‐ Point de coincement TVD : 1400 m ‐ Densité de boue : 1,24 ‐ Diamètre Drill Collar : 8” Stuck 10 m 45 Prévention des coincements de garniture de forage Exemple de calcul de traction pour libérer la garniture Réponse : • Pression hydrostatique à 1400 m ? • • Pression de la formation à 1400 m ? • • Pression différentielle P ? • • Longueur de la zone de contact sur la circonférence du DC (20% ou 1/5 éme) ? • • • • Surface de collage ? • • Traction minimale à exercer pour libérer la garniture ? • 46 Prévention des coincements de garniture de forage Prévention des coincements de garniture • 2 ‐ Coincement par bourrage de l’espace annulaire (Pack off) 47 Prévention des coincements de garniture de forage Bourrage de l’espace annulaire – Pack off Les différents mécanismes de ce type de coincement sont : • • • • • • Formations non consolidées Formations mobiles Formations fracturées Formations Argileuses sur pressurisées Formations réactives Formations sous contraintes tectoniques Nettoyage du puits 48 Prévention des coincements de garniture de forage Bourrage de l’espace annulaire – Pack off Définition : • Des déblais de forages (cutting) ou des morceaux de roches instables venant de la formation peuvent s’accumuler autour de la garniture causant une obstruction partielle ou complète de l’espace annulaire, aboutissant à un coincement de garniture. • En forage, les cutting ne remontent pas en surface à cause d’un débit insuffisant ou/et de mauvaises propriétés de la boue. • Quand la circulation est stoppée, les déblais retombent au fond du puits et forment un lit de cutting. 49 Prévention des coincements de garniture de forage Différents solides dans le puits Cutting Outil à mollette PDC Caving Effrité Anguleux Bloc 50 Prévention des coincements de garniture de forage Formations NON consolidées Cause du problème Normalement fréquent en début de puits. Cake très minime ou inexistant. Formation hétérogène, mal consolidée, constituée par exemple de sable, gravier, limon ou cailloux, sans liant ne pouvant pas être stabilisée par la pression différentielle puits/formation. La formation non stabilisée tombe dans le puits et bourre l’annulaire (pack off) avec très souvent coincement de la garniture. Signes avertisseurs Augmentation de la pression de refoulement Circulation réduite ou impossible Remplissage (Fill) visible au fond Overpull pendant les ajouts Torque en augmentation Bourrage des tamis vibrants Pertes observées Premières actions du Driller pour se libérer Appliquer la procédure générique du bourrage de l’annulaire ‐ Pack off 51 Prévention des coincements de garniture de forage Formations NON consolidées Actions préventives • • • • • • • Contrôler le ROP pour permettre au cake d’avoir le temps de se constituer. Utilisation fréquente de bouchons visqueux à densité faible et forte. Pomper un bouchon visqueux au fond avant de remonter la garniture. Démarrer et stopper doucement les pompes pour éviter toute variation brutale de pression. Ces formations ont besoin un cake de faible perméabilité pour une bonne stabilisation des parois. Eviter un temps de circulation excessif et réduire la vitesse de manœuvre avec le BHA en face des zones fragiles pour éviter une érosion hydraulique et mécanique des parois. Réduction des pertes au minimum par ajout de LCM. 52 Prévention des coincements de garniture de forage Formations mobiles Description du problème Une formation mobile a tendance à pénétrer dans le puits sous l’effet de la compression des roches sus‐ jacentes. Les formations mobiles se comportent de manière plastique se déformant sous la pression. Ce phénomène réduit le diamètre du puits. Si la densité de la boue est insuffisante, le serrement de la formation ne peut être éviter. Ce mécanisme arrive normalement en forant des formations de sel ou de schistes argileux. Signes avertisseurs Over pull en dégageant et réduction du poids en descendant Augmentation de la pression de refoulement. Circulation réduite ou nulle. Premières actions du Driller pour se libérer Circuler un bouchon d’eau douce dans une formation de sel (attention à maintenir le contrôle primaire) Si coincement en remontant, appliquer du torque et battre à la coulisse vers le bas avec un poids maximum. Si coincement en descendant, battre à la coulisse vers le haut avec une traction maximale. Ne pas appliquer de torque sur la garniture pendant un battage à la coulisse vers le haut. 53 Prévention des coincements de garniture de forage Formations mobiles Actions préventives • Maintenir une densité suffisante de boue. • Sélectionner un type de boue approprié (OBM, WBM inhibée) • Planifier de fréquents wiper trips et de reaming à la descente. • Réduire la vitesse de manœuvre avant que le BHA entre dans la zone de formation mobile. • Minimiser le temps puits ouvert, tuber le puits le plus tôt possible car le problème empire avec le temps. • Dans des zones salines mobiles, envisager l’usage d’une boue légèrement insaturée pour permettre une érosion (Wash out) contrôlée. 54 Prévention des coincements de garniture de forage Formations fracturées Cause du problème Formations naturellement fracturées, en particulier dans des zones tectoniques. Des morceaux importants de formation tombent dans le puits et coince la garniture, chute causée souvent par les impacts et vibrations de la garniture en forage sur les parois du puits. Signes avertisseurs Augmentation de la pression de refoulement. Augmentation du torque et des frottements. Remplissage (Fill) visible au fond après ajouts et manœuvres. Pertes possibles. Caving important en taille et en quantité sur les tamis. Premières actions du Driller pour se libérer Appliquer la procédure générique du bourrage de l’annulaire ‐ Pack off Circuler des bouchons lourds visqueux pour nettoyer le puits Pompage d’acide si le coincement a lieu dans une formation calcaire 55 Prévention des coincements de garniture de forage Formations fracturées Actions préventives • Minimiser les vibrations de la garniture en choisissant une vitesse de rotation adéquate ou/et en changeant la configuration du BHA. • Réduire la vitesse de manœuvre avant que le BHA entre dans la zone fragile pour éviter des surpressions sur le puits. • Eviter les à‐coups en manœuvre, vitesse homogène. • Soyez prêt à perdre du temps pour de fréquentes périodes de reaming. • Circuler tamis propres avant la reprise du forage. 56 Prévention des coincements de garniture de forage Formations argileuses sur pressurisés Description du problème Due à une formation ayant une pression de pore supérieure à la pression hydrostatique normale. Très souvent causé par des phénomènes géologiques comme la sous compaction ou l’élévation de la formation qui a gardé sa pression originale. Signes avertisseurs Caving longs et pointues (splintery) aux tamis. Cutting et caving sans traces d’hydratation ni de broyage. Augmentation du torque et des frottements. Augmentation du % de gaz. Circulation restreinte ou impossible. Remplissage (bottom fill) visible au fond après ajouts et manœuvres. Augmentation de la vitesse d’avancement en forage (ROP). Premières actions du Driller pour se libérer Appliquer la procédure générique du bourrage de l’annulaire ‐ Pack off 57 Prévention des coincements de garniture de forage Formations argileuses sur pressurisés Actions préventives • Contrôle constant et adéquat de la densité de boue • Une fois les argiles exposés, surtout ne pas réduire la densité de la boue. • Considérer une augmentation de densité de la boue, surtout si l’inclinaison du puits augmente. • Minimiser le temps puits ouvert, tuber le puits le plus tôt possible car le problème empire avec le temps. • Suivi rigoureux du pourcentage de gaz, des volumes, du retour de boue, pour anticiper l’entrée dans la zone sur pressurisée. 58 Prévention des coincements de garniture de forage Formations réactives Description du problème En forage en boue à l’eau, l’eau est absorbée par la formation due à la pression différentielle et va faire gonfler les particules d’argile. Si le système de boue dans le puits n’a pas de faculté chimique d’inhibition (produits qui évitent le gonflement des particules d’argile), le puits aura tendance à se resserrer. Cette perte de diamètre due au gonflement de la formation est très dépendante du temps d’exposition. Signes avertisseurs Caving très hydratées aux tamis. Tamis obstrués. Augmentation du % de LGS, PV, YP. Circulation réduite ou impossible. Fluctuation de la pression de refoulement. En général, problème de coincement à la remontée de la garniture. Premières actions du Driller pour se libérer Appliquer la procédure générique du bourrage de l’annulaire ‐ Pack off Attention aux problèmes de pistonnage. 59 Prévention des coincements de garniture de forage Formations réactives. Effet de l’hydratation de l’argile Echantillon d’argile sec Après 24 hr dans l’eau 60 Prévention des coincements de garniture de forage Formations réactives Actions préventives • Utilisation de la boue à l’huile est le plus bénéfique. • Contrôle constant des propriétés de la boue pour détecter tout problème d’invasion d’argile dans la boue. • Utilisation d’un système de boue à l’eau inhibée avec addition de sels comme potassium, sodium, calcium qui réduisent l’attraction chimique. • Boue avec polymères agissant comme encapsulant la roche. • Minimiser le temps puits ouvert, tuber le puits le plus tôt possible car le problème empire avec le temps. • Planifier des wiper trips systématiques et réguliers. 61 Prévention des coincements de garniture de forage Formations sous contraintes tectoniques Description du problème La contrainte tectonique s’observe dans des formations ou la croute terrestre compresse ou étire la roche (souvent en zones montagneuses). Quand un puits est foré dans ce genre de formation, la formation pénètre dans le puits. Les parois du puits peuvent s’ébouler si la pression hydrostatique du fluide de forage est inférieure à la contrainte exercée sur la formation. On observera aux tamis la même forme de caving longs et pointus similaires à ceux observés dans le cas d’une formation en surpression. Signes avertisseurs Frottements et torque qui augmentent. Circulation restreinte ou impossible. Présence de caving longs et pointus aux tamis. Volume des solides sur tamis beaucoup plus important que le volume théorique par rapport au diamètre foré. Premières actions du Driller pour se libérer Appliquer la procédure générique du bourrage de l’annulaire ‐ Pack off. 62 Prévention des coincements de garniture de forage Formations sous contraintes tectoniques Actions préventives • Planifier de tuber le découvert le plus rapidement possible. • Maintenir une densité de boue suffisante en relation avec le programme. • Si possible, forer ce genre de formation dans le diamètre le plus petit possible ou dans un diamètre inferieur à celui prévu. • Assurer vous du bon état du système de circulation et d’élimination des solides pour pouvoir contenir la quantité de caving supplémentaires. • Ne pas hésiter à se servir des données des puits adjacents. 63 Prévention des coincements de garniture de forage 64 Prévention des coincements de garniture de forage Bourrage de l’espace annulaire – Pack off PREMIERES ACTIONS à effectuer par le Driller 1 TORQUE SPM Dés les premiers signes de torque du train de tiges ou d’une montée de pression du standpipe. Diminuer la vitesse des pompes de moitié pour minimiser la montée de pression. Des pressions excessives appliquées à un pack‐off aggraveront la situation Si le trou se nettoie et que le retour de boue semble normal, revenez lentement à votre débit de forage. SPM 65 Prévention des coincements de garniture de forage Bourrage de l’espace annulaire – Pack off PREMIERES ACTIONS à effectuer par le Driller 2 SPM En cas de pack off, arrêtez immédiatement les pompes et purger la pression du standpipe. Si une soupape est installée dans la garniture, il ne sera pas possible de purger la pression piégée Purgez lentement la pression piégée en dessous du pack‐off, pour minimiser l’effet de tube en "U" et risquer de boucher la garniture. 66 Prévention des coincements de garniture de forage Bourrage de l’espace annulaire – Pack off PREMIERES ACTIONS à effectuer par le Driller 3 Si possibilité de purger la pression: laissez une faible pression 20/35 bar (300/500 psi) prise au piège en‐dessous du pack off. Si cette pression diminue, ce sera l'indication que la situation s'améliore. 4 TORQUE Avec un maximum de 35 bar en surface, mettre la garniture à son poids de rotation libre. Commencez à travailler la garniture en rotation sans dépasser le couple de serrage maximum des tiges. Ne travaillez pas la garniture verticalement pour le moment. 67 Prévention des coincements de garniture de forage Bourrage de l’espace annulaire – Pack off PREMIERES ACTIONS à effectuer par le Driller 5 Continuez à travailler la garniture en torsion, tout en observant si une chute de pression et/ou un retour de boue à la goulotte s'amorce. TORQUE Si la pression chute ou une circulation partielle est observée, augmenter lentement le débit pour maintenir un maximum de 35 bar en surface. SPM Si la circulation s'améliore continuez à augmenter le débit lentement. 68 Prévention des coincements de garniture de forage Bourrage de l’espace annulaire – Pack off PREMIERES ACTIONS à effectuer par le Driller 6 Si la circulation ne peut pas être rétablie en rotation, travaillez la garniture de haut en bas sans exercer de surtension et surcompression. N'appliquez pas de traction excessive, ni de poids vers le bas cela pourrait aggraver la situation (25 T maxi). 7 TORQUE Pendant que vous travaillez la garniture de haut en bas, maintenez la rotation jusqu'au calage et une pression de 35 bar au stand pipe. N’utilisez pas la coulisse !!! 69 Prévention des coincements de garniture de forage Bourrage de l’espace annulaire – Pack off PREMIERES ACTIONS à effectuer par le Driller 8 Si la circulation ne peut pas être rétablie, augmentez la pression par paliers jusqu'à 105 bar et continuer à travailler la garniture vers le haut, vers le bas et en rotation. 9 TORQUE Si la garniture n'est pas libre une fois que la circulation est rétablie, utilisez la coulisse en tapant dans la direction opposée au dernier mouvement de la garniture avant le pack off. Une fois la garniture libre, circulez en rotation pour nettoyer le trou avant de continuer les opérations (wiper trip !) 70 Prévention des coincements de garniture de forage La boue de forage 71 Prévention des coincements de garniture de forage La boue de forage HSE Le système de circulation Rôles et caractéristiques 72 Prévention des coincements de garniture de forage HSE sur la boue de forage Risques et dangers Boue première barrière de sécurité sur le puits : • Important de maintenir le puits plein d’une boue de densité correcte : • • • Densité trop faible : venue, Densité trop forte : pertes , fracturation, éruption interne en contrôle de venue. Boue = Indicateur de la stabilité du puits (gaz, débit, niveaux des bassins, etc.) Important de surveiller régulièrement ses caractéristiques (surtout densité). Certains produits dangereux pour la santé (soude, ...) : • Nécessité d’avoir • • • des EPI (Equipement de Protection Individuel) d’être informé des risques des différents produits (communication) Reçu les formation appropriées. 73 Prévention des coincements de garniture de forage HSE sur la boue de forage Risques et dangers La boue venant du puits peut contenir de l’H2S : • • • détecteurs de gaz, EPI adapté : masque à gaz, bouteilles, … doivent être disponibles sur le Rig, dégazeur en bon état de marche. Utilisation de boue à base d’huile : • • Produit inflammable : risques d’incendies, d’explosion, Lieux de travail difficiles à maintenir propre chutes, glissades Environnement : • • Certains produits utilisés sont nocifs pour l’environnement, Collecte, expédition et traitement des déblais, de la boue. 74 Prévention des coincements de garniture de forage Système de circulation en forage CIRCUIT HAUTE PRESSION CIRCUIT BASSE PRESSION Tête d’injection Vibrateurs Garniture de forage Pompes de forage Table de rotation Bassins à boue + traitement boue 75 Prévention des coincements de garniture de forage Rôle de la boue de forage Nettoyer le front de taille, Transporter les déblais (cutting), Maintenir les cutting en suspension, Maintenir les fluides dans les formations, Tenir les parois du trou, Refroidir l’outil, Lubrifier la garniture, Transporter les informations du MWD/LWD, Fournir l’énergie nécessaire pour faire tourner les moteurs de fond, 76 Prévention des coincements de garniture de forage Rôle de la boue de forage ‐ Nettoyage du puits Vitesse de remontée de la boue dans l’annulaire • En pratique, on constate que des vitesse de 25 à 30 m/min donnent souvent des résultats corrects. • Suivant les phases de forage et le débit utilisé, on aura des vitesse de remontée différentes: 77 Prévention des coincements de garniture de forage Caractéristiques de la boue de forage Densité : • • pour maintenir les fluides dans les formations, pour tenir les parois du trou. La viscosité : • pour transporter les cutting. Le gel : • pour les maintenir en suspension les cutting lorsque la circulation est arrêtée. Filtration : • contrôle des fluides du puits entrant dans la formation. Teneur en solides : • • Limiter l’usure des équipements, Optimiser le ROP. 78 Prévention des coincements de garniture de forage Caractéristiques de la boue de forage Densité : • • • • Habituellement, forage puits ouvert (forage overbalanced), La boue doit avoir une densité suffisante pour empêcher l’entrée des fluides de formation à l’intérieur du puits, Si entrée de fluides de formation dans le puits (venue), nécessité de fermer le puits en surface, La densité ne doit pas être trop élevée pour : • • • ne pas ralentir le forage, Ne pas avoir de pertes et / ou fracturer les formations traversées. Densité = l’un des paramètres le plus surveillé pendant le forage. 79 Prévention des coincements de garniture de forage Rôle de la densité H Pf PG Les fluides (eau, hydrocarbures, H2S, CO2) sont contenus dans les pores de la roche. La pression de ces fluides est la pression de pore (PG) 80 Prévention des coincements de garniture de forage Rôle de la densité La pression exercée par la boue de forage à une profondeur verticale H est donnée par la relation suivante : • Avec les unités usuelles du forage : Pf = Z . d 10,2 • • • Pf : Pression hydrostatique exercée par la boue à la profondeur Z en bar, Z : Profondeur verticale du puits en m, d : Densité de la boue de forage (par rapport à l’eau). 81 Prévention des coincements de garniture de forage Filtration de la boue Filtration : • En forage la pression dans le puits est supérieure à la pression de pores de la couche traversée pénétration du filtrat (phase liquide) de boue dans la formation, • On ajoute des produits dans la boue pour réduire cette filtration afin de minimiser l’endommagement des couches poreuses perméables par le fluide de forage, • Filtration de quelques cm à quelques mètres autour du puits, • Très important de contrôler la filtration, si elle est trop importante, impossibilité de "voir" les hydrocarbures avec les logs. 82 Prévention des coincements de garniture de forage Filtration de la boue Zone contenant des hydrocarbures H Zone lavée FILTRAT DE BOUE Boue Diamètre d’invasion : de quelques cm à quelques m WZone à eau MUD CAKE Le filtrat de boue pénètre dans les formations poreuses perméables jusqu’à ce que le cake fasse étanchéité. 83 Prévention des coincements de garniture de forage 84 Prévention des coincements de garniture de forage Nettoyage du puits 85 Prévention des coincements de garniture de forage Nettoyage du puits Description du problème En puits déviés (les puits avec 30 à 65 deg d’inclinaison sont ceux les plus difficiles à nettoyer) car les cutting ont tendance à s’accumuler sur la partie inferieure du puits (cutting bed), même avec un débit important et peuvent retomber dans le puits et mener à un coincement du BHA. Ce phénomène est nommé avalanche. Il existe avec et sans circulation. D’autre part, une fois les pompes arrêtées et si le gel est trop faible, les déblais peuvent aussi s’accumuler, boucher l’annulaire et coincer le BHA. Un débit insuffisant, un ROP trop rapide, une boue de mauvaise qualité, un temps de circulation trop court et une agitation mécanique inadéquate dans le puits sont toutes des causes de mauvais nettoyage et un seul de ces mauvais paramètre met en danger le nettoyage du puits. Signes avertisseurs Frottements et torque qui augmentent régulièrement avec le temps. Pauvre transfert de poids sur l’outil. Fluctuation de la pression de refoulement. Difficulté d’orientation de la garniture (Tool face en forage dirigé). Absence ou quantité faible de cutting aux vibrateurs. Circulation réduite ou impossible. Présence de cuttings reforés aux tamis (LGS) Premières actions du Driller pour se libérer Appliquer la procédure générique du bourrage de l’annulaire ‐ Pack off. 86 Prévention des coincements de garniture de forage Comportement des cuttings OK cuttings en suspension Nettoyage rapide Avalanche des cuttings Nettoyage moyennement rapide Lit de cuttings stationnaire Nettoyage lent 87 Prévention des coincements de garniture de forage Nettoyage du puits Actions préventives • • • • • • • • • Optimiser la vitesse de remontée dans l’annulaire, donc le débit des pompes. Assurer vous de circuler suffisamment longtemps, plusieurs bottom up. Optimisation et contrôle constant des propriétés rhéologiques de la boue. Assurer vous que les tamis sont propres avant l’arrêt de la circulation. En puits déviés, optimiser l’agitation mécanique donc vitesse de rotation élevé et travailler la garniture dans les 2 directions. Ne pas hésiter à faire du back reaming à la remontée. Planifier des wiper trips systématiques et réguliers. Considérer l’usage d’une 3éme pompe. Considérer l’usage d’un diamètre supérieur de tige. Agitation mécanique 88 Prévention des coincements de garniture de forage Effets de la garniture en rotation PAS DE ROTATION AVEC ROTATION 89 Prévention des coincements de garniture de forage Effets de la garniture en rotation En fait ce n’est pas la rotation des tiges (ou des tool joints) qui nettoie le puits … Mais c’est le "film" de boue en rotation autour des tiges. Ce film de boue est appelé: couple visqueux / “viscous coupling” Le mouvement des tiges à lui seul, ne nettoie pas le puits C’est plutôt, la boue en rotation autour des tiges qui soulève les cuttings vers le haut du puits là où le débit de la boue est important 90 Prévention des coincements de garniture de forage Comportement du nettoyage Vs changement de la vitesse de rotation (RPM) 2. RPM moyen: 100 RPM ‐ Les tiges commencent à se soulever ‐ Le film du couple visqueux devient plus épais mais plus faible que celui des tool joints 3. RPM rapide: plus de 120 RPM 1. RPM lent: 60 RPM ‐ La film du couple visqueux est faible ‐ Peu d’énergie dans le système ‐ Les tiges se soulèvent et tournent dans le trou ‐ Le film du couple visqueux est maintenant épais et efficace 91 Prévention des coincements de garniture de forage Effets de la rotation sur la quantité de cuttings aux shakers Quantité de cuttings aux shakers Basé sur des observations (pas sur la théorie) Changement spectaculaire dans la quantité de cutting avec ± 120 RPM (et ensuite de nouveau à 180 RPM) Cela a été découvert par accident en ajustant la rotation pour minimiser les vibrations dans la garniture 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 Drillstring RPM 92 Prévention des coincements de garniture de forage Débit insuffisant Il est préférable de déplacer une petite quantité de fluide rapidement que de déplacer tout le fluide du puits doucement… Un “puits virtuel a été inventé” avec une surface en rouge représentant l’endroit où les cuttings sont transportés vers la surface (comme sur un tapis roulant). Si cette surface est trop petite les cuttings n’arriverons pas à monter sur le tapis roulant! Débit correct Débit trop faible 93 Prévention des coincements de garniture de forage Pourquoi est‐ce si facile sur un puits à faible diamètre ? Dans un trou de petit diamètre, la surface où se réparti la surface rouge est plus grande (forte vélocité du fluide), de ce fait le nettoyage du puits se fait plus facilement. Trou de 12‐¼” et 8‐½” avec des tiges 5‐½” drill pipe 94 Prévention des coincements de garniture de forage Les effets du débit Pour un trou 12‐½”: Débit > 2800 l/min Jusqu’à 3800 l/min Diminution du bénéfice Beaucoup de cuttings Débit minimum pour obtenir un nettoyage correct Peu de cuttings 0 25 50 75 100 30 m/min 125 150 175 200 225 250 Annular Velocity (ft/min) 60 m/min 95 Prévention des coincements de garniture de forage Nettoyage du puits Débit et vitesse de rotation recommandées Diamètre L/min du puits Maximum Litres/minute Minimum RPM optimum RPM mini. 3400 – 4500 3000 L/min. avec un ROP de 20 m/hr 120 – 180 120 12¼” 3000 – 4150 2450 ‐ 2650 L/min, avec un ROP de 10 à 15 m/hr 3000 L/min, avec un ROP de 20 à 30 m/hr 150 – 180 120 9⅞” 2650 – 3400 1900 L/min, avec un ROP de 10 à 20 m/hr 120 – 150 100 8½” 1700 – 2250 1300 ‐ 1500 L/min, avec un ROP de 10 à 20 m/hr 70 – 100 60 17½” Le débit Minimum recommandé est d’environ 225 litres par inch de diamètre d’outil. La vitesse de remontée de la boue dans l’annulaire doit être au moins de 30 à 50 m/mn. 96 Prévention des coincements de garniture de forage Nettoyage du puits : difficulté en fonction de l’angle Difficulté Relative Difficile I II III IV Facile Inclination 0 15 30 60 90 97 Prévention des coincements de garniture de forage Nettoyage du puits Nombre de bottom up recommandé pour différents types de puits Diamètre du puits Inclinaison Circulation > 30 deg Au moins 3 à 4 bottom up avec paramètres optimum. < 30 deg Au moins 2 bottom up avec paramètres optimum. 8 ½” to 6” > 30 deg Au moins 2 bottom up avec paramètres optimum. 8 ½” to 6” < 30 deg Au moins 1,5 bottom up avec paramètres optimum. 17 ½” to 12 ¼” 17 ½” to 12 ¼” 98 Prévention des coincements de garniture de forage Bottom up Vs inclinaison du puits 99 Prévention des coincements de garniture de forage 100 Prévention des coincements de garniture de forage Prévention des coincements de garniture • 3 ‐ Coincement mécanique ou due à la géométrie du puits 101 Prévention des coincements de garniture de forage Coincement mécanique Coincement due à la géométrie du puits Les différents mécanismes de ces types de coincements sont : • • • • • • • • Trou sous dimensionné (Under gauge) Trou de serrure (Key seat) Marche et « Jambe de chien » (Ledge and dogleg) BHA rigide (Stiff BHA) Chute d’objets (Junk) Ecrasement du tubage (Casing colapse) Blocs de ciment (Ciment bloc) Ciment frais (green ciment) 102 Prévention des coincements de garniture de forage Trou sous dimensionné – Under gauge Description du problème Le forage de formation abrasive et dure use l’outil et les stabilisateurs et résulte par un diamètre décroissant du puits foré au fur et à mesure du forage. Si l’on descend ensuite un outil neuf plein diamètre, il rencontrera de la résistance dans la partie conique basse du puits. Si le nouvel outil est descendu trop vite sans précaution et sans reaming préventif, il en résultera un coincement. Ce mécanisme se voit normalement : • A la descente d’un outil neuf. • Après une phase de carottage. • Quand un outil PDC est descendu après une phase de forage avec un outil à molettes. • Pendant le forage de formations abrasives. Signes avertisseurs • • • • Perte de diamètre sur l’outil et les stabilisateurs remontés. Problème seulement à la descente. Coincement en fin de descente, près du fond ou au début de la zone carottée. Circulation libre ou très peu restreinte. Premières actions du Driller pour se libérer • • Battage vers le haut en appliquant progressivement une traction maximale. Pompage d’acide ou de lubrifiant. 103 Prévention des coincements de garniture de forage Trou sous dimensionné – Under gauge Actions préventives • Utiliser des outils et stabilisateurs avec protection et renforcement latérales avec carbure de tungstène par exemple (calibre protégé). • Utiliser si possible des Roller reamers. • Contrôler et noter toujours le diamètre extérieur des outils et des stabilisateurs, reamers avant de descendre et après la remontée (valable pour tout élément). • Stopper dès qu’une augmentation du frottement (drag down) est observée durant la descente. • Reaming systématique d’une partie douteuse et des derniers 30 m. • Ralentir la descente au cours des dernières longueurs. 104 Prévention des coincements de garniture de forage Trou de serrure – Key seat Description du problème Causée par la rotation des tiges contre la paroi du puits au même endroit qui creuse une gorge ou key seat latéralement. Quand les tiges sont remontées, les tool joints ou le BHA (d’un diamètre supérieur au corps de tige) sont engagés en force dans la gorge et la garniture est coincée. L’alternance de couches tendres et dures est un facteur aggravant. Ce mécanisme se voit normalement : • Seulement à la remontée et à la même profondeur. • A un changement brutal d’angle ou de direction du puits. • Après une longue période de forage sans wiper trip avec dogleg important. Signes avertisseurs • • • • • Se voit seulement lors de la remontée. Overpull cyclique à chaque intervalle des tool joints en manœuvre (+‐ 9m). Circulation libre et pression de refoulement normale. Garniture libre sous le point de key seat si pas déjà coincée. Coincement peut être soudain. Premières actions du Driller pour se libérer • • Appliquer du torque sur la garniture et battage vers le bas. Pas de traction. Pompage d’un bouchon de lubrifiant. 105 Prévention des coincements de garniture de forage Trou de serrure – Key seat Actions préventives • Minimiser les changements d’angle et de direction (dog leg severity). • Si un dogleg est présent, prévoir un wiper trip et du reaming. • Si observation d’un problème de key seat, planifier l’emploi de string reamer ou de key seat wiper Key seat wiper ‐ Raccord pour aléser les key seat ‐ S’utilise à la remontée en rotation 106 Prévention des coincements de garniture de forage Marche et « Jambe de chien » ‐ Ledge and Dogleg Description du problème Pendant le forage, les caractéristiques de la roche provoque des déflections différentes de l’outil qui résultent en un changement de direction. De la même manière qu’en forage dirigé, des changements soudains d’angle peuvent produire une courbure sévère dans le puits. Ces changements sévères de direction sont appelés dogleg. Le puits traversent des formations de différents types et propriétés physiques et les marches ledges se développent à l’interface séparant les couches de différente dureté. Ce mécanisme se voit normalement : • A la descente d’un BHA inapproprié. • Au changement d’un BHA (rigidité, espace entre stabilisateurs). • Avec des intercalations de formations tendres et dures. • Avec des formations fracturées. • Avec des changements de direction du puits. • Problème visible à la remontée principalement. Signes avertisseurs • • • Coincement et Over pull soudain. Circulation non restreinte et pression de refoulement normale. Problèmes rencontrés toujours à la même profondeur. Premières actions du Driller pour se libérer • • • Si coincement à la remontée , appliquer du torque et battage vers le bas . Si coincement à la descente , battage vers le haut. Si possible reaming ou back reaming avec peu de WOB, la rotation va aider à briser l’obstacle. 107 Prévention des coincements de garniture de forage Marche et « Jambe de chien » ‐ Ledge and Dogleg Actions préventives • Descente de BHA rigide (packed), très stabilisé pour minimiser les problèmes. • Minimiser les changements de direction. • Minimiser les changements de BHA si possible. • Considérer des phases de reaming si besoin. • Fréquence des Survey suffisante pour réduire la tortuosité du puits et pour minimiser les changements de BHA. • Réduire la vitesse de descente avant que le BHA entre dans la zone suspecte. • Eviter de circuler trop longtemps sans bouger en face de formations tendres (création de caves) • Laissez un minimum de 30 m sous le sabot précèdent avant de démarrer un build up. 108 Prévention des coincements de garniture de forage BHA rigide – Stiff BHA Description du problème Après la remontée d’un outil, un nouveau BHA plus raide est descendu et ne peux donc pas négocier les changements d’angle et de direction, spécialement dans un puits tortueux. Ce mécanisme se voit normalement : • Avec la présence d’un dogleg. • A la descente avec un BHA modifié (espacement différent des stabilisateurs). • Problème apparaissant à la descente principalement. Signes avertisseurs • • Coincement en descente peut être progressif ou soudain. Circulation libre avec possibilité d’augmentation de pression Premières actions du Driller pour se libérer • • • Si coincement à la remontée, appliquer du torque et battage vers le bas. Si coincement à la descente, battage vers le haut. Si possible reaming ou back reaming. 109 Prévention des coincements de garniture de forage BHA rigide – Stiff BHA Actions préventives • Descendre de préférence la même configuration de BHA. • Minimiser les changements de direction. • Enregistrer les profondeurs ou ont été observés des frottements importants et descendre doucement dans ces sections. • Considérer des phases de reaming si besoin avec une rotation et un débit importants et peu de poids sur l’outil. • Réduire la vitesse de descente avant que le BHA entre dans la zone suspecte. 110 Prévention des coincements de garniture de forage Chute d’objets ‐ Junk Description du problème Pendant le forage ou pendant la manœuvre, des pièces d’équipement du plancher peuvent tomber dans le puits et aller se coincer entre les parois du découvert, du casing ou de la garniture. Il peut s’agir également de pièces d’équipement de fond qui se brisent et tombent au fond du puits (ex: rouleau de roller‐reamer, packer, etc) Ce mécanisme est due normalement : • A une mauvaise maintenance ou mauvaise utilisation de l’équipement de plancher. • A un mauvais état ou une utilisation trop rude de l’équipement de fond. • A un problème de procédure non suivie, absence de couverture du puits au plancher. • Maladresse, inattention, négligence, manque de motivation de l’équipe sur chantier. Signes avertisseurs • • • • • • Maintenance et/ou réparation récente sur le plancher. Equipement ou outils manquants. Circulation libre, possible augmentation de la pression de refoulement. Observation de particules, copeaux de métal aux tamis. Augmentation soudaine du torque qui fluctue. Impossibilité de forer. Premières actions du Driller pour se libérer • Appliquer la procédure générique du coincement mécanique. 111 Prévention des coincements de garniture de forage Chute d’objets ‐ Junk Actions préventives • Maintenir un bon standard en terme de maintenance sur l’équipement de plancher. • Vérifier le bon usage de toutes les check list et inspections prévues surtout pour les cales, élévateurs et clés de forages. • Garder en permanence le puits couvert. • Inspection et contrôle sérieux de l’équipement de fond avant de le descendre, MPI et certifications à jour. • Installer dès que possible l’essuie tige pendant les manœuvres de remontée et de descente. • Insister sur le chantier pour un bon esprit d’équipe, bonne communication et le respect des procédures (meeting, training, bonus). 112 Prévention des coincements de garniture de forage Écrasement du tubage – Colapse casing Description du problème Il peut y avoir un écrasement du tubage si les conditions de pression dans le puits excèdent la résistance à l’écrasement du tubage ou si cette résistance a diminué due à des problèmes d’usure mécanique par frottement, de corrosion et donc de pertes en épaisseur du corps. Une pression externe excessive produite par des formations gonflantes, fluentes (couche de sel) ou des cisaillements (failles) peuvent conduire à une rupture du tubage. Ce mécanisme peut être due car : • La pression d’écrasement du tubage a été dépassée pendant un test en pression pendant lequel une fuite annulaire est apparue. La pression d’écrasement peut être plus faible que prévu à cause de l’usure et de la perte d’épaisseur de la colonne. • Plus de fluide dans le casing donc plus d’équilibre des pressions interne et externe. • Le tubage est déformé due à des procédures de manœuvres trop agressives. Signes avertisseurs • • • BHA coincé soudainement à la descente dans le tubage. Circulation libre et pression de refoulement normale. Diagraphie : Caliper log montre un tubage abimé. Premières actions du Driller pour se libérer • Battage vers le haut. 113 Prévention des coincements de garniture de forage Écrasement du tubage – Colapse casing Actions préventives • Eviter l’usure du tubage, enregistrer régulièrement la quantité de limaille aux tamis (avec des aimants dans la goulotte). • Reporter le poids de limaille recueillie par rapport aux nombres de révolutions de la garniture. • Suivre les procédures correctes de cimentation. • Si possible, le top du ciment doit être le plus haut possible ou jusqu’en surface. • Utilisation d’inhibiteurs de corrosion dans la boue ou la saumure. 114 Prévention des coincements de garniture de forage Blocs de ciment – Ciment bloc Description du problème La garniture se coince due à des morceaux de ciment tombant d’au dessus et s’accumulant au dessus de l’outil ou du BHA. Ce mécanisme peut être due car : • Le ciment dur devient instable autour du sabot du dernier tubage avec un rat hole (Pocket) excessif ou d’un bouchon de ciment posé pour un kick off ou d’un bouchon de ciment squeezé pour contenir des pertes. Signes avertisseurs • • • • Fragments de ciment visible aux tamis. Circulation non restreinte. Torque erratique. Rotation et descente de la garniture peut être possible. Premières actions du Driller pour se libérer • Appliquer la procédure générique du coincement mécanique. 115 Prévention des coincements de garniture de forage Blocs de ciment – Ciment bloc ACTIONS PRÉVENTIVES • Respecter le temps de séchage avant le reforage du ciment. • Reaming systématique et précautionneux du sabot avant de continuer le forage. • Limiter la longueur de la poche sous le sabot (pocket). • Ralentir la vitesse de descente avant que le BHA entre dans le sabot. • Utilisation éventuelle d’additifs pour augmenter l’intégrité du ciment. 116 Prévention des coincements de garniture de forage Ciment frais – Green ciment Description du problème Si la garniture pénètre par inadvertance dans du ciment encore frais, celui ci peut durcir soudainement (flash set). Le haut du ciment peut être plus haut que prévu. L’augmentation de pression générée par un débit trop important ou la surpression due à la descente du BHA peuvent être à l’origine du durcissement soudain du ciment. Ce mécanisme peut se produire : • Pendant la descente de l’outil pour reforer le ciment. Signes avertisseurs • Augmentation de pression puis bouchage de l’outil. • Perte de poids de garniture. • Augmentation soudaine du torque. Premières actions pour se libérer • Appliquer la procédure générique du coincement mécanique. 117 Prévention des coincements de garniture de forage Ciment frais – Green ciment Actions préventives • • • • • • • • • Ne pas se fier seulement aux échantillons de surface. Connaître le temps de séchage. Connaître le top théorique du ciment mais toujours l’attendre plus haut. Ne pas se fier à l’indicateur de poids pour trouver le top du ciment car si le ciment n’est pas sec, vous pouvez ne voir aucune indication bien que vous soyez déjà dedans. Dans les puits à gros diamètre, commencer à descendre en rotation et circulation (wash down) 60 mètres avant la cote théorique. Dans les puits de petit diamètre, commencer à descendre en rotation et circulation (wash down) 100 mètres avant la cote théorique. Si une baisse du poids est observée, remonter 2 longueurs (60 m) avant de démarrer la circulation. Reforage en mode contrôlé pendant le reforage du ciment tendre. Effectuer un pré traitement chimique de la boue avant le reforage du ciment. 118 Prévention des coincements de garniture de forage Coincement mécanique ou due à la géométrie du puits PREMIERES ACTIONS à effectuer par le Driller 1 S’assurer que la circulation est maintenue. 2 Si la garniture a coincé en remontant : 3 Si la garniture a coincé en descendant : appliquer du torque et battage vers le bas ne pas appliquer de torque et battage vers le haut 119 Prévention des coincements de garniture de forage Coincement mécanique ou due à la géométrie du puits PREMIERES ACTIONS à effectuer par le Driller 4 L’opération de battage à la coulisse doit démarrer avec une tension faible d’environ 25 Tonnes et ensuite augmenté graduellement jusqu’à la tension maximale admissible sur une période d’une heure. Arrêter ou réduire la circulation quand on veut : a. Armer la coulisse pour battre vers le haut. b. Battre à la coulisse vers le bas. La pression de la pompe augmente l’impact de la coulisse lors du battage vers le haut, donc une circulation maximale est bénéfique mais attention à la charge maximale sur la coulisse. 5 Si le battage est inefficace, on envisagera l’utilisation de bouchon d’acide si les conditions le permettent. SPM HCl HCL HF HF 120 Prévention des coincements de garniture de forage Identification du type de coincement 121 Prévention des coincements de garniture de forage Identifier le mécanisme de coincement Mouvement de la garniture juste avant le coincement ? Remontée 2 0 2 Remontée en rotation 0 0 2 Descente 1 0 2 Descente en rotation 0 0 2 Statique 2 2 0 Instructions: ‐ Répondre aux 3 questions et entourer tous les chiffres de la rangée correspondante. ‐ Puis additionner les chiffres dans chaque colonne. ‐ La colonne ayant le total le plus élevé correspondra au type de coincement. Mouvement possible de la garniture après coincement ? Libre vers le bas 0 0 2 Descente restreinte 1 0 2 Descente impossible 0 0 0 Rotation libre 0 0 2 Rotation restreinte 2 0 2 Rotation impossible 0 0 0 Circulation après coincement ? Circulation libre 0 2 2 Circulation restreinte 2 0 0 Circulation impossible 2 0 0 Pack-off Différentielle Mécanique Géométrie. Total Mécanisme = 122 Prévention des coincements de garniture de forage Exercice # 1 Après une mesure de déviation (Survey), la garniture se retrouve coincée vers le haut, vers le bas et la rotation est impossible, la circulation est libre. Quel est ce type de coincement ? Mouvement de la garniture juste avant le coincement ? Remontée 2 0 2 Remontée en rotation 0 0 2 Descente 1 0 2 Descente en rotation 0 0 2 Statique 2 2 0 Mouvement possible de la garniture après coincement ? Libre vers le bas 0 0 2 Descente restreinte 1 0 2 Descente impossible 0 0 0 Rotation libre 0 0 2 Rotation restreinte 2 0 2 Rotation impossible 0 0 0 Circulation après coincement ? Circulation libre 0 2 2 Circulation restreinte 2 0 0 Circulation impossible 2 0 0 Pack-off Différentielle Mécanique Géométrie. Total Mécanisme = Prévention des coincements de garniture de forage 123 Exercice # 2 Lors d’une remontée en circulation et sans rotation (pump out), le Driller observe: un over pull de 20 T, une pression de refoulement qui augmente et une baisse du retour à la goulotte. La descente et la rotation de la garniture sont difficiles. Quel est ce type de coincement ? Mouvement de la garniture juste avant le coincement ? Remontée 2 0 2 Remontée en rotation 0 0 2 Descente 1 0 2 Descente en rotation 0 0 2 Statique 2 2 0 Mouvement possible de la garniture après coincement ? Libre vers le bas 0 0 2 Descente restreinte 1 0 2 Descente impossible 0 0 0 Rotation libre 0 0 2 Rotation restreinte 2 0 2 Rotation impossible 0 0 0 Circulation après coincement ? Circulation libre 0 2 2 Circulation restreinte 2 0 0 Circulation impossible 2 0 0 Pack-off Différentielle Mécanique Géométrie. Total Mécanisme = Prévention des coincements de garniture de forage 124 Exercice # 3 En remontant un BHA en face d’un bouchon de ciment, mis pour un kick off, un over pull soudain de 25 T est observée. Le Driller peut travailler la garniture de haut en bas mais que sur quelques mètres. La rotation est possible à un endroit seulement avec un torque erratique. La circulation est restreinte et la pression varie de 20 à 40 bar. Quel est ce type de coincement ? Mouvement de la garniture juste avant le coincement ? Remontée 2 0 2 Remontée en rotation 0 0 2 Descente 1 0 2 Descente en rotation 0 0 2 Statique 2 2 0 Mouvement possible de la garniture après coincement ? Libre vers le bas 0 0 2 Descente restreinte 1 0 2 Descente impossible 0 0 0 Rotation libre 0 0 2 Rotation restreinte 2 0 2 Rotation impossible 0 0 0 Circulation après coincement ? Circulation libre 0 2 2 Circulation restreinte 2 0 0 Circulation impossible 2 0 0 Pack-off Différentielle Mécanique Géométrie. Total Mécanisme = Prévention des coincements de garniture de forage 125 Exercice # 4 Un torque erratique et des vibrations dans la garniture sont en augmentation depuis les 3 derniers mètres forées. En dégageant sans rotation pour effectuer un ajout, la garniture se trouve coincée à 1,50 m du fond. La garniture est totalement coincée et la circulation est libre. Quel est ce type de coincement ? Mouvement de la garniture juste avant le coincement ? Remontée 2 0 2 Remontée en rotation 0 0 2 Descente 1 0 2 Descente en rotation 0 0 2 Statique 2 2 0 Mouvement possible de la garniture après coincement ? Libre vers le bas 0 0 2 Descente restreinte 1 0 2 Descente impossible 0 0 0 Rotation libre 0 0 2 Rotation restreinte 2 0 2 Rotation impossible 0 0 0 Circulation après coincement ? Circulation libre 0 2 2 Circulation restreinte 2 0 0 Circulation impossible 2 0 0 Pack-off Différentielle Mécanique Géométrie. Total Mécanisme = Prévention des coincements de garniture de forage 126 Utilisation de la coulisse 127 Prévention des coincements de garniture de forage Le battage à la coulisse Lecture du poids au Martin Decker Limite de la traction Over‐pull Poids normal vers le haut (Pick‐up weight) Le Driller doit savoir ces 3 valeurs en permanence Poids de la garniture en rotation Poids normal vers le bas (Slack‐off weight) Drag down Limite du poids vers le bas Poids du moufle et de la TDS 128 Prévention des coincements de garniture de forage Le battage à la coulisse Forces nécessaires pour battre à la coulisse • • Toutes les coulisses ont une enveloppe pour les forces de battage pour battre dans chacune des directions. Chaque enveloppe de battage comprend 2 forces • • Une force pour armer la coulisse (to cock the jar) Une pour battre à la coulisse (to fire the jar). Le travail de l’équipe de forage est : • d’estimer la surface ou l’amplitude des enveloppes des forces de battage. 129 Prévention des coincements de garniture de forage Le battage à la coulisse Forces nécessaires pour battre à la coulisse Battage vers le haut Coulisse armée pour battre vers le bas Coulisse armée pour battre vers le haut 200 100 300 0 Battage vers le bas 400 Martin Decker X 1000 kg Enveloppe pour le battage à la coulisse 130 Prévention des coincements de garniture de forage Le battage à la coulisse Définition • Le battage à la coulisse réside dans le processus de transfert d’une énergie stockée (étirement des tiges) dans la garniture vers une énergie cinétique (= à MV2) en relâchant la détente de la coulisse à une valeur donnée prédéterminée de traction. • Lorsque la coulisse se déclenche, l’énergie relâchée produit un impact soudain. 131 Prévention des coincements de garniture de forage Le battage à la coulisse Principe de fonctionnement • Produire un impact violent sur la partie coincée (enclume) avec la partie libre (marteau) afin de générer des vibrations pour libérer la garniture. • Il faut produire des vibrations suffisamment importantes, en intensité et durée, pour libérer la garniture (différents besoins en fonction du type de coincement). • L’intensité et la durée de la vibration dépendent de la composition de la garniture (poids et longueur) au‐dessus de la coulisse. Schéma basique d’une coulisse 132 Prévention des coincements de garniture de forage Le battage à la coulisse Théorie (1/4) • Amplitude et durée des vibrations. • L’amplitude dépend de la vitesse du BHA au dessus de la coulisse. • • La durée dépend de la longueur du BHA au dessus de la coulisse. • • Plus le BHA est long, plus la vibration sera longue. En général, il n’est pas possible d’avoir une forte amplitude et une longue vibration en même temps. • • Plus la vitesse est grande plus la force est importante. Augmenter l’une diminue l’autre. Seule possibilité : augmenter la course de la coulisse. 133 Prévention des coincements de garniture de forage Le battage à la coulisse Théorie (2/4) • L’amplitude et la durée de la vibration dépendent de la position de la coulisse. • • • • • Plus la coulisse est en position haute, moins il y a de masse en mouvement au dessus, plus la vitesse est grande. Grande amplitude mais courte durée. Plus la coulisse est en position basse, plus il y a de masse en mouvement au dessus, plus la vitesse est faible. Faible amplitude mais longue durée. La masse disponible est principalement fournie par les DC et les HWDP au dessus de la coulisse. 134 Prévention des coincements de garniture de forage Le battage à la coulisse Théorie (3/4) • • La vitesse est obtenue : • • Vers le bas grâce à la chute de la garniture de part son propre poids. Vers le haut de part l’élasticité de la garniture et la poussée produite par les pompes. Généralement, le choc produit en battant vers le haut est plus fort que celui produit vers le bas. • • • Il est plus facile d’appliquer une traction qu’une compression. Force de traction plus importante que le poids de la garniture. Vers le bas, il y a risque de flambage pouvant réduire la force de transmission sur la coulisse (flambage hélicoïdal). 135 Prévention des coincements de garniture de forage Le battage à la coulisse Théorie (4/4) • • L’utilisation d’un accélérateur de Jar améliore le battage. Positionnement de la coulisse. • Il faut trouver le point où la combinaison amplitude ‐ durée est optimisée pour libérer les poissons. • Besoins différents en fonction de la cause de coincement. • • Forte et longue vibration pour le collage par pression différentielle. Mais forte et courte vibration pour les coincements mécaniques sur une petite surface (trou sous dimensionné, key seat, etc. 136 Prévention des coincements de garniture de forage Le battage à la coulisse Différents types de coulisses • Coulisses de forage • • • Autorisent la transmission du couple de forage à l’outil. Les réglages ne sont pas modifiés par le couple. Coulisses de repêchage • • • Ne sont pas conçues pour supporter les contraintes de forage. Incorporées dans la garniture de repêchage. Le réglage de la course peut être ajusté avec le couple pour certains modèles. • Mécaniques, hydrauliques ou combinées. • Généralement • • Possibilité de battre dans les deux directions. Possibilité de travailler en compression et traction. 137 Prévention des coincements de garniture de forage Le battage à la coulisse Coulisses mécaniques (peu utilisées) • Se déclenchent uniquement à certaines valeurs de traction ou de compression. • Ces valeurs sont ajustables : • • • • En usine, sur le plancher. Au fond pour certains modèles (rares). Force de battage plus importante vers le haut. Les valeurs de déclenchement doivent être sélectionnées au‐delà des valeurs normales de compression / traction durant le forage. 138 Prévention des coincements de garniture de forage Le battage à la coulisse Jars hydrauliques • Ne se déclenchent pas à une valeur préréglée. • L’intensité du battage dépend de : • • • La valeur de traction / compression appliquée. La vitesse d’application de cette valeur. Plus la vitesse d’application est grande, plus fort est le battage. Lorsque le Jar se trouve dans la partie libre de la garniture, il faut : • • • Le fermer avant de battre vers le haut. L’ouvrir avant de battre vers le bas. 139 Prévention des coincements de garniture de forage Coulisse hydraulique Principe de fonctionnement d’une coulisse hydraulique • Consiste en 2 réservoirs de fluide hydraulique séparée par un orifice calibré. Quand la tension ou la compression est appliquée sur la coulisse en position armée, le fluide d’une chambre est compressé et passe à travers l’orifice étroit dans la seconde chambre avec une pression très élevée due à la résistance du flot dans le passage restreint. • Quand le déplacement du mandrin dans la coulisse atteint un certain point, cela permet au fluide compressé de soudainement by‐ passer l’orifice. • Le clapet s’ouvre en grand dès que le fluide s’échappe dans la seconde chambre, égalisant instantanément la pression entre les 2 chambres. • Plus la force exercée sur la coulisse est importante, plus la compression du fluide sera forte et donc plus intense sera le relâchement soudain du mandrin et le choc sur l’enclume. • Le déclenchement de la coulisse est déterminé par la magnitude de la tension ou de la compression exercée. 140 Prévention des coincements de garniture de forage Coulisse hydraulique Principe de fonctionnement Corps Fluide hydraulique Piston orifice Mandrin intérieur Chambre à plus large diamètre intérieur 141 Prévention des coincements de garniture de forage Coulisse hydraulique Principe de fonctionnement (2/2) Corps Piston orifice Mandrin intérieur Chambre à plus large diamètre intérieur 142 Prévention des coincements de garniture de forage Coulisse hydraulique Pression Pump Open Force POF = surface x Pression différentielle • La pression différentielle entre le diamètre intérieur et l’annulaire au niveau de la coulisse aura tendance à ouvrir la coulisse. surface • En forage, ceci n’a aucun effet sur le WOB ou sur la coulisse elle-même. • Si la coulisse est en tension, en forage, la POF aura comme effet de garder la coulisse en extension. • Si la coulisse est en compression, la POF aura comme effet de réduire le poids sur la coulisse mais n’aura pas d’effet sur le mouvement de la coulisse jusqu’à ce que tout le poids soit dégagé sur la coulisse. Force 143 Prévention des coincements de garniture de forage Coulisse hydraulique POF : effets sur l’armement du jar. • • Exemple de calcul de la POF Sera plus difficile depuis le jar ouvert, Sera plus aisé depuis le jar fermé. Joint inférieur Circulation à 2000 psi Avantage • Nécessite moins de tension sur la garniture pour un battage vers le haut. Wash Pipe Inconvénients • • Nécessite plus de poids à poser pour battage vers le bas. Réduction de la pression durant le battage vers le bas. surface du bas du wash pipe 10 sq in Pression = 2000 psi Surface Wash pipe = 10 sq in P/O Force = 20,000 lbs 144 Prévention des coincements de garniture de forage Coulisse de forage hydraulique Quelques valeurs de la Pump Open Force 130,000 120,000 9 1/2” OD Pump Open force (lbs.) 110,000 100,000 90,000 8” OD & 7 3/4 OD 80,000 70,000 60,000 50,000 6 1/2” OD 40,000 6 1/4” OD 30,000 4 3/4” OD 20,000 Big Bore 10,000 4 3/4” OD Standard 0 500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 Differential Pressure (psi) 145 Prévention des coincements de garniture de forage Coulisse hydraulique Effets de la « Pump Open Force » S’oppose au réarmement de la coulisse après avoir battu vers le haut Aide au battage vers le haut Aide au réarmement de la coulisse après avoir battu vers le bas S’oppose au battage vers le bas 146 Prévention des coincements de garniture de forage Battage vers le bas Après avoir armé la coulisse, mouler au poids convenu. Maintenir le frein et attendre le temps nécessaire avant battage. 8” 1 ‐ La garniture est dégagée. 2 ‐ La coulisse s’arme. 3 ‐ Compression de la garniture 4 ‐ Battage 5 ‐ Accélération du BHA. 6 ‐ Délivrance de l’impact Si la coulisse ne bat pas, arrêter de pomper et purger la pression piégée. Réarmer la coulisse. Si la coulisse ne bat toujours pas, poser plus de poids et attendre un peu plus. 147 Prévention des coincements de garniture de forage Battage vers le haut Après avoir armé la coulisse, Dégager jusqu’à la traction calculée. Maintenir le frein et attendre le temps nécessaire avant battage (de 1 à 8 mn suivant le type). 8” 1 ‐ Le poids est posé. 2 ‐ La coulisse s’arme. 3 ‐ Etirement de la garniture sous l’effet de la tension appliquée. 4 ‐ Battage vers le haut 5 ‐ Contraction de la garniture. 6 ‐ Délivrance de l’impact Si la coulisse ne bat pas, circuler à débit maximum et attendre un plus longtemps. Si la coulisse ne bat toujours pas, arrêter de circuler, réarmer la coulisse et réappliquer la traction 148 Prévention des coincements de garniture de forage Battage Raisons possibles pour que la coulisse ne marche pas • • • • • • Coulisse pas armée. Temps d’attente pas assez long. Point de coincement au‐dessus de la coulisse . POF pas prise en compte (battage vers le bas). Frottements pas pris en compte. Frottements excessifs dans le puits. 149 Prévention des coincements de garniture de forage Battage Règles de base du battage à la coulisse • • • • • • • • • • • Coincement après une période statique de la garniture Battage vers le bas. Coincement en remontant la garniture Battage vers le bas. Coincement en descendant la garniture Battage vers le haut. Maintenir une coulisse soit en extension, soit en compression mais jamais au point neutre. Installer le collier de sécurité dès que la coulisse est au‐dessus du plancher. Ne pas stocker de coulisse dans le mat avec des DC au‐dessus, garder de préférence la coulisse en haut du stand. Ne pas placer de coulisse sous les stabilisateurs, reamers, key seat wiper ou autre outil avec un diamètre extérieur supérieur. Placer la coulisse au moins deux drill collars au‐dessus du stabilisateur le plus haut. Garder un minimum de 1 m au‐dessus des kelly bushing pour pouvoir poser du poids pour armer la coulisse. Eviter le placement de la coulisse au niveau des réductions DC, coulisse, HWDP. Quand il est requis de descendre 2 coulisses, garder un minimum de 300 m entre chacune d’elles. 150 Prévention des coincements de garniture de forage Battage Avantages de la coulisse hydraulique • • • • • • • • Battage quelque soit la force appliquée. battage toujours possible si le jar est « libre ». Les coulisses mécaniques ne battent que si la traction/compression est supérieure aux valeurs préréglées. battage parfois impossible même si la coulisse est « libre » (trop de frottements dans le puits, marge de traction trop faible, etc). Intensité du battage ajustable en fonction de la force et de la vitesse appliquées. possibilité d’adapter le battage à chaque situation. Le couple n’a pas d’effet sur la force de battage. Pour certaines dimensions de coulisse, le diamètre intérieur facilite les opérations wire line. 151 Prévention des coincements de garniture de forage Battage Inconvénients de la coulisse hydraulique • • • • • • • Généralement moins résistant que le Jar mécanique. Peut perdre de son efficacité après quelques heures de battage (l’huile chauffe, devient moins visqueuse et passe plus facilement dans les restrictions) baisse de l’intensité de battage. La température et les boues de densité élevée peuvent endommager les joints d’étanchéité. Peut battre accidentellement pendant la manœuvre si les mouvements sont trop brusques risque de chute de la garniture quand elle est sur cales. Peut battre accidentellement, s’il est placé trop près du point neutre, lorsque l’on applique le poids sur l’outil. Possibilité d’endommager l’outil et les équipements de fond. Il faut éviter de placer le Jar trop près du point neutre. 152 Prévention des coincements de garniture de forage Battage Accélérateur de la coulisse • Il est composé d’un piston glissant dans une chambre remplie d’azote ou d’huile compressible. • Placée quelques HWDP au‐dessus de la coulisse, elles renforcent l’action de celle‐ci. • • • • Il se ferme violemment quand la traction appliquée sur l’accélérateur est relâchée. Il accélère le mouvement de la garniture qui le sépare du Jar juste avant que le marteau ne frappe l’enclume. Cette accélération ajoutée à celle crée par l’élasticité des tiges au dessus crée un violent impact. Son utilisation présente de nombreux avantages : • • • • Battage plus efficace même avec peu de poids au‐dessus de la coulisse (possibilité de mettre des HWDP à la place des DC). Équipements de surface moins soumis aux impacts. Dans les formations de surface, l’élasticité de la garniture peut être insuffisante pour battre correctement. L’accélérateur efface ce problème. Les frottements entre la coulisse et la surface peuvent rendre difficile la transmission de la traction /compression. L’accélérateur améliore cette situation. 153 Prévention des coincements de garniture de forage Battage 154 Prévention des coincements de garniture de forage Exercices 155 Prévention des coincements de garniture de forage Exercices Utilisation du DDH Poids de la garniture dans l’aie et dans la boue Tension maximale sur les tiges Réserve de traction Traction maximale admissible sur le Martin Decker 156 Prévention des coincements de garniture de forage Exercice Dans un puits vertical, la longueur total de la garniture est de 3000 m incluant 150 m de drill collars DC : 6 ’’ OD ‐ 2‐3/4’’ ID DP 5’’: 19.50 lbs/ft, Grade G105, Class Premium, connexion NC 50 Densité de la boue : 1,32 1 – Quel est le poids de la garniture dans l’air, en kg ? 2 – Quel est le poids de la garniture dans la boue, en kg ? 3 – Avec une marge de sécurité de 10 %, quelle serait la traction maximum en daN que le Driller peut appliquer sur les tiges ? 157 Prévention des coincements de garniture de forage Réponses Trouver les données à partir du DDH : Poids des DC en kg/ m : Poids des DP en kg/ m : Tension maximum à 100 % sur les DP : Facteur de flottabilité : 158 Prévention des coincements de garniture de forage Limites d’utilisation des tiges de forage Rappels : • L’utilisation des tiges aux valeurs de tension données par le formulaire du foreur entraîne une déformation permanente • • Attention aux garnitures mixtes : • • Utiliser 90 % des valeurs La tension maximale sera imposée par l’élément le moins résistant Lorsque plusieurs contraintes sont appliquées en même temps (traction, torsion, pression) : • Il y a une réduction de leurs valeurs respectives 159 Prévention des coincements de garniture de forage Exercice sur la réserve de traction des tiges 5’’ Calculer la traction maximale applicable à une garniture composée de : • 200 m de drill collars 6”1/2; ID 2‐4/5 DDH: B36 = …………….. kg/m • 2000 m de tiges 5”‐ G 105 ‐ 19,5 lb/ft ‐ class premium ‐ NC 50 • Poids linéaire avec tool joint = DDH: B11 = ……………. kg/m • Tmax = DDH: B15 = ………….. kdaN = 100 % de la tension • Densité de la boue : 1,20 facteur de flottabilité = DDH: A27 = …………. • Garniture coincée au niveau de l’outil • Poids TDS + moufle : 25 T 160 Prévention des coincements de garniture de forage Exercice sur la réserve de traction des tiges 5’’ Réponse : Poids de la garniture dans l’air : • Poids des DC • • Poids des tiges G 105 • • Poids total de la garniture • Poids de la garniture dans la boue : • Poids apparent des DC dans la boue • • Poids apparent des tiges G 105 dans la boue • • Poids total de la garniture dans la boue • 161 Prévention des coincements de garniture de forage Exercice sur la réserve de traction des tiges 5’’ Réponse : Limite de traction des tiges 5’’ avec le facteur de sécurité de 10 % • Limite de traction sur les tiges G (90 %) • Réserve de traction en haut des tiges 5’’ (option 1 sans la flottabilité) • • Remarque: Du moment où la garniture est tenue par en dessous, on peut donc supposer que la flottabilité n’affecte pas le tubulaire au dessus du point de coincement. Cependant, dés que la garniture est libre, la flottabilité s’appliquera à nouveau sur la garniture. Réserve de traction en haut des tiges 5’’ (option 2 avec la flottabilité) • Traction maximale admissible en lecture sur le Martin Decker: • 162 Prévention des coincements de garniture de forage La prévention des coincements 163 Prévention des coincements de garniture de forage Introduction La meilleure prévention : • Un personnel compétent et bien formé, avec une bonne expérience Le chef de poste = L’homme clé. • Un personnel attentif, relevant continuellement les données du puits pour pouvoir analyser les réactions du puits. • De bonnes communications entre toutes les personnes impliquées dans le forage • Rig et bureau. • Des limites de l’équipement bien connues et jamais dépassées. • Des procédures de forage adaptées, approuvées, acceptées et suivies par tous. 164 Prévention des coincements de garniture de forage La prévention des coincements Rappel : • Il n’y a que de très rares cas où il n’est pas possible d’éviter un coincement de garniture. • Le chef de poste = L’homme clé • • • • Si la réaction est rapide et bien adaptée uniquement quelques minutes de perdues. Une mauvaise réaction ou une réaction mal adaptée peut conduire à des jours entiers perdus et / ou à la perte d’équipement coûteux (outils de déviation, MWD, source radioactive, etc.) d’où : Coût élevé pour l’opérateur (quelques milliers de $ perdus par jour) Mauvaise image de marque du contracteur 165 Prévention des coincements de garniture de forage La prévention des coincements La prévention ne concerne pas que le personnel du rig (équipe de forage, Chef de chantier, Superviseur, etc.) Elle concerne tous ceux qui sont impliqués dans le forage et ses résultats : • • • • • L’ingénieur réservoir qui sélectionne les cibles. L’ingénieur de forage qui programme le puits. Le superviseur fluides qui sélectionne les fluides de forage. Le géologue et le « mud logger » sur site pendant le forage. Le superviseur fluides, l’ingénieur déviation sur site, etc. A tous niveaux la communication est de première importance. 166 Prévention des coincements de garniture de forage La prévention des coincements Le programme de forage • Sélection de la trajectoire • Build up rate en relation avec l’équipement utilisé pour assurer la déviation . • Sélection du BHA (éviter de passer d’un BHA souple à un BHA rigide, éviter un surplus de DC, surdimensionnés, etc.) • Equipement utilisé pour dévier : • Il est facile de forer des trous sinueux avec certains outils de déviation. • Minimiser la partie à 60° d’inclinaison constante (problème de transport des cutting) • Prendre en compte (si possible) la lithologie, le pendage des formations, le bon positionnement du KOP et du taux de build up (des intercalations de formations tendres et dures favorisent les dog legs, etc.) 167 Prévention des coincements de garniture de forage La prévention des coincements Le programme de forage • Sélection de la trajectoire • • Prendre en compte la mécanique des roches (stabilité des parois) études et recommandations pour l’inclinaison et l’azimut du puits. Programme casing • Si possible, dans une même phase, limiter les incompatibilités de pression et /ou de formation. • Sélectionner les filetages des casings et manchons pour éviter tout risque de déconnexion. 168 Prévention des coincements de garniture de forage La prévention des coincements Le programme de forage • Le programme boue • Il est important d’avoir le bon type de boue. • Les avantages de la boue à base d’huile : • • • • Pas de risque d’hydratation des argiles, de dissolution du sel. Moins de filtration et de dépôt de cake. Lubrificateur réduction des frictions dans le puits. Les inconvénients de la boue à base d’huile • Pollution, risques niveau santé et incendie, risques en surface et moins de capacité de transport des cutting. • Les boues à base d’eau peuvent inhiber les argiles mais il est en général difficile de maintenir leur propriétés rhéologiques. • Les boues carbonatées ont plus d’avantages que les autres boues à l’eau. 169 Prévention des coincements de garniture de forage La prévention des coincements Le programme de forage • Le programme boue • Il est important de sélectionner une rhéologie adéquate ainsi qu’une hydraulique correcte (dédit) pour assurer un transport efficace des cutting jusqu’en surface. • Dimension des particules assurant la formation du cake and répartition granulométrique. • • • Meilleurs résultats si les particules sont de différentes dimensions : 0 ‐ 5 m Les dimensions des particules à utiliser sont en rapport avec les dimensions des pores (théoriquement le diamètre des particules devrait être égal au 1/3 du diamètre des pores). S’il y a risque de collage par pression différentiel, l’ajout de particules de carbonate pour former le cake peut aider si la garniture se colle, il est possible d’acidifier et de détruire le cake. 170 Prévention des coincements de garniture de forage La prévention des coincements Le programme de forage • Sélection de l’équipement de forage • Sélection de l’outil et du BHA (surface de contact entre le BHA and les parois à minimiser). • Sélection des DP (il est mieux de n’avoir que des S 135 : elles n’éviteront pas les problèmes de collage mais offriront plus de possibilités en cas de collage et éviteront le danger de mélanger des tiges par erreur). • Utile d’avoir une top drive (mais attention : le chef de poste, en confiance risque d’être moins attentif à des signes avertisseurs de collage). • Il est important d’avoir un équipement efficace de traitement des solides : maintien des caractéristiques de la boue. 171 Prévention des coincements de garniture de forage La prévention des coincements Le programme de forage • Procédures spécifiques • Planifier au programme • • • • Des bouchons Haute viscosité et / ou forte densité pour évacuer les cutting. Circulation. Manœuvre de contrôle de trou, alésage, etc. Opérations spéciales • En cas de risque de collage par pression différentielle, limiter : • • • Les opérations avec garniture immobile dans le puits. Les temps de logging (en particulier les outils en contact avec les parois : micro SFL, RFT, etc.) Les temps de carottage. 172 Prévention des coincements de garniture de forage La prévention des coincements En forage • Eviter toute chute d’objet depuis le plancher • Dès que la garniture est hors du puits : • • Fermer le puits (avec les fermetures totales). Couvrir la table de rotation avec une plaque. • Vérifier régulièrement et avant chaque remontée que l’équipement de manutention sur le plancher est en bon état (cales, clés, etc.) • Utiliser correctement l’outillage sur le plancher. • Utiliser un essuie tige en remontée. • Ne pas dépasser les limites de l’équipement. 173 Prévention des coincements de garniture de forage La prévention des coincements En forage • Nettoyage du puits • Les cutting non retirés du puits forment des amas en bas du puits La garniture peut être coincée en cours de remontée. • La situation est plus dangereuse entre 40 et 60°. • Sélectionner un fluide avec une rhéologie adaptée. • Utiliser un débit permettant un minimum de 45 m / min de vitesse annulaire dans les zones critiques ( pas moins de 2900 l/min en 12‐1/4 et 1500 l/min in 8‐1/2), mais éviter le cavage !! • Sélection de l’outil : il vaut mieux utiliser un outil qui donnera de petits cutting (plus légers). 174 Prévention des coincements de garniture de forage La prévention des coincements En forage • Nettoyage du puits • La capacité de transport augmente avec la densité de la boue. • Utilisation des bouchons • • • • De meilleurs résultats avec des bouchons de faible/forte densité qu’avec des bouchons de haute viscosité. Pomper d’abord 8 à 10 m3 de fluide de faible densité/faible viscosité (eau, huile) suivi de 8 à 10 m3 de fluide de forte densité/haute viscosité (1,80 to 1,90). Attention aux variations de pression lors de la circulation d’un bouchon risque de problèmes de pertes. Produit spécifique (“super sweep plug”) très efficace pour le transport des cutting. 175 Prévention des coincements de garniture de forage La prévention des coincements En forage • Nettoyage du puits. • Dans certains cas il peut être nécessaire de limiter le ROP • Le déplacement des cutting est amélioré par la rotation de la garniture. • Bien circuler avant la remontée. • Il est plus facile de remonter des cutting « jeunes » que ceux qui seront restés au fond ou sur les parois très longtemps. • Il est bon d’avoir une idée de l’efficacité du nettoyage du puits. 176 Prévention des coincements de garniture de forage La prévention des coincements En forage de formations mobiles • Maintien des parois • Utiliser une boue adéquate (OBM, WBM inhibée, etc.) • Augmenter la densité et/ou le débit améliore la tenue des parois . • Réduire la filtration et l’épaisseur du cake. • Eviter d’arrêter la circulation durant une longue période. • • Long arrêt modification des contraintes au niveau du puits du fait de la variation de température le risque d’instabilité augmente. • Le refroidissement de la boue peut améliorer la stabilité des parois. 177 Prévention des coincements de garniture de forage La prévention des coincements En forage de formations mobiles • Réduction du contact entre la paroi et la garniture. • Eviter d’utiliser des DC surdimensionnés • Utiliser des DC spiralés. • Réduire le nombre de DC et de stabilisateurs (remplacer les DC par des HWDP). • Placer une coulisse de forage au‐dessus des zones à risque. • De bons résultats sont obtenus avec des outils décentrés dans les formations salines. • Ajouter des lubrificateurs dans la boue (pour réduire les frottements). • Arrêter et démarrer les pompes progressivement pour réduire les effets de swabbing et de surge. 178 Prévention des coincements de garniture de forage La prévention des coincements En forage de formations mobiles • • Etre patient en manœuvre à travers des formations mobiles . • RIH doucement dans des zones à risque. • Ne pas essayer de passer en force. • Alésage en remontant POOH. • Alésage et reforage en RIH jusqu’au passage librement, sans circulation ni rotation. • De nombreux contrôles de trou en enregistrant l’évolution des frottements. Les formations mobiles devraient être protégées par un casing dès que possible. 179 Prévention des coincements de garniture de forage La prévention des coincements En forage • Contrôle de la trajectoire. • Quelques formations (alternance de couches dures et tendres avec fort pendage) favorisent l’apparition des dog legs. • Eviter la formation des dog legs (limiter les corrections de trajectoire, assurer des corrections progressives et douces, un BHA raide dans les zones critiques, etc.) • Utiliser des produits boue pour réduire les frottements (huile, surfactants, etc.) • En cas de frottements excessifs et/ou risque de key seat, l’alésage devrait être réalisé avec un BHA plus rigide. 180 Prévention des coincements de garniture de forage La prévention des coincements En forage • Collage par pression différentielle (1/2) • • Garder la densité de la boue aussi basse que possible. Minimiser les pertes de charges dans l’annulaire • • Réduire le débit. Ajuster les caractéristiques de la boue (réduire la viscosité plastique et la surface de contact des solides, ce qui est obtenu avec une bonne élimination des particules fines). • Réduire le filtrat et améliorer les caractéristiques du cake. • Eviter au maximum de garder la garniture immobile. • Utiliser des produits boue pour réduire les frottements (lubrificateurs, surfactants). 181 Prévention des coincements de garniture de forage La prévention des coincements En forage • Collage par pression différentielle (2/2) • Réduire la surface de contact entre le BHA et les parois • • • • • • Utiliser des DC spiralés. Eviter des DC surdimensionnés. Limiter le nombre de DC (les outils PDC ne nécessitent pas énormément de poids, remplacer les DC par des HWDP). Limiter le WOB (réduire le flambage et les forces latérales). Ajouter des stabilisateurs (si possible). Garder en stock des produits style « free pipe » sur le rig. • Si le bouchon n’est pas mis en place sous 8 heures, les chances of succès sont sérieusement compromises. 182 Prévention des coincements de garniture de forage La prévention des coincements En forage • MWD peut aider à éviter les problèmes : • Il est possible de connaître le couple, le WOB effectivement appliqué au fond. • La comparaison avec les valeurs en surface donne les frottements dans le puits. • Les outils de résistivité permettent de voir l’évolution du filtrat et du dépôt de cake. • Il est possible d’avoir des informations additionnelles au niveau de la lithologie. • Il est possible d’avoir des informations sur l’approche de formations à pression anormale (souvent sous‐compactées et mobiles et couvrant des couches perméables). • Etc. 183 Prévention des coincements de garniture de forage La prévention des coincements En forage • Coulisse de forage dans la garniture : • Elle permet de réagir immédiatement et augmente ainsi les chances de succès. • L’équipement est désormais fiable, bon marché comparé au prix du rig pas de problème pour avoir une coulisse dans la garniture en permanence. • L’important est de bien positionner la coulisse dans le BHA. • • • • Elle devrait être au‐dessus du point de collage (en général au niveau du BHA) !! Eviter de positionner une coulisse hydraulique vers le point neutre. En général moins de problème en travaillant en traction. positionnement au top du BHA. 184 Prévention des coincements de garniture de forage La prévention des coincements En manœuvre • S’assurer que le puits est bien nettoyé avant de commencer la remontée. • Faire attention en remontant • • • Vérifier le diamètre de l’outil à sa sortie du trou : • • • Etre patient au niveau des zones délicates, ne pas tirer trop fort. Ne pas hésiter à circuler et tourner (facilité avec une TDS). Si le diamètre de l’outil est inférieur au diamètre nominal : Faire attention dans le découvert lors de la descente de l’outil suivant. Faire attention à la tolérance de l’outil (problème d’outil de forage descendu après un carottage par exemple) Attention lors de la descente d’un BHA plus raide et/ou un nouvel outil en particulier en puits dévié. 185 Prévention des coincements de garniture de forage La prévention des coincements Key seat (trou de serrure) • Essayer de réduire les dog legs en alésant (l’aléseur doit être changé de position à chaque manœuvre pour le maintenir en face du dog leg). • Si un key seat se forme • Mettre en place un key seat wiper (aléseur de trou de serrure) ou un stabilisateur au top du BHA (de bons résultats sont obtenus avec des lames à gauche). • Positionner une coulisse de forage dans les HWDP au‐dessus du key seat wiper pour pouvoir l’actionner vers le bas si nécessaire. • S’il n’y a pas d’équipement spécifique contre les key seat dans la garniture, éviter de tirer trop fort en remontée et faire de l’alésage en remontant en reaming. 186 Prévention des coincements de garniture de forage Conclusion Pour éviter le collage, les solutions sont parfois contraires : • • Augmentation de la densité pour tenir des formations mobiles. Diminution de la densité pour éviter le collage par pression différentielle. Cependant un grand nombre de mesures sont correctes dans tous les cas : • • • Avoir un programme de forage adapté. Avoir une boue adaptée aux formations forées. Assurer une trajectoire uniforme, présence de lubrifiants dans la boue. • • • • Minimum de surface de contact entre la garniture et les parois. Présence d’une coulisse dans la garniture. Utilisation correcte des équipements. Il est important d’avoir du personnel expérimenté, • • tout particulièrement le chef de poste. Il est important d’avoir des procédures claires, une bonne communication et de maintenir tout le monde au courant de ce qui se passe. 187 Prévention des coincements de garniture de forage Conclusion Les bonnes pratiques du Driller • • • • • • • • • • • • • • Grader la garniture en mouvement autant que possible dans le découvert (open hole). Passer la garniture en force au travers un resserrement du puits mènera à un coincement de la garniture. Initialement ne pas tirer plus de la moitié du poids du BHA ou 15 tonnes. Circuler en rotation au moins les 3 dernières tiges (1 stand) au dessus du fond après une manœuvre. Avant de remontée, toujours circuler le puits propre avec une bonne boue. Minimiser le temps passé dans le découvert. Surveiller et enregistrer les paramètres de forage. Déterminer à l’avance les procédures de manœuvre suivant l’état du puits. Etablir une bonne communication avec toute l’équipe de forage. Les procédures pour faire un rajout de tige doivent être en places, connues et approuvées. Ne jamais faire de connexion avec un over pull sur les calles. Être au courant des données des puits limitrophe (offset well) Garder le plancher de forage propre et rangé en permanence. Etc, … 188 Prévention des coincements de garniture de forage Arbre de décision Garniture coincée Estimer le point du coincement Calculer le temps optimale de repêchage Couper la garniture & repêchage Temps écoulé Identifier le mécanisme du coincement Essayer de libérer la garniture avec la bonne méthode Changer de méthode pour se libérer Continuer avec la même méthode Arrêt des essais Pour se libérer Garniture libre Sidetrack ou P&A Action corrective 189 Prévention des coincements de garniture de forage 190 Prévention des coincements de garniture de forage Instrumentation (Fishing) 191 Prévention des coincements de garniture de forage Instrumentation (Fishing) et équipements Définition et prévention Equipements • • • • • • • Pour récupérer les débris A prise externe A prise interne De battage (autres que les coulisses) De fraisage et wash over De coupe Autres équipements 192 Prévention des coincements de garniture de forage Instrumentation ‐ Fishing Définition • Aller repêcher tous objets tombés ou coincés dans un puits qui interfèrent ou interrompent les opérations normales. Prévention • Le prévention est la première chose à effectuer pour éviter une opération de repêchage!! • Avoir un registre pour noter les heures de rotation du tubulaire pour faire les inspections : • • • • • • Des tiges : tous les 5 puits ou tous les 3000 hrs Des drill collars et des X‐over : tous les 400 hrs De la coulisses : 200 hrs Nettoyer et lubrifier tous les filetages. Installer des protecteurs sur tous les filetage qui ne sont pas descendu dans le puits. Programmer un fishing est la deuxième chose à faire pour minimiser l’impact d’une opération de repêchage, si cela devait se produire. 193 Prévention des coincements de garniture de forage Instrumentation ‐ Fishing Opération de repêchage – Fishing job • Cette opération commence quand l’on descend l’outil à travers la table de rotation. • Ces opérations de repêchage sont supervisées par des spécialistes (Fishing man). • • Dans le tubage Dans le découvert (open hole) • Les outils de repêchage ont une conception spécifique pour s’engager et récupérer un poisson (fish). • Une opération de repêchage est le résultats d’une de ces 3 choses : • • • TU l’as fait tomber dans le trou : outils, peignes de clé, composants de la garniture, … TU l’a laissé dans le trou : cône de l’outil, duses, BHA, … TU es coincé dans le trou : garniture de forage, tubage, complétion, … 194 Prévention des coincements de garniture de forage Instrumentation ‐ Fishing Avoir et garder les bonnes informations • Il est essentiel d’avoir les bonnes données pour la réussite d’une opérations de repêchage : • • • • • Longueurs OD ID Fishing neck De connaitre son puits : • • • • Profondeur, OD, ID, poids, du tubage. Profondeur et diamètre du découvert (open hole). L’inclinaison, les dogleg et les mesures de déviation du puits. Les zones avec des rétrécissements, des pertes ou des instabilités. 195 Prévention des coincements de garniture de forage Instrumentation ‐ Fishing Quand on est coincé : • Recueillir les informations suivant : Quoi, où, quand, comment. • • • Les schémas sont très importants et souvent la clé de la réussite du repêchage. Utiliser des données habituelles (oilfield standard) Garder un double des chiffres et des calculs. • Rappel: On ne peut pas solutionner un problème que l’on ne comprend pas! Procédure de repêchage : • • • • • 1: comprendre le problème. 2: Se mettre d’accord sur un plan d’actions. 3: Descendre les bons outils 4: Fixer des indicateurs de performance 5: commencer les opérations 196 Prévention des coincements de garniture de forage Outils de récupération de débris métalliques Raccord récupérateur de débris « Junk‐sub or Boot basket » Junk basket standard «Core‐type junk basket » Junk basket à circulation inverse Junk basket à jet Aimants « Magnets » Harpons 197 Prévention des coincements de garniture de forage Outils de récupération de débris métalliques Raccord récupérateur de débris ‐Junk‐ subs / Boot basket • Application • • Utilisé lors d’opérations de forage ou de fraisage, pour éviter que des débris trop lourds pour être circulés hors du puits, ne retombent et restent au fond du puits. 198 Prévention des coincements de garniture de forage Outils de récupération de débris métalliques Raccord récupérateur de débris ‐ Junk‐subs • Construction • • • Ils sont constitués d’un corps et d’une jupe soudée au corps. Des renforts sont soudés entre la jupe et le corps pour empêcher l’écrasement de la jupe. Opération • • • • Ils sont utilisés directement au‐dessus de l’outil, de la fraise ou de l’aimant. Ils peuvent être descendu en tendem pour augmenter la capacité de récupération. La récupération se fait au moment où la vitesse annulaire décroit brusquement au passage de la jupe au corps et connexion supérieure. Il est recommandé de changer le débit et d’arrêter la circulation (1 ou 2 minutes) tout en manœuvrant la garniture (reciprocating) pour aider à récupérer les débris. 199 Prévention des coincements de garniture de forage Outils de récupération de débris métalliques 3 principaux types de panier récupérateur ‐ junk basket : • Le junk basket standard encore appelé «core‐type junk basket » • • Le junk basket à circulation inverse • • Utilisé pour repêcher des petits éléments ou petits débris du fond du puits en les intégrant éventuellement à une carotte forée au fond. Même utilisation que le premier, mais son efficacité est augmentée du fait de la circulation inverse. Le junk basket à jet • Il crée une zone à basse pression due à l’effet Venturi soulevant les débris au dessus du fond. 200 Prévention des coincements de garniture de forage Outils de récupération de débris métalliques Le junk basket standard • Application • • Il est utilisé pour récupérer des éléments tels qu’un cône d’outil ou des débris. Le carottage éventuel se fera si la formation est tendre à moyennement dure. Deux jeux de catchers permettent de maintenir les éléments dans le junk basket , de couper la carotte et de la récupérer. Il est équipé d’une fraise à dents renforcées au carbure de tungstène ou équivalent pour pouvoir effectivement carotter. 201 Prévention des coincements de garniture de forage Outils de récupération de débris métalliques Le junk basket standard • Opération • • • • • L’outil est descendu au bout de la garniture. A environ 50 cm du fond, réduire le débit et descendre en rotation lente jusqu’à toucher le poisson. Conserver la rotation et ajouter un peu de poids sur l’outil. Le poisson est poussé dans le corps du basket pendant le carottage. A la cote désirée, arrêter la rotation et tirer pour couper la carotte puis remonter. 202 Prévention des coincements de garniture de forage Outils de récupération de débris métalliques Junk basket à circulation inverse • Application • • Récupération des débris et ferrailles, et tout spécialement les cônes d’outil. 203 Prévention des coincements de garniture de forage Outils de récupération de débris métalliques Junk basket à circulation inverse • Construction • • • Le corps est constitué de deux tubes concentriques soudés au bas du corps. En haut, un système de clapet anti‐retour, avec une bille et un siège, impose le passage du flux entre les 2 tubes, vers l’espace annulaire. Le sabot vissé est équipé d’un catcher. Suivant les desiderata et besoins, plusieurs types de sabot sont disponibles. Lifting Bail Catcher Mill Shoes 204 Prévention des coincements de garniture de forage Outils de récupération de débris métalliques Junk basket à circulation inverse • Opération • • • • • Descendre à quelques mètres au dessus du fond, Tourner doucement avec la circulation à plein débit pour nettoyer le poisson. Lancer la bille (en utilisant le raccord à fenêtre ou par les tiges) et la pomper à débit réduit jusqu’à son arrivée sur le siège (détectée par l’augmentation de pression). Accroitre la vitesse de rotation et commencer à carotter. En fin de carottage, arrêter la rotation et la circulation, couper la carotte et remonter doucement. Window Sub 205 Prévention des coincements de garniture de forage Outils de récupération de débris métalliques Le junk basket à jet • Application • • Récupération de débris et ferrailles, Pour opérations de nettoyage dans des puits fortement déviés, incluant la récupération de cône d’outil, éléments de cales, de peignes et autres petites ferrailles. 206 Prévention des coincements de garniture de forage Outils de récupération de débris métalliques Le junk basket à jet • Construction • • • • L’outil comprend 3 parties: top sub, cylindre à jet, cylindre inférieur. Avant le lâcher de la bille, la circulation passe par le filtre (quelquefois appelé: flushing nozzle). Quand la bille est lâchée et pompée dans la garniture, elle se positionne sur le siège. La pression s’élève et permet de cisailler les goupilles; le siège descend dans la partie inférieure du cylindre à jet (Pump head). La boue passe à travers les duses (nozzles), créant grâce à l’effet Venturi une dépression dans le cylindre inférieur. 207 Prévention des coincements de garniture de forage Outils de récupération de débris métalliques Le junk basket à jet • Opération • • • • • • Descendre à quelques mètres au‐dessus du poisson. (les jets peuvent être protégés avec des bouchons de caoutchouc). Tourner doucement avec la circulation à plein débit à travers le filtre pour nettoyer le poisson. Lancer la bille et la pomper pour activer le mécanisme de jetting. Quand la bille arrive sur son siège, il y a une nette augmentation de pression suivie d’une diminution brutale à la rupture des goupilles. Le siège descend et se positionne dans le pump head. La circulation passe maintenant par les duses, créant une dépression dans le cylindre inférieur. Faire du reciprocating sur le poisson tout en gardant une rotation lente. 208 Prévention des coincements de garniture de forage Outils de récupération de débris métalliques Les aimants • Les aimants sont utilisés pour récupérer tout type de petit objet aimantable sur le fond du puits. De tels objets non forables, peignes, coins, cônes, goupilles ou débris de fraisage peuvent souvent être récupérés par la seule attraction magnétique. Ces aimants sont particulièrement intéressants avant un carottage au diamant. Les aimants peuvent être descendus avec la garniture ou au câble. Ils sont disponibles dans des dimensions de 1 à 20 inch et ont une force d’attraction de l’ordre de 2,5 daN / cm2. • • • • 209 Prévention des coincements de garniture de forage Outils de récupération de débris métalliques Les aimants • Un aimant doit être constamment gardé sur sa plaque de stockage (en bois), sous peine de risquer de perdre de son efficacité. • La sédimentation peut former un écran empêchant l’aimant de ramasser les éléments désirés. • Un guide et la circulation faciliteront le nettoyage. 210 Prévention des coincements de garniture de forage Outils de récupération de débris métalliques Les aimants 211 Prévention des coincements de garniture de forage Outils de récupération de débris métalliques Le harpon • • • Application • Utilisé pour récupérer du câble laissé dans le puits. Construction • • Une barre d’acier avec des crochets (soudés ou rétractables). La partie supérieure comprend une connexion femelle, un fishing neck (rétreint de repêchage) et un disque de diamètre égal au drift du casing dans lequel il est descendu (pour éviter l’accumulation de câble au dessus de l’outil). Opération • • • • Dans un premier temps évaluer la position du top du câble. Descendre le harpon avec des tiges de forage. Au niveau du câble à récupérer, descendre doucement le harpon, pour engager la barre d’acier (plusieurs tentatives peuvent être nécessaires). Une légère rotation peut aussi être requise pour relâcher le câble s’il est très compacté. Eviter d’aller plus profond que le haut du câble, ceci pourrait amener un coincement. 212 Prévention des coincements de garniture de forage Outils de récupération de débris métalliques Le harpon • Opération • Si le câble est partiellement à l’intérieur d’un casing, le harpon peut être équipé au top d’un anneau de Ø = drift du casing. Le prong grab est recommandé dans le cas d’un découvert. Le câble reste pris à l’intérieur du corps. 213 Prévention des coincements de garniture de forage 214 Prévention des coincements de garniture de forage Outils à prise externe Overshot Die collar 215 Prévention des coincements de garniture de forage Outils à prise externe L’overshot • Application • L’overshot est un outil qui permet : • d’engager le poisson par l’extérieur, • de faire étanchéité • et de remonter le poisson. • La simplicité et la solidité de sa construction en ont fait l’outil de prise externe par excellence. • Il permet d’aléser la tête endommagée du poisson. • Il est compatible avec une utilisation au câble. 216 Prévention des coincements de garniture de forage Outils à prise externe L’overshot • Description 217 Prévention des coincements de garniture de forage Outils à prise externe L’overshot • Description 218 Prévention des coincements de garniture de forage Outils à prise externe L’overshot • Construction • Il consiste en : • • • • • • un top sub, un corps équipé d’un système de prise, et d’un guide Le système de prise est composé d’éléments permettant d’assurer une prise sure du poisson. Un « spiral grapple » est utilisé quand le diamètre du poisson est proche de la capacité maximale de prise de l’overshot (≈ ½ inch ou moins). Autrement, il est équipé d’un « basket grapple ». 219 Prévention des coincements de garniture de forage Outils à prise externe L’overshot • Opération • • • • Durant la phase d’engagement, en faisant tourner l’overshot vers la droite tout en le descendant, le grapple se détend pendant l’engagement du poisson, lui permettant de rentrer. Par la suite, la rotation arrêtée, la tension exercée vers le haut permet de contracter le grapple dans les guides du corps et d’assurer une prise ferme du poisson par sa dentelure intérieure. Durant la phase de relâche, un choc net vers le bas positionne la partie la plus large des guides du corps face au grapple, relâchant la prise. Par la suite, une rotation vers la droite et une remontée lente de l’overshot libèrent le grapple du poisson. Engage Prévention des coincements de garniture de forage Grip and pull Release 220 Outils à prise externe Repêchage à l’overshot Conditionnement de la tête du poisson 221 Prévention des coincements de garniture de forage Outils à prise externe Exemple d’un index des équipements d’un overshot in daN in daN 222 Prévention des coincements de garniture de forage Outils à prise externe Le die collar (box tap) • Application • • • Il est prévu pour prendre par l’extérieur et récupérer un poisson tubulaire qui est bloqué en rotation. Disponible avec différents types de guide, le die collar permet de se visser sur un poisson à surface grossière. Opération • • • Descendre le die collar au top du poisson. Appliquer un minimum de poids et tourner jusqu’à engager les filets sur le poisson. Arrêter la rotation et tirer pour remonter le poisson. 223 Prévention des coincements de garniture de forage 224 Prévention des coincements de garniture de forage Outils à prise interne Taper tap Pin tap Rotating and releasing spears Casing spear 225 Prévention des coincements de garniture de forage Outil à prise interne Le Taper tap • Application • • • Construction • • • • Les taper taps sont des outils simples, costauds, pour prise par l’intérieur. Ils sont économiques et permettent de récupérer un poisson bloqué en rotation. Ce sont des éléments d’un bloc avec un cône fileté qui permet au tap de travailler comme un outil de vissage. Ils ont tous un passage intérieur pour la circulation. Certains modèles peuvent avoir une jupe ou une jupe et un guide. Ceci permet de guider le tap dans le poisson plus facilement. Opération • • • Descendre le tap au‐dessus du poisson. Appliquer du poids et tourner jusqu’à l’engagement des filets du tap. Arrêter le rotation et remonter le poisson. 226 Prévention des coincements de garniture de forage Outil à prise interne Note sur le taper tap • L’utilisation de ces outils est limitée à des cas bien spécifiques. • Ils peuvent être dangereux car difficiles à dévisser ou désengager. • Le diamètre intérieur des taper taps ne permet pas de faire passer les charges pour un back off. • La rupture éventuelle du tap doit être envisagée avec ses conséquences. 227 Prévention des coincements de garniture de forage Outil à prise interne Le pin tap • Application • • • • Construction • • Ils sont utilisés pour aléser la partie femelle du tool joint d’un poisson. Leur ID est supérieur à celui des taper taps et permet le passage d’outil au cable. Il est possible de battre avec un pin tap. Le tap doit avoir la même conicité (ou légèrement inférieure) que celui de la partie femelle du tool joint du poisson. Opération • • • • Descendre le pin‐tap (adapté au TJ femelle) au‐dessus du poisson. Circuler au‐dessus du poisson, tourner lentement et pénétrer dans le tool joint. Si la pression augmente, le tap est engagé dans le tool joint. Essayer de remonter le poisson. Note: Les Pin Taps devraient être descendus avec un safety joint au‐dessus 228 Prévention des coincements de garniture de forage Outil à prise interne Rotating and releasing spears • Application • • • Les Releasing Spears permettent de repêcher par l’intérieur dans des situations où on ne peut le faire par l’extérieur (tiges, casing, tubing). Le casing spear est full bore, facilitant l’utilisation d’outil au câble durant l’opération de repêchage. Construction • • • Le Releasing Spear est constitué d’un mandrel, un grapple, un release ring (quelquefois), et d’un nut. Le mandrel peut être lisse ou à épaulement. Le nut peut être un guide standard, ou muni d’une connexion pour descente simultanée d’autres outils avec le spear. 229 Prévention des coincements de garniture de forage Outil à prise interne Rotating and releasing spears • Opération • • • • • • • • Pour engager le poisson : quand le spear est dans le poisson à la bonne côte, Tourner suffisamment pour faire tourner le mandrel d’un tour sur la gauche. Ceci tourne le mandrel vers le bas à travers le grapple, mettant celui‐ci en position d’engagement. Une tension nette sur le spear mettra le grapple en position d’engagement positif avec le poisson. Pour relâcher le poisson : donner un choc vers le bas puis tourner 2 ou 3 tours vers la droite. Ceci remonte le mandrel à travers le grapple, forçant le grapple contre le release ring et mettant le grapple en position relâche. Une tension nette vers le haut libérera le spear; Cependant il est recommandé de tourner le spear doucement vers la droite pendant le relâchement. 230 Prévention des coincements de garniture de forage Outils de battage (autre que les coulisses) Bumper sub 231 Prévention des coincements de garniture de forage Outils de battage (autre que les coulisses) Le bumper sub • Application • • • • • C’est un joint télescopique simple. La circulation peut être maintenue sans restriction du fait du diamètre intérieur. Il est prévu pour être utilisé pendant les opérations de repêchage. Il permet de donner des chocs vers le bas, vers le haut et peut aider à libérer le poisson après récupération. Construction • • • • Il est composé de divers éléments de base et de joints. Le mandrel hexagonal glisse dans le corps de même forme pour permettre une résistance au torque de capacité égale tout le temps. Il est facile à opérer et à entretenir. Il est disponible pour toutes les dimensions standard de tiges, tubing ou garniture de repêchage. 232 Prévention des coincements de garniture de forage Outils de battage (autre que les coulisses) Le bumper sub • Opération • • • • Le bumper sub est généralement situé juste au‐dessus de l’outil de repêchage. La direction vers le bas est la plus efficace avec un bumper sub. Pour donner un choc vers le bas : • Bumper sub fermé, marquer la tige au niveau de la table de rotation, • Tirer sur la garniture pour ouvrir complètement le bumper sub et appliquer une légère surtension, • Descendre rapidement la garniture et arrêter brusquement quelques centimètres au‐ dessus de la marque. La garniture agit comme un ressort et le bumper sub donne un coup vers le bas du fait du mouvement des DC situés au‐dessus de lui. Pour donner un choc vers le haut : • Bumper sub ouvert, marquer la tige au niveau de la table de rotation, • Appliquer une surtension (ne pas dépasser 80% de la limite élastique de l’élément le plus faible de la garniture), • Relâcher rapidement le frein pour descendre la garniture et s’arrêter à la marque, • La garniture agit de nouveau comme un ressort, stretching du fait de la descente rapide et de l’arrêt brusque, avant de re‐shrinking et de taper vers le haut. 233 Prévention des coincements de garniture de forage 234 Prévention des coincements de garniture de forage Outils de fraisage et de wash over Junk mill Pilot mill Taper mill Wash over 235 Prévention des coincements de garniture de forage Outils de fraisage Généralités • Quand les éléments à repêcher sont trop gros, on peut envisager de les réduire par fraisage avant utilisation d’un catcher. • Les meilleurs résultats sont obtenus dans des formations dures. • Le fraisage sera aussi intéressant pour reconditionner la tête d’un poisson et permettre de le repêcher avec un overshot par exemple. • Il est recommandé d’utiliser un junk sub au‐dessus de la fraise. 236 Prévention des coincements de garniture de forage Outils de fraisage Junk‐mill • Résistant à l’impact. L’utilisation de carbure de tungstène assure de bonnes performances dans tous les cas de fraisage. 237 Prévention des coincements de garniture de forage Outils de fraisage Junk mill • Application • • • • • • OD de la fraise : le drift du casing ou 1/8 à 1/4 inch inférieur au diamètre du trou. Mettre un junk sub au‐dessus de la fraise. Dans un casing, installer un stabilisateur juste au‐dessus de la fraise et un autre à 9 m ou moins (stabilisateur à lames non agressives) Si le poisson tourne avec la fraise, tenter de cogner sur le poisson pour le bloquer et/ou de le casser. Une augmentation du couple indiquera souvent qu’un morceau du poisson est pris entre le tubage et la fraise. De temps en temps, dégager la fraise puis la redescendre en rotation sur le poisson. 238 Prévention des coincements de garniture de forage Outils de fraisage Pilot mill • Ces fraises sont utilisées pour fraiser des sections de tubulaires : liner hangers, washpipes, drill pipes, … 239 Prévention des coincements de garniture de forage Outils de fraisage Pilot mill • Application • • L’OD des lames doit être d’1/4 de inch supérieur à l’OD du poisson, et l’OD du pilote doit être d’1/16 à 1/32 de inch inférieur à l’ID du poisson. Régler les paramètres à chaque descente. • • • • Ils peuvent être différents d’une fraise à l’autre. Respecter les recommandations du fabriquant. S’il ne remonte plus de cutting et s’il n’y a plus de couple, remonter la fraise. Si elle est en bon état, le poisson est probablement libéré et on peut entamer le repêchage. connexion Lames de centralisation Lames Pilot 240 Prévention des coincements de garniture de forage Outils de fraisage Pilot mill • Application • Fraisage d’un liner‐hanger : Il est possible de fraiser un liner hanger puis le liner avec un pilot mill ou bien de fraiser d’abord le hanger avec un junk mill puis le liner avec un pilot mill. L’OD doit être suffisamment grand pour fraiser les tool joints et un petite couche de ciment. • Wash‐pipe, casing : Un pilot mill convient parfaitement pour fraiser un wash pipe ou un tubage. • DP and DC : Fraiser une tige ou un DC qui est posé sur un coté du puits, est très difficile avec un pilot mill. Dans ce cas il vaut mieux envisager l’utilisation d’un junk mill. 241 Prévention des coincements de garniture de forage Outils de fraisage Taper mill • Application • • Ils sont prévus pour aléser ou fraiser un tubage, un liner ou tubing, ou autre tubulaire écrasé ou déformé. Le type watermelon peut‐être incorporé à une garniture de forage pour fraiser les bords ou élargir une fenêtre dans un tubage. Il est situé au‐dessus d’un taper mill. Taper mills Taper mills (watermelons) 242 Prévention des coincements de garniture de forage Outils de fraisage Side track en trou tubé avec whipstock • Un side track technique consiste à : • • • • abandonner une partie du puits avec un poisson qu’il a été impossible de repêcher, et à forer une nouvelle branche. Un side track géologique consiste à atteindre un nouvel objectif depuis le puits initial. Généralement, une partie du puits est abandonnée avec un bouchon de ciment à 100 à 200m au‐dessus du poisson. • • Dans le découvert, la déviation sera assurée en utilisant un moteur de fond et un raccord coudé (bent sub). Dans des formations dures, il est plus difficile de dévier du puits initial. 243 Prévention des coincements de garniture de forage Outils de fraisage Side track en trou tubé avec whipstock • Nettoyage de la fenêtre avec un whipstock • • • • • Utiliser un taper mill de même diamètre que la fraise utilisée pour ouvrir la fenêtre ou légèrement supérieur au diamètre de l’outil à descendre ultérieurement. Descendre le taper mill quelques mètres au‐dessus du haut de la fenêtre. Commencer à tourner doucement (40 RPM). Utiliser un WOB relativement faible (0,5 T) en surveillant le couple. Fraiser sur toute la longueur du taper mill avec ces paramètres et repasser plusieurs fois à travers la fenêtre pour assurer un nettoyage correct. 244 Prévention des coincements de garniture de forage Outils de fraisage Washover • Le washover consistes à nettoyer l’annulaire entre le poisson et les parois du puits en utilisant des tubes (wash pipes) dont l’ID est supérieur à l’OD du poisson et l’OD étant inférieur au diamètre du trou ou du tubage. • La longueur des tubes wash pipe est à ajuster suivant besoins. • Un washover mill shoe est vissé au bas de la colonne. • Cette technique est très délicate, en particulier dans le découvert. • • Elle est plus intéressante en workover. • On peut l’utiliser par exemple pour récupérer une garniture prise dans le ciment Les wash pipes sont très fragiles : • Il faut donc limiter les paramètres de poids et de rotation (1 à 3 T, 50 à 100 RPM) et surveiller le couple. 245 Prévention des coincements de garniture de forage Outils de fraisage Assemblage d’un washover Drive sub Washpipe Washover mill shoe 246 Prévention des coincements de garniture de forage Outils de fraisage Washover • Opération • Une opération de washover est réalisé avec un poids sur l’outil de l’ordre de 1 à 3 T et une vitesse de rotation de l’ordre de 50 à 100 RPM, en surveillant constamment le couple de façon à éviter toute rupture. • Si le ROP est rapide, surveiller les cuttings et adapter au besoin les propriétés de la boue (viscosité) ou augmenter le débit pour assurer un nettoyage efficace du trou. • Le débit doit aussi être ajusté en fonction des pertes de charge engendrées entre le poisson et les wash pipes d’une part, et entre le trou et les wash pipes d’autre part. Ces pertes de charge créent une poussée et le WOB lu en surface n’a plus de relation avec le poids effectif appliquée à la fraise. • Exemple : Trou 6’’ et poisson OD 4’’¾ washover shoe : ID 4’’13/16, OD 5’’15/16 Q = 250 l/min, poussée = 4 Tons si Q = 350 l/min, poussée = 7 Tons Il serait donc nécessaire d’appliquer 7 t, avec un débit de 350 l/min pour commencer à transmettre du poids sur le mill shoe! Ceci est excessif pour des wash pipes 5”½ et pourrait amener au flambage ou à la rupture des tubes. Il sera donc nécessaire de réduire le débit. 247 Prévention des coincements de garniture de forage Outils de fraisage Washover Skirted junk mill • • C’est une fraise protégée par une jupe. La jupe est utilisée comme un guide et une protection, pour éviter tout dommage au casing. 248 Prévention des coincements de garniture de forage Outils de coupe Hydraulic section mill Internal hydraulic pipe cutter 249 Prévention des coincements de garniture de forage Outils de coupe Hydraulic section mill • Application • • • • Top sub C’est un outil utilisé pour : Fraiser une fenêtre dans un tubage lors d’un side track ou pour couper des tubages lors d’un P&A. Body Flotel assembly Construction • • • Il est constitué d’un “top sub”, un corps, un piston, un ressort, un indicateur de position (Flotel), des bras armés de lames/fraises. La pression liée à la circulation pousse le piston et ouvre les bras. Le Flotel permet de savoir quand le casing est complètement coupé: • • diminution de pression de pompe, bras totalement ouverts. Quand la circulation est arrêtée, le ressort repousse le piston refermant les bras. Piston Arm socket Long milling arm Short milling arm Arm stop stabilizer 250 Prévention des coincements de garniture de forage Outils de coupe Hydraulic section mill • Opération • • • • • • • Descendre l’outil à la profondeur désirée avec quelques DC au‐dessus. Démarrer la rotation (60 à 80 RPM) et la circulation. Augmenter le débit jusqu’à noter une augmentation du couple et maintenir le débit constant. Maintenir la rotation jusqu’à ce que le casing soit complètement coupé, et conserver la rotation en circulation à la même profondeur pour bien nettoyer. Accroitre le WOB (2 à 4 T) et la vitesse de rotation (100 à 125 RPM) et suivre les recommandations du fabricant. Une fois la fenêtre fraisée ou quand les fraises sont usées, évacuer les cuttings. Arrêter la circulation et maintenir la rotation pendant environ 5 minutes (pour être sur de la fermeture des lames) et remonter. 251 Prévention des coincements de garniture de forage Outils de coupe Internal hydraulic pipe cutter • Application • • • Il est prévu pour couper un ou plusieurs tubages à l’aide de ses couteaux. Les couteaux sont activés par la pression de circulation. Construction • • • Il est constitué d’un top sub, un corps, un piston et de lames multiples et d’un système de soupape. En circulation, la pression pousse le piston vers le bas, ouvrant les lames au diamètre préréglé. A ce moment, le piston se sépare du ”valve stem” et permet un passage plus grand occasionnant une diminution de pression notable, indiquant que les couteaux ont coupé le tube. 252 Prévention des coincements de garniture de forage Outils de coupe Opération de coupe aux explosifs • Une charge d’explosif est descendue au câble à la profondeur de coupe désirée. • Les résultats sont excellents sur les tiges, tubings, casings, HWDP et DC de Ø < 6’’1/2 • Avantage appréciable: • Pas besoin de mettre la garniture sous torsion, comme dans le cas d’un back off. 253 Prévention des coincements de garniture de forage 254 Prévention des coincements de garniture de forage Autre outils Safety joint Impression block 255 Prévention des coincements de garniture de forage Autre outils Safety joint • Application • • • • Construction • • • C’est un outil que l’on inclut dans une garniture de surforage, fraisage, repêchage, destinés à permettre le dévissage de la garniture en un point donné, à un moment désiré, depuis la surface. Son but est de pouvoir abandonner au fond du puits une partie de la garniture et de remonter la partie libre. Il évitera des opérations de back off en cas de coincement et fournit une tête de poisson facilement recoiffable à l’overshot. Il est constitué de 2 parties vissées ensemble, avec si besoin des vis de cisaillement. Un système d’étanchéité est installé entre ces 2 parties. Opération • • Avec filetage à droite, l’outil se dévisse par simple application d’un couple à gauche, avec éventuellement une mise en tension. La valeur du couple est de l’ordre de 40% du couple de blocage à droite. 256 Prévention des coincements de garniture de forage Autre outils Impression block • Application • • Construction • • Il permet d’obtenir une empreinte de la tête du poisson et de son diamètre. Sa surface plate où sera visible l’empreinte, est à base de plomb, elle se déformera facilement une fois sur la tête du poisson. Opération • • • Descendre tout doucement avec peu ou pas de circulation jusqu’à la tête du poisson. Appliquer une seule fois 3 à 5T sur la tête du poisson, Remonter l’impression block au jour pour visualiser et analyser l’empreinte. 257 Prévention des coincements de garniture de forage 258 Prévention des coincements de garniture de forage