Les méthodes de reconstitution des trajectoires de forage

ANALYSE BIBLIOGRAPHIQUE

Dans ce chapitre nous rappelons d’abord les méthodes de reconstitution des trajectoires de forage en mettant l’accent sur la nouvelle méthode tridimensionnelle élaborée récemment au CGES et qui sera adaptée par la suite dans notre modélisation. Ensuite, nous présentons une synthèse bibliographique sur les modèles existants sur le calcul des frottements en forage pétrolier connus sous le nom de modèles de “Torque & Drag”. Pour chaque modèle rencontré, nous présentons la nature des approches développées ainsi que les hypothèses adoptées et nous menons des discussions sur les points forts et les limitations de la modélisation. La trajectoire d’un puits pétrolier est déduite à partir des mesures de l’inclinaison et de l’azimut généralement réalisées tous les 10 à 30 m (cf chapitre I § trajectoire). La reconstitution de la trajectoire d’un puits dévié consiste à calculer la géométrie de la courbe de l’axe central du puits et sa position dans le repère terrestre fixe en appliquant une méthode mathématique. Compte tenu des erreurs systématiques et aléatoires des mesures ainsi que de la méthode choisie de reconstitution, la trajectoire calculée est considérée comme étant la plus probable au sens statistique. En outre, la qualité de la reconstitution de la trajectoire est un élément essentiel dans la résolution de nombreux problèmes nécessitant le positionnement dans l’espace de l’outil au fur et à mesure de l’avancement du forage ( suivre une trajectoire théorique pour atteindre un objectif imposé, éviter la collision entre puits voisins en cas de forage “en grappe” (multipuits), etc,…). La trajectoire idéale est celle qui permet d’atteindre la cible tout en minimisant les pertes liées aux frottements en terme de couple et de tensions connus sous le nom “Torque&Drag”.

Outre les trois grandeurs mesurées à savoir la profondeur forée, l’inclinaison et l’azimut, il existe plusieurs grandeurs caractérisant la géométrie de la trajectoire et qui sont évaluées à partir des trois premiers paramètres. Nous allons dans la suite expliciter les principales grandeurs évaluées. II-1.2.1 Gradient d’inclinaison et gradient d’azimut Les foreurs ont coutume de représenter l’évolution de l’inclinaison et de l’azimut en fonction de la profondeur forée en terme de gradients. Le gradient d’inclinaison (respectivement d’azimut) est égal à la différence entre deux mesures de l’angle d’inclinaison (respectivement d’azimut) rapportée à la distance forée entre les deux points (ces gradients sont souvent exprimés en degrés/30 m). Pour établir une phase montante (build-up, figure 2.1), le foreur doit fournir un gradient d’inclinaison positif constant (les valeurs de tels gradients varient de 1 à 8°/30m). De même, pour construire une phase descendante (drop-off), le gradient d’inclinaison doit être négatif dans le même ordre de grandeur (variant de –1 à –6°/30m). Souvent, lors de l’établissement de telles phases, les foreurs veillent généralement à ce que l’azimut ne change pas (gradient d’azimut nul) pour éviter le caractère gauche non planifié de la trajectoire. Pour établir des virages à droites (right turns) ou des virages à gauches (left turns) dans les trajectoires de forages, les foreurs appliquent des gradients d’azimut positifs ou négatifs. Les valeurs absolues de gradient d’azimut sont un peu moins grandes que celles de l’inclinaison (variant généralement entre 0 et environ 5°/30m). Notons au passage que les variations d’azimut constatées en phases verticales (inclinaison quasi-nulle) sont sans importance car elles n’engendrent pas de variations sur la géométrie de la trajectoire. En revanche, pour des gradients d’inclinaison non nulles, les variations d’azimut peuvent induire un caractère gauche sur la trajectoire dont l’intensité est fonction à la fois de la valeur du gradient d’inclinaison et du gradient d’azimut. Le DLS s’exprime souvent en deg/30m. Traditionnellement, des DLS de l’ordre de 2 à 4°/30m sont acceptables, mais les valeurs de DLS trop élevées doivent être évitées car elles posent d’énormes problèmes en forage (augmentation des frottements tige-paroi du puits, coincement des tiges de forage, etc,…). II-1.2.3 La torsion géométrique La torsion géométrique est un paramètre qui décrit le caractère gauche (tridimensionnel) de la trajectoire. Plus ce paramètre est grand, plus le caractère gauche de la trajectoire est prononcé. Il est difficile d’exprimer ce paramètre analytiquement en fonction des trois grandeurs mesurées (longueur forée, inclinaison, azimut).