cours forage 1

7/25/2019 Cours Forage 1

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INTRODUCTION

On appelle "Forage Ptrolier" l'ensemble des oprations permettant d'atteindre les

roches poreuses et permables du sous-sol, susceptibles de contenir des hydrocarbures

liquides ou gazeux.

L'implantation d'un forage ptrolier est dcide la suite des tudes gologiques et

gophysiques effectues sur un bassin sdimentaire. Ces tudes permettent de se faire

une ide de la constitution du sous-sol et des possibilits de gisements, mais elles ne

peuvent pas prciser la prsence d'hydrocarbures. Seuls les forages pourront

confirmer les hypothses faites et mettre en vidence la nature des fluides contenus

dans les roches.

L'incertitude quant la nature des fluides pigs dans le sous-sol et la complexit desdpts sdimentaires expliquent le nombre encore lev de forages d'exploration

ngatifs (un sondage - d'exploration productif pour quatre ngatifs) et la part

importante du cot des forages dans le cot de la recherche.

HISTORIQUE

Lorsque le "colonel" DRAKE fora son premier puits de ptrole en aot 1859, vingt

trois mtres de profondeur prs de Titusville en Pennsylvanie (U.S .A .), il employa le

systme de forage par battage au cble qui utilise, pour attaquer le terrain, l'impact

d'un lourd trpan suspendu au bout d'un cble qui lui transmet, depuis la surface, un

mouvement alternatif cr par un balancier. Ce procd, dont le principe est connu

depuis la plus haute antiquit (trois mille ans avant J.C., les chinois creusaient des

trous troits et profonds par cette mthode pour extraire du sel) a servi, pendant la

deuxime moiti du XIXe sicle, forer la quasi-totalit des puits de Pennsylvanie . Il

est rest sans rival tant que l'on S'est cantonn dans ces rgions aux terrains durs et

bien consolids auxquels il est bien adapt.

Il fallu s'adapter lorsque les prospecteurs s'attaqurent d'autres rgions o ils

dcouvriront des terrains plus difficiles. C'est ainsi que germa le procd de forage

rotary. Les premiers essais de cette technique semblent avoir t laits sur le champ de

Corsieana (Texas), au dbut de ce sicle, et la nouvelle mthode vit sa popularit se

dvelopper d'une manire fulgurante la suite de la dcouverte, en 1901, par un

certain J.F. LUCAS, du champ de Spindletop prs de Beaumont (Texas) au moyen

d'un appareil de forage rotary.


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ARCHITECTURE D'UN SONDAGE

Le profil d'un forage ptrolier dpend de sa profondeur (de quelques centaines de

mtres 9 000 in) et de L'objectif.

Ce profil est rsum dans le programme de forage et tubage (figure 1) du puits qui

prcise les caractristiques des diffrentes phases de forage successives entre

lesquelles le trou est tub, c'est--dire cuvel par une colonne de tubes en acier.

Fig. 1 : programme de forage


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Dans la plupart des cas, les sondages ptroliers comportent deux ou trois phases de

forage qui permettent de mettre en place :

-

Une colonne de surface destine retenir les terrains de surface peu consolids

et protger les nappes phratiques. Sa longueur est comprise entre 00 et 1000

m. Cette colonne sert en outre de support la tte de puits.

-

Une colonne technique si ncessaire, pour isoler les couches ou fluides

susceptibles d'empcher la poursuite du forage ; par exemple des terrains

boulant, des zones contenant des fluides forte pression.

- Une colonne de production, si le puits est positif, qui permet d'isoler la zone

ptrolifre et l'intrieur de laquelle sera descendu un tube de collecte des

hydrocarbures ou tubing.

Ces diverses colonnes sont cimentes par un lait de ciment plac entre la paroi du trou

et la colonne aussitt aprs la descente de celle-ci.

Avant la mise en place de la colonne de surface, le dmarrage du sondage consiste

en :

La pose d'un tube guide, par le Gnie Civil avant l'arrive de l'appareil de

forage terrestre.

Le battage d'un tube conducteur, avec un marteau, ds l'arrive de l'engin de

forage en mer sur le site, pour s'affranchir de la tranche d'eau, quand les engins

reposent sur le fond.

Les tubes qui constituent ces colonnes sont des tubes en acier haute rsistance de 10

14 m de long, termins par des filetages spciaux et runis entre eux par des

manchons. Leur paisseur est de l'ordre du centimtre et leur diamtre extrieur peut

varier de 508 (20 pouces) 114 mm (41/2pouces). Les longueurs et les diamtres des

diffrentes phases de forage sont dcids partir des renseignements fournis par les

gologues et les sondages voisins, sur la nature des terrains et des fluides susceptibles

d'tre rencontrs au cours du forage.

La connaissance de l'architecture du sondage permet de calculer et de prvoir :

Le choix de l'appareil de forage.

La dure des diverses oprations.

Les approvisionnements ncessaires.

Les consommations de produits et de matriel.


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LES TYPES DU FORAGE:

Forage dexploration

Forage de production ou dexploitation

Forage de dveloppement

PRINCIPE DU FORAGE ROTARY ET TURBOFORAGE

Cette mthode consiste utiliser des outils molettes dentes ou picots de carbure

de tungstne ou des outils diamants (diamants naturels ou synthtiques : PDC et

TSP) sur lesquels on appuie et que l'on fait tourner. L'action combine du poids sur le

trpan et de sa rotation permet, soit aux dents des outils molettes d'cailler la roche,

soit aux trpans diamants de strier, de raboter et de dtruire celle-ci.

La rotation de l'outil ou trpan, qui atteint une vitesse maximale de l'ordre de

200 tr/min, est obtenue en faisant tourner l'ensemble des tiges de forage (tubes

d'acier de 9 m de long raccords par des joints filets) qui relient le trpan la

surface. Grce la tige suprieure de section carre ou hexagonale dite tige

d'entranement ou kelly qui s'engage dans un logement de mme forme,

solidaire d'une table de rotation, entrane par un moteur, il est possible de

faire tourner l'ensemble des tiges et du trpan.

Le poids sur le trpan est obtenu par 100 200 m de tubes trs pais appels

masses-tiges pesant 100 300 kg/m et placs juste au-dessus du trpan ; ces

masses-tiges, ayant un diamtre voisin de celui du trpan, tendent maintenir

la verticalit du trou.

Pour liminer les dbris de roches dtachs du fond par le trpan, on emploie

la technique de la circulation de fluides invente par un ingnieur franais, M.

FAUVELLE, en 1845 . Elle consiste injecter l'intrieur des tiges de forage

une boue de forage (mlange d'eau et d'argile) qui, passant par les orifices du

trpan, remonte dans l'espace annulaire entre le trou et les tiges de forage et

entrane avec elle, au cours de sa remonte, les dblais jusqu' la surface.

Il suffit, avant de renvoyer la boue dans le circuit, de la faire passer sur des tamis

vibrants et dans des systmes de centrifugation afin d'liminer les dblais et d'en

rcuprer une partie pour les gologues, qui peuvent ainsi connatre la nature des

terrains traverss .


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Fig. 2 : principe de forage

Une variante de cette technique consiste assurer la rotation du trpan par une turbine

de forage ou par un moteur de fond placs juste au-dessus de l'outil et mis en rotation

par le fluide de forage. Dans ce cas, les tiges de forage ne tournent pas et la puissance

est directement fournie au trpan. Ces turbines comportent 100 250 tages, chacun

deux constitusd'un lment mobile et d'un ensemble fixe. Elles ont des puissances

de l'ordre de 150 ch et peuvent fournir des vitesses de rotation variant entre 700 et

1000 tr/min.


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Fig. 3 : principe de Turboforage

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