Architecture d'Un Puits

DIVISION FORAGE

Dpartement Formation

SONATRACH

MODULE MO

ARCHITECTURE DUN PUITS

M.DADDOU juin 2013

ARCHITECTURE DUN PUITSARCHITECTURE DUN PUITSARCHITECTURE DUN PUITS

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SOMMAIRE

Introduction

Les fonction du tubage (rappel)

Les types de tubage

Tube guide

Tubage de surface

Tubage intermdiaire

Tubage de production

Colonne perdue (Liner)

Exemple de programme de tubage

Conclusion

ARCHITECTURE DUN PUITS

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Introduction

L e forage ptrolier est 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 a 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 prciser ou non 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 des

dpts sdimentaires expliquent le nombre encore lev de forages d'exploration ngatifs (un sondage d'exploration productif pour une dizaine ngatifs) et la part importante des forages dans le cot de la recherche.

Les objectifs des forages ptroliers sont donc toujours les mmes : - atteindre la profondeur souhaite par les gologues - avoir la possibilit de tester ou de mettre en production le (ou les) rservoir (s).

L e profil d'un forage ptrolier d-pendra de sa profondeur (qui peut va-rier de quelques centaines de mtres plus de 10 000 m) et de l'objectif. Pour des raisons techniques videntes il est impensable de faire un trou qui soit de diamtre constant depuis la surface jusqu' de telles profondeurs; le puits sera donc constitu de sections successives, de diamtres de plus en plus petits. Entre chaque phase de forage le trou est "tub", c'est--dire cuvel par une colonne de tubes en acier : le cuvelage, plus communment appel tubage (cf. figure 1). Cette colonne de tubage est ensuite cimente : la succession des tubages ciments correctement permet d'assurer un passage tanche jusqu'au rservoir.

Ciment au jour

Ciment

Tubage

Tubage

Figure 1 . PROFIL TYPE D'UN FORAGE Figure 1 . PROFIL TYPE D'UN FORAGE Figure 1 . PROFIL TYPE D'UN FORAGE PETROLIERPETROLIERPETROLIER


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Figure 2 . PROGRAMME DE FORAGE ET DE Figure 2 . PROGRAMME DE FORAGE ET DE Figure 2 . PROGRAMME DE FORAGE ET DE TUBAGE TYPE (A TERRE)TUBAGE TYPE (A TERRE)TUBAGE TYPE (A TERRE)

Nota : Il existe une grande varit de dimensions de tubage : afin de limiter les problmes de logistiques et d'assurer une certaine homognit dans ces diverses oprations, chaque oprateur dfinit un programme standard d'outil et de tubage. La squence suivante la plus courante sera (pour un puits terre 5000 m environ): (cf. figure 2)

- forage en 26" jusqu' 20 m - tubage 20" - forage en 17" 1/2 de 20 1000 m - tubage 13"3/8 - forage en 12" 1/4 de 1000 3500 m - tubage 9" 5/8 - forage en 8" 1/2 de 3500 a T.D. (cote finale) - tubage en 7" - Si besoin forage en 6".


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Les fonctions du tubage (rappel)

L a mise en place d'un tubage rpond au souci de coffrer solidement le trou for afin de :

l'isoler des terrains et fluides traverss, lui permettre d'encaisser les pressions susceptibles d'tre rencontres au cours du

forage de la phase suivante, assurer une assise mcanique aux lments de la tte de puits .

Ces principales fonctions ne sont effectives que lorsque le tubage est correctement

ciment. L'American Petroleum Institute (API) a procd la normalisation des tubages. La

dimension extrieure a t reconnue comme rfrence de diamtre de tubage ; les qualits d'acier sont rpertories par grade en fonction de leurs rsistances. Les filetages sont normaliss 8 filets au pouce et les conicits " par pieds (6,25 %).

Les normes API des tubages peuvent se trouver dans de nombreux formulaires.

T ube guide (cf. figure 3)

Le tube guide ou tube conducteur est le premier tubage descendu. C'est une colonne courte que l'on utilise lorsque l'on doit passer des couches marcageuses, tendres.

Le rle du tube guide est :

de permettre la remonte du fluide utilis pour le forage, de vhiculer ce fluide dans les bassins boue, d'empcher les affouillements des terrains sous la substructure, de donner la possibilit de monter un obturateur de diversion diverter , s'il y a

risque de rencontrer des couches gaz de surface.

Plusieurs faons peuvent tre retenues pour la descente du tube guide :

par forage d'un trou, descente de la colonne suivie d'une cimentation (c'est la mthode la plus usuelle),

par jetting : cette mthode est particulirement recommande pour les terrains trs tendres, marcageux ou en mer. L'extrmit de la colonne sera ferme la base et les tubes ne seront pas visss mais souds les uns aux autres,

par battage : la colonne est mise en place l'aide d'un marteau pneumatique.

Nota : Habituellement avant que l'appareil de forage arrive sur l'emplacement, une plate-forme en bton, ainsi qu'une sorte de fosse appele "cave", profonde d'environ 1,50 m ont t prpares. La plate-forme servira mettre de niveau et donner une bonne assise aux substructures de l'appareil. La cave servira raliser les diffrents empilages des quipe-ments de tte de puits, ainsi que les obturateurs, ncessaires aprs la descente de chaque tubage.

Les types de tubage


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Figure 3 . TUBE GUIDEFigure 3 . TUBE GUIDEFigure 3 . TUBE GUIDE


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Ciment

Tubage desurface

Tube guide

Cave

Tube fontaine

1er lmentTte de puits

B.O.P

Terrain de surface

Nappe d'eau douce

Formations nonconsolides

CimentCiment

Tubage desurface

Tubage desurface

Tube guideTube guide

CaveCave

Tube fontaineTube fontaine

1er lmentTte de puits1er lmentTte de puits

B.O.PB.O.P

Terrain de surface

Nappe d'eau douce

Formations nonconsolides

T ubage de surface (cf. figure 4)

Aprs le tube guide, il faut mettre en place la colonne de surface. C'est un tubage qui

va supporter une srie d'quipements qui devra faire partie du puits une fois termin. Cette colonne est pose assez profond de faon a permettre la protection du puits contre

les effondrements, ou les venues d'eau. Le diamtre de ce tubage sera infrieur celui du tu-be guide.

La profondeur du sabot varie suivant les formations gologiques et les lois en vigueur sur

la protection des rservoirs d'eau douce.

Figure 4 . TUBAGE DE SURFACEFigure 4 . TUBAGE DE SURFACEFigure 4 . TUBAGE DE SURFACE


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T ubage intermdiaire (cf. figure 5)

Cette colonne intermdiaire

servira, et ce sera sa principale fonction, de protection du trou. Elle sera descendue pour liminer les couches ou fluides susceptibles d'empcher la poursuite du forage ; par exemple des terrains boulants, des zones contenant des fluides forte pression, des zones friables qui par suite du poids de la boue risquent de se fracturer.

Cave

Tube guide

Ciment

Tubage desurface

Terrain de surface

Nappe d'eau douce

Formations non

consolides

Tubage intermdiaire

CaveCave

Tube guideTube guide

CimentCiment

Tubage desurface

Tubage desurface

Terrain de surface

Nappe d'eau douce

Formations non

consolides

Tubage intermdiaire

Tubage intermdiaire

TubefontaineTube

fontaine

2me lmentTte de puits2me lmentTte de puits

B.O.PB.O.P


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T ubage de production (cf. figure 6)

Indispensable dans le cas d'un sondage de production il permet - d'isoler la couche

productive - la mise en oeuvre du matriel de production au fond du puits. Si le puits est positif, l'intrieur de la colonne de production sera descendu un tube d'coulement de l'effluent (le tubing).

C'est grce ce tubage de production que les tubings et quipements du puits seront

protgs ; c'est ce qui permettra tout moment de pouvoir retirer le tubing du puits afin de le remplacer ou inspecter tout autre quipement de production.

C olonne perdue (cf. figure 7)

La colonne perdue (appel communment liner ) est une longueur rduite de tubage

partant du fond jusqu' une trentaine de mtres environ l'intrieur de la colonne prcdente. Ces colonnes perdues sont ancres dans le tubage prcdent par un dispositif de

suspension. Gnralement ce tubage est ciment, toutefois dans certains cas ces colonnes ne sont pas cimentes.

La cimentation est le point essentiel de la mise en place de tous les tubages et en

particulier des tubages de production; les principaux facteurs influenant la qualit de la cimentation sont les suivants :

la prparation du trou, le choix du type des quipements de colonne, le type des ciments et additifs, la fabrication de ce laitier et sa mise en place, l'attente de prise du ciment.

La qualit de la cimentation de la colonne de production est d'autant plus importante

qu'elle doit isoler diffrents niveaux contenant des hydrocarbures avec des pressions diffrentes.


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Ciment

Tubage intermdiaire

CimentCiment

Tubage intermdiaire

Colonne de productionColonne de production

CimentCiment

Tubage intermdiaire

Colonne perdue (liner)

Colonne perdue (liner)

Figure 6 COLONNE DE Figure 6 COLONNE DE Figure 6 COLONNE DE PRODUCTION PRODUCTION PRODUCTION

Figure 7 COLONNE Figure 7 COLONNE Figure 7 COLONNE PERDUEPERDUEPERDUE


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Le programme de forage et tubage d'un puits type pour mettre en production le gisement d'HASSI MESSAOUD - ALGERIE sera le suivant (cf. figure 8):

Puits vertical

- Mise en place dun tube guide environ 5 mtres.

Mise en place du tube guide 39" plus ou moins 5 m. Ce tube guide sera pos dans les sables de surface.

Forage en 26"jusqu' 500 m environ.

Descente et cimentation d'un tubage 18"5/8 500m. Cette colonne maintient les terrains non consolids de surface et sert de support aux obturateurs

Forage en 16"jusqu' 2500 m environ

Descente et cimentation d'une colonne de surface 13"3/8 500 m. .

- Forage en 12"1/4 jusqu' 3300 m.

Descente et cimentation d'un tubage 9"5/8 2500 m. Cette colonne est destine protger les terrains traverss par de la boue densit leve dont l'emploi est ncessaire pour traverser les zones eau chlorure calcique haute pression du LIAS (de la phase suivante).

- Forage en 8"3/ jusqu' 3300 m.

Descente et cimentation d'un tubage 7" au toit du rservoir. Cette colonne de production est destine isoler la couche d'eau haute pression et maintenir les terrains avant l'entre dans la couche.

- Forage du rservoir en 6" ou carottage en 5"7/8. Trou ouvert ou descente d'un liner 4"1/2 et cimentation ventuelle.

Aujourdhui, la plupart des puits du champ dHassi Messaoud sont raliss en forage horizontal.

Exemple de programme de forage et de tubage

La connaissance de l'architecture du sondage permet de calculer et de prvoir : l'appareil de forage le mieux adapt, la dure des diverses oprations, les approvisionnements ncessaires, les consommations de produits et de matriel, et finalement la dure totale et le prix de revient du sondage.

Conclusion


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Figure 8 . EXEMPLE DE PROGRAMME DE FORAGE ET DE TUBAGE Figure 8 . EXEMPLE DE PROGRAMME DE FORAGE ET DE TUBAGE Figure 8 . EXEMPLE DE PROGRAMME DE FORAGE ET DE TUBAGE PUITS VERTICALPUITS VERTICALPUITS VERTICAL

(CHAMP HASSI MESSAOUD (CHAMP HASSI MESSAOUD (CHAMP HASSI MESSAOUD ALGERIE)ALGERIE)ALGERIE)

26" #

Avant trou et tube guide pos par le

gnie civil avant l'arrive

de l'appareil

Tertiaire

Turonien

Cnomanien

Albien Aptien

Zone d'boulement possible

Aquifre Eau potable

Aquifre Eau

Aquifre Eau potable

Eaux chlorures calciques

Zone pertes

Argiles fluantes

Forage 12" 1/4

Lias

Trias

Cambrien

Rservoir

Snonien A nhydritique

Forage 6" ou carottage

# 3500 m

Forage

16"

Forage 8" 3/8

Crtac infrieur Jurassique suprieur Lias

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