ELAORATION D’UN PROGRAMME DE FORAGE POUR …

MEMOIRE DE FIN D’ETUDES

En vue de l’obtention du diplôme

d’Ingénieur de Pétrole

Intitulé

Présenté par : RANAIVOSOA Tojoarimanana Hiratriniala

UNIVERSITE D’ANTANANARIVO

ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE D’ANTANANARIVO

DEPARTEMENT INGENIERIE PETROLIERE

UNIVERSITE D’ANTANANARIVO

ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE D’ANTANANARIVO

DEPARTEMENT INGENIERIE PETROLIERE

ELABORATION D’UN PROGRAMME DE FORAGE POUR L’EXPLORATION D’UN PROSPECT PETROLIER SITUE DANS LE

BASSIN DE MORONDAVA NORD



En vue de l’obtention du diplôme

d’Ingénieur de Pétrole

Intitulé

Présenté par : RANAIVOSOA Tojoarimanana Hiratriniala

Composition des membres du jury :

Président : M. ANDRIANARY Philippe Antoine, Professeur titulaire et Directeur de l’ ESPA

Examinateurs : M. RAJEMIARIMIRAHO Manitriniaina, Chef du Département Ingénierie Pétrolière

M. RAZAFINDRAKOTO Boni Gauthier, Enseignant chercheur à l’ESPA

M. RAHARIJAONA Tovo Robin, Enseignant chercheur à l’ESPA

Encadreur : M. RAFARALAHY, Enseignant chercheur à l’ESPA

Date de soutenance : 24 juin 2014 Promotion 2013

ELABORATION D’UN PROGRAMME DE FORAGE POUR L’EXPLORATION D’UN PROSPECT PETROLIER SITUE DANS LE

BASSIN DE MORONDAVA NORD

i

REMERCIEMENT

Mes remerciements les plus sincères vont en premier lieu à Dieu tout puissant car sans sa

Bénédiction et son Amour, ce mémoire n’aurait pu être réalisé. Il m’a accompagné avec sa

Bonté durant mes études.

Ce travail est le fruit de collaboration de plusieurs personnes. Ainsi m’est- il agréable de les

remercier. Ma gratitude va d’abord à :

Monsieur le Professeur ANDRIANARY Philippe Antoine, Professeur titulaire et Directeur de

l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo, pour avoir bien voulu accepter de

présider cette soutenance de mémoire;

Monsieur RAFARALAHY, enseignant chercheur à l’Ecole Supérieure Polytechnique

d’Antananarivo, qui m’a dirigé, soutenu et encadré, et qui a bien voulu partager ses

expériences tout au long de la réalisation de ce mémoire malgré ses hautes responsabilités

et multiples occupations ;

Monsieur RAJEMIARIMIRAHO Manitriniaina, Chef du Département Ingénierie pétrolière,

Monsieur RAZAFINDRAKOTO Boni Gauthier enseignant chercheur à l’Ecole Supérieure

Polytechnique d’Antananarivo, Monsieur RAHARIJAONA Tovo Robin enseignant chercheur

à l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo, qui ont bien voulu accepter d’être

parmi les membres du jury et vont certainement apporter leurs remarques et critiques

constructives pour ce travail ;

Tout le corps enseignant qui a patiemment contribué à ma formation ;

Enfin, je ne saurais oublier ma famille pour leur soutien moral et financier, les amis pour

leurs appuis et collaborations durant les études ainsi que tous ceux qui, de près ou de loin,

ont contribué à l’élaboration de ce mémoire. Je vous adresse, à vous tous mes vifs

remerciements.

ii

SOMMAIRE

REMERCIEMENT

SOMMAIRE

LISTE DES TABLEAUX

LISTE DES FIGURES

LISTE DES PHOTOS

LISTE DES ACRONYMES

LISTE DES UNITES DE MESURE

NOMENCLATURES

GLOSSAIRE DES TERMES TECHNIQUES

INTRODUCTION

Partie I : LE BASSIN DE MORONDAVA NORD

Chapitre I- Monographie générale

Chapitre II-Aperçu géologique

PARTIE II : FORAGE ET EXPLORATION PETROLIERE

Chapitre III-Forage pétrolier

Chapitre IV-Exploration pétrolière

Chapitre V-Forage d’exploration

Chapitre VI-Le Prospect à explorer

PARTIE III- LES DIVERS PROGRAMMES DE FORAGE

Chapitre VII-Casing design

Chapitre VIII-Programme d’outils

Chapitre IX-Programme de boue

Chapitre X-Programme d’investigation

Chapitre XI-Programme de cimentation

PARTIE IV : LES CALCULS AFFERENTS AUX PROGRAMMES

Chapitre XII-Dimensionnement des tubages

Chapitre XIII-Dimensionnent du train de tiges

Chapitre XIV- Calculs relatifs aux boues de forage

Chapitre XV-Calcul de la circulation

Chapitre XVI- Calcul de la cimentation

PARTIE V : ASPECTS COLLATERAUX

Chapitre XVII-Coût de la campagne

Chapitre XVIII-Etude d’impacts environnementaux

CONCLUSION

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

ANNEXES

TABLE DE MATIERES

iii

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1: Température moyenne mensuelle Station Morondava, période 1961-1990 ......................... 6 Tableau 2: Caractéristiques des zones agro-écologiques ....................................................................... 12 Tableau 3: Typologie agro-écologique .................................................................................................. 12 Tableau 4: Caractéristiques des zones .................................................................................................... 13

Tableau 5: Répartition spatiale de la population de Melaky .................................................................. 15 Tableau 6: Réparation spatiale de la population de Menabe ................................................................. 15 Tableau 7: Taux d'urbanisation par district de la Région Melaky ......................................................... 17 Tableau 8: Taux d'urbanisation par district de la Région Menabe ......................................................... 18

Tableau 9: Classification des appareils de forage selon la capacité de levage ...................................... 46 Tableau 10: Principaux additifs utilisés dans les fluides de forage ........................................................ 58 Tableau 11: Stratigraphie sommaire du prospect ................................................................................... 67 Tableau 12: Combinaison classique de diamètres de trépan et de tubage ............................................. 75

Tableau 13: Caractéristiques des outils de forage .................................................................................. 76 Tableau 14: Caractéristiques des outils de forage utilisés pour ce programme ..................................... 77 Tableau 15: Données de WN des outils ................................................................................................. 77 Tableau 16: Résultats des calculs de RPM ............................................................................................. 78

Tableau 17 : Caractéristiques et compositions de la boue de forage ..................................................... 80 Tableau 18: Données sur l’écoulement pour la section de surface ........................................................ 84

Tableau 19: Variation de la profondeur d’origine des cuttings suivant la profondeur actuelle pour la

section de surface ................................................................................................................................... 84

Tableau 20: Données sur l’écoulement pour la section technique ......................................................... 85 Tableau 21: Variation de la profondeur d’origine des cuttings suivant la profondeur actuelle

pour la section technique ........................................................................................................................ 85 Tableau 22: Données sur l’écoulement pour la section de production .................................................. 86 Tableau 23: Variation de la profondeur d’origine des cuttings suivant la profondeur actuelle

pour la section de production ................................................................................................................. 87 Tableau 24: Valeur du coup de bélier .................................................................................................... 98

Tableau 25: Résultats du dimensionnement du tubage guide ................................................................ 98 Tableau 26: Résultats du dimensionnement du tubage surface .............................................................. 99

Tableau 27 : Proposition des tronçons pour le tubage technique ......................................................... 100 Tableau 28: Résultats du dimensionnement du tubage technique........................................................ 101 Tableau 29: Proposition des tronçons pour le tubage de production ................................................... 103

Tableau 30: Résultats du dimensionnement du tubage de production ................................................. 104 Tableau 31: Charge au crochet durant la descente des tubages ........................................................... 107 Tableau 32: Caractéristiques des masses-tiges utilisées durant le forage ............................................ 108 Tableau 33: Facteur de flottabilité ....................................................................................................... 109

Tableau 34: Résultats des calculs pour la longueur des masses-tiges .................................................. 110 Tableau 35: Résultats des calculs pour la longueur des tiges lourdes .................................................. 110 Tableau 36: Longueur des trains de sonde nécessaires ........................................................................ 112 Tableau 37: Poids total des trains de sonde dans la boue ..................................................................... 112 Tableau 38: Nouvelle pression extérieure admissible due à l'effet de la traction ................................ 113

Tableau 39: Nouvelle force de traction ................................................................................................ 113 Tableau 40: Longueur des tiges de forage nécessaires ........................................................................ 114

Tableau 41: Poids total supporté par le coin de retenue ....................................................................... 114 Tableau 42: Caractéristiques des tiges d'entraînement utilisées durant le forage ................................ 115 Tableau 43: Charge au crochet en cours de forage .............................................................................. 116 Tableau 44: Charge au crochet en cours de manœuvre ....................................................................... 117

iv

Tableau 45: Volume de boue nécessaire pour le forage ...................................................................... 119

Tableau 46: Quantité des matériaux nécessaires à la préparation des boues ....................................... 120 Tableau 47: Quantité des additifs utilisés pour la préparation des boues ............................................ 121 Tableau 48: Calculs des imprévus ........................................................................................................ 121 Tableau 49: Débit minimal nécessaire à l'injection des boues ............................................................. 122 Tableau 50: Pertes de charge fixe pour la section technique ............................................................... 124

Tableau 51: Coefficients de perte de charge pour la section technique .............................................. 124 Tableau 52: Variation de la perte de charge totale suivant la profondeur du forage

pour la section technique ...................................................................................................................... 125 Tableau 53: Pertes de charge fixes pour la section de production ....................................................... 126 Tableau 54: Coefficients de perte de charge pour la section de production ....................................... 126

Tableau 55: Variation de la perte de charge totale suivant la profondeur du forage

pour la section de production ............................................................................................................... 127

Tableau 56: Volume de laitier nécessaire à la cimentation .................................................................. 129

Tableau 57: Quantité des matériaux et des additifs nécessaires à la cimentation ................................ 130 Tableau 58: Volume de fluide de refoulement nécessaire ................................................................... 131 Tableau 59: Débit minimal d'injection du laitier de ciment ................................................................. 132 Tableau 60: Vitesse d’écoulement des fluides .................................................................................... 134 Tableau 61: Pertes de charge totale durant le pompage ....................................................................... 134

Tableau 62: Pression minimale nécessaire au pompage du laitier de ciment ...................................... 134 Tableau 63: Coût de la mobilisation .................................................................................................... 136 Tableau 64 : Coût du repli .................................................................................................................... 140

Tableau 65: Vitesse d'avancement du forage ....................................................................................... 137 Tableau 66: Coût du forage pour les trois puits forés dans le Bassin de Morondava .......................... 137 Tableau 67: Calculs statistiques ........................................................................................................... 139

Tableau 68: Coût total de la campagne de forage ................................................................................ 140

Tableau 69: Description des travaux à faire durant la campagne de forage......................................... 141 Tableau 70 : Catégories d’impacts ....................................................................................................... 148 Tableau 71: Evaluation de l’importance des risques ............................................................................ 149

Tableau 72: Niveau d'acceptabilité des risques .................................................................................... 149 Tableau 73: Composants valorisés de l'écosystème ............................................................................. 150

Tableau 74: Travaux et leurs impacts respectifs sur l’environnement et le social ............................... 151 Tableau 75: Types des déchets ............................................................................................................. 164

v

LISTE DES FIGURES Figure 1: Localisation de la zone d'étude ............................................................................................. 5

Figure 2: Coupe structurale du Bassin de Morondava ....................................................................... 27 Figure 3: Coupe structurale du Bassin de Morondava Nord .............................................................. 28 Figure 4: Schéma structural de Bemolanga et Tsimiroro ................................................................... 31 Figure 5: Forage rotary ....................................................................................................................... 41 Figure 6: Influence de la pression différentielle au front de taille sur la vitesse d'avancement ......... 43

Figure 7: Influence de la viscosité du fluide sur la vitesse d'avancement .......................................... 44

Figure 8: Classification des appareils de forage ................................................................................. 45

Figure 9 : Masses-tiges ....................................................................................................................... 47 Figure 10: Tiges de forage ................................................................................................................. 47

Figure 11: Tiges lourdes ..................................................................................................................... 48 Figure 12: Tige d'entraînement .......................................................................................................... 48 Figure 13: Stabilisateurs de trou ......................................................................................................... 49 Figure 14: Système de circulation de fluide de forage ....................................................................... 49

Figure 15: Fonction de pompage ........................................................................................................ 50 Figure 16: Les organes de la pile BOP ............................................................................................... 52 Figure 17: Comparaison des systèmes de fermeture sur tiges et totale .............................................. 53 Figure 18: Comparaison des commandes manuelle et hydraulique des mâchoires ........................... 53

Figure 19: Fonction de levage……………………………………………………………………....55

Figure 20: Système de levage ............................................................................................................. 54

Figure 21: Moufle ............................................................................................................................... 55 Figure 22: Treuil ................................................................................................................................. 56

Figure 23: Table de rotation ............................................................................................................... 57 Figure 24: Schéma de la stratigraphie sommaire du prospect ............................................................ 68

Figure 25: Log lithologique prévisionnel du prospect ....................................................................... 69 Figure 26: Courbes des gradients de pression en fonction de la profondeur ..................................... 71 Figure 27: Courbes des densités équivalentes en fonction de la profondeur ..................................... 71

Figure 28: Courbes des pressions en fonction de la profondeur ........................................................ 72 Figure 29: Diagramme de sélection des diamètres d’outils en fonction des diamètres des tubages .. 75

Figure 30: Schéma du puits pour Ha-Hp+HT < Lo+LMT ...................................................................... 81 Figure 31: Schéma du puits pour Ha-HP < Lo+LMT ............................................................................ 82

Figure 32: Schéma du puits pour Ha – HT> LMT +Lo ......................................................................... 83

Figure 33: Variation de t , H et PH en fonction de la profondeur actuelle

pour la section de surface ................................................................................................................... 85

Figure 34: Variation de t , H et PH en fonction de la profondeur actuelle

pour la section technique .................................................................................................................... 86

Figure 35: Variation de t , H et PH en fonction de la profondeur actuelle pour la section de

production ........................................................................................................................................... 88 Figure 36: Distribution radiale de l’envahissement ........................................................................... 89 Figure 37: Solidarisation du tubage avec les parois par le ciment ..................................................... 90 Figure 38: Reste de fluide amont dans l’annulaire à la fin d’une cimentation partielle .................... 91

Figure 39: Fluide de refoulement dans le tubage à la fin de la cimentation ...................................... 92 Figure 40: Schémas comparatifs des deux bouchons de cimentation ................................................ 92 Figure 41: Disposition des bouchons à la fin de la cimentation ......................................................... 93

Figure 42: Schéma de principe de la tête de cimentation ................................................................... 94 Figure 43: Les différentes phases de pompage en cimentation primaire ........................................... 95 Figure 44: Représentation graphique des tronçons du tubage guide .................................................. 99 Figure 45 : Représentation graphique des tronçons du tubage de surface ....................................... 100

vi

Figure 46: Représentation graphique des tronçons du tubage technique ......................................... 102

Figure 47: représentation graphique des tronçons du tubage de production ................................... 105 Figure 48: Etat final d’un tubage intermédiaire cimenté .................................................................. 128 Figure 49: Courbe provisionnelle d’avancement du forage ............................................................. 138 Figure 50: Processus d'évaluation de l’environnement .................................................................... 147

LISTES DES PHOTOS Photo 1: Forêts galeries dans les vallons ............................................................................................ 10 Photo 2: Forêts de Baobabs ................................................................................................................ 11 Photo 3: Massif de Bongolava ........................................................................................................... 11

vii

LISTE DES ACCRONYMES

ALARP As Low As Raisonnable Praticable

AMS Advanced Measurement System

API American Petroleum Institute

BHA Bore Hole Assenbly BHC BoreHole Compensated Sonic

BLT Belinta BOP Blow Out Preventer

Cal Caliper

CBL Cement Bond Log

CCL casing collar locator CNL Compensated Neutron Log

CPS Cement per Sacs

CPW Cement per water

CVE Composant Valorisé de l’Ecosystème

DBO Demande Biologique en Oxygène

DLL Dual Laterolog

EIE Etude d’Impact Environnemental

EPI Equipement de Protection Individuel

ERP Emergency Response Plan

GL Ground Level

GR Gamma Ray

GTDR Groupe de Travail pour le Développement Rural

HSE Hygiène Sécurité Environnement

JIRAMA JIro sy RAno Malagasy

LTD Lithodensity Tool

MECIE Mise En Compatibilité des Investissements avec l'Environnement

MOP Margin of Overpull

MSFL Micro Spherically Focused Log

NC Numbered Connexion

NP Neutral Point

ORSTOM Office de la Recherche Scientifique et Technique d’Outre-Mer

ONE Office National de l’Environnement

PGEP Plan de Gestion Environnementale du Projet

PRDR Programme Régional de Développement Rural

RGPH Recensement Général de la Population et de l’Habitat

SERP Syndicat d‘Etudes et de Recherches Pétrolières

SUCOMA Sucrerie Complat de Madagascar SP Spontaneous Potential

SPM Société des Pétroles de Madagascar

TAFA Tany sy Fampandrosoana

WBM Water Based Muds

WOB Weight on Bit

WOC Wait On Cement

WN Weigth (W), Times rotary speed (N)

WPC Water per Cement

WPS Water per Sacs

viii

LISTE DES UNITES DE MESURE

Abréviation Dénomination bbl Barrels bpf Barrels Per Foot bpm Barrels Per Minute

ocP Centipoises fph Feet Per Hour fpm Feet Per Minute fps Feet Per Second ft Feet HP Horsepower in Inch Lb Pounds ppf Pounds Per Foot

min Minute ppg Pounds Per Gallon psi Pounds per Square Inch RPM Revolution Per Minute ° Degrés

ix

NOMENCLATURES

Symbole Unité de mesure

TDaC Capacité de l’annulaire non tubé bpf

TTaC Capacité de l’annulaire tubé bpf

eC Coefficient de sécurité pour la résistance à la pression extérieure

TC Capacité du tubage bpf

TDC Capacité du trou en découvert bpf

TTC Capacité du trou tubé bpf

tC Coefficient de sécurité pour la résistance à la traction

CD Diamètre extérieur du tubage in

eD Diamètre extérieur in

iD Diamètre intérieur in

oD Diamètre du trou in

rD Diamètre du trépan in

TD Diamètre intérieur du tubage in

TaD Diamètre intérieur du tubage antérieur in

F Facteur de flottabilité

aF Force axiale admissible pour le tronçon Lb

axF Force axiale Lb

tF

Résistance à la traction du tronçon Lb

f Coefficient de friction

Tf Coefficient de friction dans le tubage

TDf

Coefficient de friction dans l’espace annulaire découvert-tubage

TTf

Coefficient de friction dans l’espace annulaire tubage-tubage

fg Gradient de pression de fracturation psi

ft

lg Gradient de pression de charge lithologique psi

ft

pg Gradient de pression des pores psi

ft

H Profondeur ft GL

aH Profondeur admissible ft GL

acH Profondeur actuel ft GL

cH Profondeur de la côte du ciment ft GL

débutH Profondeur du début du tronçon ft GL

FH Profondeur finale ft GL

x

finH Profondeur de la fin du tronçon ft GL

rH Profondeur du collier de retenue ft GL

SH Profondeur du sabot ft GL

pH Profondeur d’origine des cuttings ft GL

K

lateral load factor of slip

pK

Perte de ciment en manipulation

K Coefficient d’irrégularité du trou

eL Longueur de la tige d’entraînement ft

iL Longueur du tronçon de tubage ft

MTL Longueur des masses-tiges ft

oL Longueur du trépan ft

TL Longueur du tubage ft

TFL Longueur des tiges de forage ft

totaleL Longueur totale ft

uL Longueur unitaire ft

barytN Nombre de sacs de barytine sacs

bentN Nombre de sacs de bentonite sacs

sN Nombre de sacs sacs

barytP Poids de barytine Lb

bentP Poids de bentonite Lb

cP Pression extérieure admissible psi

CimentP Poids de ciment Lb

ccP Pression extérieure admissible réduite due à l’effet de la tension

psi

crP Charge au crochet maximale en cours de forage Lb

1crP Charge au crochet maximale en cours de manœuvre Lb

2crP Charge au crochet maximale en cours de descente des tubages Lb

eP Poids de la tige d’entraînement Lb

elP Poids de l’élévateur Lb

FP Pression de fracturation psi

fP Perte de charge totale psi

faP Perte de charge dans l’annulaire psi

TDfaP Perte de charge dans le découvert-tubage psi

TTfaP Perte de charge dans le tubage-tubage psi

fTP Perte de charge dans le tubage psi

hP Pression hydrostatique psi

haP Pression hydrostatique dans l’espace annulaire psi

hTP Pression hydrostatique dans le tubage psi

iP Poids du tronçon Lb

xi

injP Poids de la tête d’injection Lb

minLP Pression minimale d’injection du laitier de ciment psi

lP Pression équivalente de la charge lithologique psi

MTP Poids des masses-tiges Lb

nP Force de traction maximale applicable sur les tiges de forage Lb

oP Poids de l’outil Lb

pP Pression des pores psi

SP Poids sur l’outil Lb

TP Poids du tubage Lb

tP Force de traction théorique Lb

corrigertP Nouvelle force de traction Lb

tetP Pression d’injection psi

TFP Poids des tiges de forage Lb

TLP Poids des tiges lourdes Lb

TSP Poids du train de sonde Lb

minbQ Débit minimal d’injection de la boue de forage bpm

pQ Débit de pompage durant la cimentation bpm

minpQ Débit minimal de pompage durant la cimentation bpm

q

Poids linéaire ppf

MTq

Poids linéaire des masses-tiges ppf

Tq

Poids linéaire du tubage ppf

TFq

Poids linéaire des tiges de forage ppf

TLq

Poids linéaire des tiges lourdes ppf

RPM Vitesse de rotation / minrotation

T Couple de serrage des tools-joints ft Lb

aT Durée de prise de ciment min

bT Durée de lancement des bouchons min

cT Durée nécessaire à la cimentation min

pT Durée du pompage des fluides min

ct Marge de cimentation in

pt Marge de passage in

1t Temps de parcours entre le masses-tiges et le trou en découvert min

2t Temps de parcours entre le masses-tiges et le tubage min

3t Temps de parcours entre le tubage et les tiges de forage min

4t Temps de parcours entre le trou en découvert et les tiges de forage

min

bV Volume de la boue de forage bbl

cV Volume du ciment bbl

2CaClV Volume du Chlorure de Calcium bbl

xii

EV Volume d’eau bbl

4HRV Volume du 4HR bbl

KClV Volume de chlorure de potassium bbl

LV Volume de laitier de ciment bbl

nV Volume nécessaire bbl

NaOHV Volume de l’Hydroxyde de sodium bbl

RV Volume du fluide de refoulement bbl

rV Volume réel du trou bbl

rtV Volume de la partie du tubage située au-dessus du collier de retenue

bbl

SV Volume des équipements de surface impliqué dans le pompage bbl

TV Volume du trou bbl

TDV Volume du trou en découvert bbl

TTV Volume du trou tubé bbl

thV Volume théorique du trou bbl

1V Volume de l’intérieur du tubage en dessous du collier de retenue

bbl

2V Volume de l’annulaire en dessous de la côte de cimentation bbl

TDav Vitesse du laitier de ciment dans l’espace annulaire découvert-

tubage fpm

TTav Vitesse du laitier de ciment dans l’espace annulaire tubage-

tubage fpm

Tv Vitesse du fluide aval dans le tubage fpm

fv Vitesse moyenne de forage fph

1v Vitesse de la boue entre les masses-tiges et le trou en découvert fpm

2v Vitesse de la boue entre les masses-tiges et le tubage fpm

3v Vitesse de la boue entre le tubage et les tiges de forage fpm

4v Vitesse de la boue entre le trou en découvert et les tiges de forage

fpm

maxW

Charge maximale admissible du train de sonde qui peut être suspendu au coin de retenue

Lb

mY Limite d'élasticité minimale des tiges de forage psi

Z Moment d’inertie polaire 3in Inclinaison du trou °

Coefficient de perte de charge psi

ft

b Viscosité plastique de la boue ocP

c Viscosité plastique du laitier de ciment ocP

Densité ppg

a Densité du fluide amont ppg

ac Densité de l’acier ppg

b Densité de la boue de forage ppg

xiii

baryt Densité de la barytine ppg

bent Densité de la bentonite ppg

c Densité du ciment ppg

E Densité de l’eau ppg

L Densité du laitier de ciment ppg

R Densité du fluide de refoulement ppg

Coefficient de poisson

Slip taper °

Contrainte Lb

x Contrainte suivant l’axe x Lb

y Contrainte suivant l’axe y Lb

z Contrainte suivant l’axe z Lb

c Contrainte équivalente Lb

xy Coefficient de corrélation

xiv

GLOSSAIRE DES TERMES TECHNIQUES

Casings: Tubes en acier utilisé pour tuber chaque section du trou.

Cuttings: Petits morceaux de roche appelés déblais de forage provenant du puits.

Casing design: C’est un programme de tubage qui a pour but de déterminer le nombre et les

profondeurs des sections d’un puits.

Fluide amont: Ce sont des fluides qui sont circulés avec une grande pression pour nettoyer le trou

avant de le cimenter.

Fluide aval: Ce sont des fluides qui sont pompés derrière le laitier de ciment afin de le repousser

dans l’espace annulaire.

Liner: Appelé tubage perdu ou colonne perdue qui est accrochée par un système mécanique

appelé « liner hanger » dans la partie inférieure de la colonne précédemment en place.

MOP: C’est la force supplémentaire que les tiges de forage doit subir lors de décoincement du

train de sonde s’il y a un coincement.

INTRODUCTION

RANAVOSOA Tojoarimanana Hiratrinala Page 1

INTRODUCTION

Depuis sa découverte jusqu’à nos jours, le pétrole tient toujours une place très importante

dans la vie quotidienne. D’une part, l’énergie primaire couvre 85 % des besoins mondiaux. Les

moyens de transport qui assurent la mobilité des êtres humains et des matériels sont énergivores

et sont principalement dominés par les énergies fossiles (le gaz, le charbon et le pétrole). Les

avantages que procure le pétrole lui permettent de supplanter le charbon en 1960, pour

s’imposer en qualité d’énergie bon marché et devenir la première source d’énergie exploitée par

l’humanité. D’autre part, il constitue la matière première de plusieurs produits utiles à la vie

quotidienne tels que matières plastiques, médicaments, engrais, matériaux de construction,

peintures, vêtements, colorants, produits cosmétiques.

Pourtant, la recherche de cet or noir nécessite beaucoup de travail en chaîne qui se résume

dans la prospection pétrolière. La prospection pétrolière commence par l'identification d'indices

permettant de supposer où se trouve le pétrole et en quelle quantité. Géologues et géophysiciens

collaborent à cette enquête minutieuse à fort enjeu économique qui commence à la surface de la

terre pour descendre vers le sous-sol. En général, on peut subdiviser ces taches en 3 étapes :

La première étape consiste à repérer les zones sédimentaires méritant d'être étudiées

(plissements, failles…). Les géologues utilisent des photographies aériennes et des images

satellites puis vont sur le terrain examiner les affleurements. Ces derniers peuvent en effet

renseigner sur la structure en profondeur. Ensuite l'analyse en laboratoire d'échantillons

de roches prélevés permet de déterminer l'âge et la nature des sédiments afin de cerner

les zones les plus prometteuses. Cette étape consomme 5 % du budget consacré à la

prospection.

La seconde étape consiste à donner le maximum d'informations pour que les forages

soient ensuite entrepris avec le maximum de chance de succès. Il s'agit essentiellement

d'accumuler des données sismiques riches en informations, grâce à une sorte

d'"échographie" du sous-sol ou "sismique réflexion". Ces données sont obtenues à l'aide

de vibreurs pneumatiques (ou autres) qui génèrent de mini ébranlements du sous-sol.

Les signaux recueillis en surface sont traités par de puissants logiciels de calcul qui

reconstituent l'image du sous-sol. Les pièges possibles mis en évidence sont classés selon

leur probabilité d'existence et leur volume prévisionnel. Cette étape consomme 15 %

du budget consacré à l’exploration.

INTRODUCTION


La troisième et dernière étape consiste à vérifier des hypothèses issues des deux

premières étapes. C'est l'étape du forage d'exploration qui seule permet de certifier la

présence de pétrole. Cette étape qui dure de 2 à 6 mois est la plus lourde dans le budget

d'exploration : 60 % en moyenne.

A cause de son importance et son coût élevé, il est nécessaire d’élaborer un programme

techniquement applicable avec un coût raisonnable pour exécuter cette dernière étape.

Ainsi, afin de bien remplir ces critères, des dimensionnements adéquats aux données

géologiques et géophysiques devront être effectués pour éviter des problèmes durant le forage.

Ceci fait l’objet de ce mémoire d’ingénierie pétrolière intitulé «ELABORATION D’UN

PROGRAMME DE FORAGE POUR L’EXPLORATION D’UN PROSPECT PETROLIER SITUE DANS LE

BASSIN DE MORONDAVA NORD ».

Au terme de ce mémoire, nous visons de déterminer les besoins matériels durant le

forage, ainsi que minimiser le temps de l’exécution et les dégâts environnementaux causés par ce

programme. Pour ce faire, le travail se divise en cinq grandes parties :

Dans la première partie, nous essayons de faire la monographie générale de la zone

d’étude,

Dans la deuxième partie, nous allons nous étaler sur le forage en général, l’exploration

ainsi que le prospect à explorer,

Dans la troisième partie nous allons établir les divers programmes de forge,

La quatrième partie est consacrée aux calculs afférents aux programmes.

Dans la cinquième et dernière partie, nous aborderons les aspects collatéraux, c’est-à-dire,

faire une estimation du coût de la campagne et une étude des impacts environnementaux

que peuvent causer cette campagne, et ce, dans le but de les minimiser

PARTIE I : BASSIN DE MORONDAVA NORD


Partie I : LE BASSIN DE MORONDAVA NORD

Chapitre I : MONOGRAPHIE GENERALE

Chapitre II : APERCU GEOLOGIQUE


RANAIVOSOA Tojoarimanana Hiratriniala Page 4

Géologiquement, Madagascar est constitué de deux zones :

la première zone qui occupe les deux tiers orientaux de sa superficie est entièrement cristalline,

polystructurée par les événements orogéniques et tectono – métamorphiques successifs, d’âge

précambrien. Elle est connue sous l’appellation de socle cristallin précambrien de Madagascar ou

tout simplement le socle cristallin. Ce socle cristallin constitue un soubassement à la deuxième

entité ;

la deuxième zone est de nature sédimentaire d’âge phanérozoïque. Peu déformée et non

métamorphisée, elle repose en discordance sur le socle cristallin. Elle est du Carbonifère Supérieur

jusqu’à l’Actuel et connue sous le nom de couverture sédimentaire. Elle est située sur la partie

occidentale, et se divise en trois principaux bassins occidentaux (Ambilobe, Majunga et

Morondava) et de petits bassins internes (Antanifotsy, Sambava et Alaotra-Ankay) et l’étroit bassin

oriental disposé parallèlement au littoral ;

Notre région d’études appartient à la deuxième zone : dans le Bassin de Morondava Nord.

Notre zone d’étude se trouve à cheval entre la Région Melaky et la Région Menabe. Elle est

limitée au Nord par le Bassin de Mahajanga, à l’Est par le contact socle-sédimentaire, au Sud par la

rivière Tsiribihina et à l’Ouest par le Canal de Mozambique.



Figure 1: Localisation de la zone d'étude

Source : Base de données FTM



Chapitre I- MONOGRAPHIE GENERALE [13][14]

I-1-Milieu physique

I-1-1-Climat

Le climat de la zone d’étude est de type tropical chaud et sec, caractérisé par deux saisons

distinctes :

Une saison chaude et pluvieuse, de novembre à avril ;

Une saison moins chaude et très sèche, de mai à octobre ;

La sécheresse s'accentue du Nord vers le Sud, mais elle est atténuée de l'Ouest vers l'Est en raison

de l'altitude croissante.

I-1-1-1-Vents

Le vent marin chargé d'humidité souffle vers l'intérieur de la terre, et arrêté par le massif de

Bongolava, à l'Est de la région : ceci explique l'humidité optimale plus ou moins persistante de

l'Ouest de la région alors que la région est reconnue semi-aride.

En octobre - septembre souffle un vent desséchant, qui tarit tous les fleuves et rivières, réduisant

ainsi le niveau des nappes phréatiques.

Le vent dominant dans la région est le Varatraza qui souffle d’Est en Ouest, d’avril à septembre,

avec une vitesse atteignant 30 à 35 km par heure.

En haute mer, l’on note l’existence de vent périodique qui, en saison de pluie, souffle du Nord vers

le Sud, agitant ainsi la mer et rendant impossible le cabotage en boutre; le phénomène inverse se

produit en saison sèche : la plupart du temps, la mer est calme et les activités marines (pêche de

tous genres et voyage en boutres) peuvent avoir lieu.

I-1-1-2- Température

Il s’agit d’une région chaude ; la température est en général élevée pour les deux régions. Les

températures les plus élevées correspondent à la période pluvieuse la plus intense. C’est la

période des cultures pluviales annuelles.

Tableau 1: Température moyenne mensuelle Station Morondava, période 1961-1990

NOV DEC JAN FEV MAR AVR MAI JUIN JUIL AOUT SEP OCT TOTAL

Température

(°C) 26,6 27,4 27,7 27,6 27,4 26,2 23,7 21,8 21,5 22,2 23,7 25,8 25,1

Source : PRDR Programme Régional de Développement Rural GTDR MELAKY, 2007



I-1-1-3 -Pluviométrie

Cette zone appartient au domaine tropical sub-semi-humide chaud de basse et moyenne altitude

dont les précipitations annuelles varient entre 600 mm exclus et 1 200 mm inclus. La saison de

pluie est concentrée sur environ 5 mois, de novembre à mars, dans les meilleures conditions.

I-1-1-4- Cyclones

Avec une probabilité supérieure à 50 %, la région est touchée, ou du moins influencée, par une

perturbation tropicale, surtout par les perturbations qui se forment dans le Canal du Mozambique

et qui pénètrent dans l'Ile entre Maintirano et Morondava.

Généralement, ces perturbations tropicales n'atteignent pas le stade de cyclone, mais restent au

stade de dépression tropicale.

Toutefois, elles apportent des précipitations très importantes qui provoquent des inondations.

Les crues dans la région sont en grande partie engendrées par la présence des perturbations

tropicales.

Notons les plus marquantes qui ont traversé la région jusqu’en 2 000:

Cyclone tropical DANY (06 au 08/02/69) ;

Cyclone tropical GENEVIEVE (16 au 18/01/70) ;

Dépression tropicale FERNANDE (01 au 03/02/75) ;

Cyclone tropical HONORINE (15 au 17 Mars 1986) ;

Dépression tropicale CALASANJY (13 au 16 Janvier 1989) ;

Dépression tropicale CYNTHIA (17 au 18 Février 1991) ;

En 1993, des perturbations se sont éteintes en terre dans la région à savoir : GRACIA du 22 au 23

Février 1 993 et IONIA du 02 au 05 Mars 1993.

I-1-1-5- Les zones climatiques

La région a un climat tropical subhumide, chaud et pluvieux, de Novembre à Avril, et sec de Mai à

Octobre.

La pluviométrie annuelle de la Région Menabe varie de 600 mm (Manja) à 1 600 mm

(Malaimbandy).

On constate une certaine augmentation de la pluviométrie dans le sens Ouest-Est. Parallèlement,

le nombre de jours de pluies augmente d’Ouest en Est et 90 % des pluies tombent pendant les 5

mois de la saison de pluie.



I-1-2-Hydrologie et hydrogéologie

La région dispose d’une potentialité hydraulique énorme en eaux de surface et de profondeur.

D’importants et nombreux plans d’eau sont localisés dans la partie Nord et Est de la Région (lacs,

étangs et mares) ; aussi, des fleuves et rivières traversent diverses plaines en méandres pour

déposer des riches alluvions au bénéfice des cultures vivrières de la Région.

La région est très riche en cours d’eau. Le régime hydrologique est annuellement bien alimenté

conférant à la région un potentiel en eau inestimable. La disposition en eau en permanence est

susceptible de dynamiser de nombreuses activités économiques telles que le transport fluvial et

maritime, l’alimentation en eau, la pêche et l’agriculture.

Les principales nappes sont actuellement bien connues et exploitées à savoir :

La nappe du grès de Crétacé qui a donné de nombreuses sources d’eau artésienne, comme

à Dabara, « Malaimbandy » ;

La nappe d’alluvion de Morondava exploitée par la SUCOMA pour l’irrigation des champs

de canne à sucre et par la JIRAMA pour l’alimentation en eau de la ville de Morondava ;

Les nappes de sables superficiels et de plages pour l’alimentation en eau en milieu rural ;

Le potentiel en eau souterraine exploitable dans la région est en général important à l’exception

de quelques zones localisées où les conditions topographiques et hydrologiques ne sont pas

favorables.

Ces potentialités en eaux souterraines sont utilisées non seulement pour surmonter la pénurie en

eau potable mais aussi pour développer les activités agricoles et industrielles locales (SUCOMA) en

particulier dans la plaine de Morondava.

Les divers types de nappes dans le bassin de Morondava sont :

Les nappes d’alluvions ;

Les nappes de sable argileux supérieur ;

Les nappes de sable de plage ;

Les nappes du Quaternaire ancien ;

Les nappes de l’Eocène ;

Les nappes du Crétacé ;

I-1-3-Sols et végétations

I-1-3-1-Sol

De par sa situation géographique, la région est vouée aux types de sol variés à savoir:



La plaine côtière est formée de terrasses inondables à sols limoneux, ou sablo-limoneux et

s’achève par la formation de mangrove sur le littoral. La texture devient sableuse au niveau

des cordons littoraux favorisant la plantation des cocotiers ;

Les sols hydromorphes aux apports d’alluvions siliceux, riches en éléments fertilisants sont

très propices à la riziculture. Cette unité est favorisée par l’existence des fleuves qui

arrosent et déposent des alluvions pendant la saison des crues ;

Les plateaux calcaires comportent les sols ferrugineux tropicaux bruns rouges. Les réserves

en éléments fertilisants de ces unités sont faibles à cause de l’importance de l’érosion

différentielle accélérée et le passage répété de feux de brousse. Ils constituent néanmoins

des pâturages naturels, mais de plus en plus maigres ;

L'étude de la carte pédologique au 1/1 000 000 pour Madagascar (édition ORSTOM-Tananarive)

montre une prédominance très nette des sols ferrugineux tropicaux sur l'ensemble de la région,

avec en bordure du littoral du Canal de Mozambique des sols halomorphes et des sols à minéraux

bruts à l’Est de Bemaraha.

Les connaissances pédologiques de détail de l'ensemble de la région sont assez

fragmentaires.

A Morondava, les analyses du sol faites par TAFA, en 1998, ont montré que :

La grande majorité des sols de Menabe est légèrement acide (cas de Marofandilia avec un

pH 5,3 entre 20 et 40 cm) ;

La matière organique est généralement faible sauf pour de quelques rares exceptions ;

Les sols sont sableux avec une faible teneur en argile qui peut varier entre 5 % et 15 % ;

Les parcelles labourées et sans couverture ont subi les effets de battance, ayant eu comme

conséquence la destruction des agrégats et l’érosion en nappe ;

La plaine de Betsiriry et celles de Belo/Tsiribihina, de Morondava sont constituées par des

sols d'apport (alluvions brutes ou peu évoluées formant les sols de baiboho) et des sols

hydromorphes.

I-1-3-2-Formations végétales

La couverture végétale est formée essentiellement par:

Des savanes herbeuses des pseudo-steppes sur les glaces basaltiques. Ces savanes se

déploient annonçant la proximité de l'Afrique ;



Du littoral vers l'intérieur du pays, on rencontre :

Des forêts de palétuviers dans les mangroves sur le littoral, et/ou de plantes

épineuses rappelant le Grand Sud, bordant le Canal de Mozambique, propice à la

chasse aux crabes et aux pintades ;

Des forêts denses et sèches caducifoliées ou tropophiles de l'Ouest de Madagascar

sur le plateau calcaire et gréseux et qui est malheureusement en cours de

dégradation à cause du passage répété de feux de brousse. Ces forêts sont garnies

de bois de construction de qualité, de bois d'ébène et de plantes médicinales

(Ravimaitso du Professeur Ratsimamanga) ;

Des forêts galeries dans les vallons disséqués hydrographiques. A l'intérieur de

cette forêt, poussent des lianes tubéreuses comestibles directement (ovy ala) et

d'autres passant à un traitement spécial pour les rendre en poudre blanche

(tavolo). Cette dernière est utilisée comme du tapioca pour donner à manger aux

malades (ou convalescents).

Photo 1: Forêts galeries dans les vallons

Des forêts de baobab : les baobabs comptent parmi les arbres du monde, "les arbres à

l'envers" comme on l'appelle parfois. Ils peuvent vivre jusqu'à 5 000 ans. Madagascar en

possède sept espèces différentes alors que l'Afrique n'en a qu'une seule. La hauteur varie

de 10 à 40 m, et le diamètre peut atteindre 6 m. Ces arbres sont capables de stocker de

l'eau, d’où le nom "d'arbre bouteille", leur apparence majestueuse leur permet aussi d'être

vénérés comme arbres sacrés. Ce sont des arbres à multiples utilisations :

Les fruits, sources de vitamines, de goût salé, appréciable ;

Les graines, desquelles on peut extraire de l’huile comestible ;

Les feuilles pouvant servir comme légumes ;

L'écorce découpée en fines lanières servant pour fabriquer des cordes, des

paniers, et même des tapis pour des cases (mur et toit) ;



Photo 2: Forêts de Baobabs

Sur les plateaux de Bemaraha et de Besabora poussent, le long des vallons, des satrana et

des mokoty. Les feuilles de satrana sont utilisées comme matériaux pour toiture. Elles sont

aussi utilisées comme médicament contre le mal de voyage; le tronc est utilisé comme bois

de construction, de pont bâche pour l'irrigation et enfin comme bois de chauffe ;

Tous les lacs de la région sont bordés de roseaux ;

Les massifs de Bongolava et de Makay sont quasi dénudés, résultat des feux sauvages

annuels ;

Photo 3: Massif de Bongolava

I-1-3-3-Typologie agro-écologique sous-régionale

Les éléments climatique et pédologique de la région permettent d’identifier les zones agro-

écologiques, et ce, en se basant sur une analyse de pluviométrie et de types de végétation, soit

trois zones pluviales et quatre milieux agricoles.



Tableau 2: Caractéristiques des zones agro-écologiques

Classe Caractérisation

- Zone pluviale 1

- Zone pluviale 2

- Zone pluviale 3

Pluviométrie 1 250 mm

Pluviométrie 750 à 1 250 mm

Pluviométrie 750 mm

- Milieu côtier

- Milieu agricole forestier

- Milieu agricole extensif et pastoral

- Milieu des grandes vallées

Formations littorales mangroves « sirasira »,

dunes et cordons littoraux

Forêts primaires, secondaires et dégradées,

mangroves

Savanes à graminées et quelques bas-fonds

Grandes vallées alluviales et plaines

deltaïques de Morondava, de Tsiribihina et de

Maharivo

Ces caractéristiques permettent d’identifier la typologie agro-écologique présentée dans le

tableau 3 :

Tableau 3: Typologie agro-écologique

Typologie agro-

écologique Milieu côtier

Milieu agricole

forestier

Milieu agricole

extensif et pastoral

Milieu des

grandes vallées

alluviales

- Zone pluviale 1 Zone B

- Zone pluviale 2 Zone A Zone C Zone D Zone F

- Zone pluviale 3 Zone E

Les six zones agro-écologiques se caractérisent de la façon suivante :



Tableau 4: Caractéristiques des zones

ZONE DESCRIPTION

A

Zone côtière : elle est constituée par de formations littorales : mangroves « sirasira »

dunes et cordons littoraux. Cette zone ne reçoit qu’une très faible quantité

pluviométrique, moins de 800 mm par an. La végétation est très marquée par la forêt de

palétuviers, des mangroves et des formations herbeuses « salicornes » sur les « sirasira ».

En ce qui concerne les conditions édaphiques, elles sont peu favorables à l’agriculture.

Quoique les sols limono - argileux des mangroves et des « sirasira » présentent une

réserve minérale et organique importante, la concentration trop élevée en sel constitue

une contrainte pour de fins agricoles. De surcroît, les sols dunaires qui sont pratiquement

des sables sont d’une grande pauvreté en éléments fertilisants.

Cette zone est également favorable à l’aquaculture, la production saline et la pêche.

B

Zone forestière sèche semi-aride : elle correspond à un domaine de transition entre la

zone sèche de Morondava et la zone semi-aride du Sud. La pluviométrie annuelle est non

seulement très faible ( 750 mm) mais également irrégulière, caractérisée par une longue

saison sèche allant de six à huit mois par an. La végétation constitue une transition entre la

forêt sèche de l’ouest et le bush xérophytique du sud. Les ressources en sol qui sont en

général pauvres et peu fertiles montrent une dégradation assez avancée après la

disparition du couvert forestier.

C

Zone de forêt sèche : elle est notamment caractérisée par l’extension d’une végétation

primitive constituée par la forêt dense sèche décidue. Bien que cette zone présente une

quantité pluviométrique non négligeable 800 à 1 000 mm, les conditions édaphiques

locales sont peu propices à l’agriculture. Les sols dominants sont des types ferrugineux

tropicaux rouges ou jaunes qui sont d’une très faible proportion en éléments fertilisants.

Les sols sont également très fragiles et ils sont sujets à l’érosion lorsqu’il n’y a pas une

couverture végétale efficace. Après la disparition du couvert forestier, les surfaces

défrichées sont surtout utilisées pour le pâturage.

Il s’agit d’une zone d’agriculture extensive (Monka) avec quelques cultures sèches

(manioc, arachide)



ZONE DESCRIPTION

D

Zone de savanes herbeuses : cette zone coïncide au domaine de savanes herbeuses et/ou

arbustives parsemées de quelques lambeaux forestiers. La précipitation annuelle y est

relativement abondante 900 à 1 250 mm. La ressource en sol est dominée par des collines,

qui sont en général très pauvres, squelettiques et sujets à l’érosion en nappe ; c’est

seulement dans les petites vallées humides que les sols présentent une forte potentialité

agricole. Cette zone est marquée par le développement de l’élevage extensif.

E

Zone de savanes dégradées : se distingue notamment par l’extension des formations

herbeuses plus dégradée. Elle reçoit annuellement de 1 000 à 1 250 mm de pluie. Bien que

les conditions édaphiques des collines soient similaires à celles de la zone D, elle dispose

des bas-fonds assez larges qui sont chimiquement riches, favorables pour différents types

de cultures (riz, manioc, arachide,…) Cette zone est également vouée à l’élevage extensif.

Dans ce cas, le feu de brousse constitue une pratique courante pour le renouvellement des

pâturages.

F

Zone des grandes vallées alluviales : elle coïncide à la zone agricole de haute potentialité

qui comprend les grandes vallées et les plaines deltaïques de Morondava, de Tsiribihina et

de Maharivo. Dans le cadre de l’intensification agricole, la faible quantité pluviométrique

(750 à 1 000 mm/an) peut être remédiée par la mise en place d’un système d’irrigation

efficace tel que le canal de Dabara. La fertilité du sol est régulièrement entretenue par les

apports de crue. Les conditions édaphiques sont ainsi propices pour toutes cultures. En

effet, les sols limono - sableux des terrasses inondables (baiboho) conviennent

parfaitement aux cultures de décrues telles que pois du cap, haricot, manioc, tabac. Et les

sols hydromorphes dans les cuvettes de décantation peuvent être utilisés en riziculture.

I-2-Milieu humain et social

I-2-1-Population et démographie

Melaky est une région sous-peuplée. La population est estimée au total à 158 919

habitants répartis dans les cinq sous-préfectures de Maintirano, d'Antsalova, d'Ambatomainty, de

Morafenobe et de Besalampy. Celle de Menabe, on estime la population totale à 300 000

habitants, soit une densité de 6,2 habitants/km2, trois fois plus faible que la moyenne de

Madagascar. La taille moyenne de la superficie cultivée est de 0,5 ha/exploitant.

La population, déjà inégalement répartie dans la région, reste très faible.



I-2-1-1-Evolution et effectif

a-Effectif

Sur la base du recensement général de la population (RGPH 1993), la population de l'ensemble

de la région du Melaky est estimée à 158 919 en 2 001.

La population est répartie comme suit :

Tableau 5: Répartition spatiale de la population de Melaky

District Population résidente Superficie/km2 Densité (habitants/Km2)

Maintirano 41 481 9 456 4,4

Antsalova 23 662 6 097 3,9

Ambatomainty 2 6 134 3 792 6,9

Morafenobe 15 356 8 215 2.0

Besalampy 57 526 11 292 4,6

Ensemble région 164 159 38 852 4,1


D’après ce tableau, la District d'Ambatomainty apparaît la plus peuplée avec 6,9 habitants / km2.

Viennent ensuite Maintirano, Besalampy, Antsalova et Morafenobe qui ont des densités

variables entre 2 et 5 hab / km2.

Pour la région du Menabe, la population est répartie de la façon suivante :

Tableau 6: Réparation spatiale de la population de Menabe

Sous-préfectures Population résidente Superficie (km2) Densité (hbts/km2)

Morondava 64 070 5 529 11,59

Belo/Tsiribihina 41 879 7 668 5,46

Mahabo 68 679 13 626 5,04

Manja 44 946 8 982 5,00

Miandrivazo 65 550 13 055 5,02

Ensemble Région 285 124 48 860 5,83

Source : PRDR Programme Régional de Développement Rural GTDR MENABE, 2007

Le tableau ci-dessus montre que les deux districts, Morondava et Belo/Tsiribihina, sont les plus

peuplés avec, respectivement, une densité de 11,6 et 5,5 hab/km2.



Morondava est le seul centre urbain important avec un développement des activités agro-

industrielles, artisanales, portuaires et de pêche.

En général, la densité de la population dans les 2 régions est très faible en raison de la

transhumance, les disettes, les travaux agricoles saisonniers mais surtout aussi à cause de

l'influence des Dahalo liée à l'enclavement pour la Région du Melaky.

b-Evolution de la population

Pour l'ensemble de la Région du Melaky, en l’espace de 10 ans, on observe une évolution lente

de la population avec un taux moyen de 2,6 % en 1992. Ce taux est légèrement inférieur à la

moyenne nationale.

De même pour l’ensemble de la région du Menabe, le taux annuel moyen d’accroissement

démographique est de 2,8 %.

Il convient de noter la parfaite cohérence entre la valeur de ce taux et le degré d’enclavement des

sous-préfectures dans les deux régions.

I-2-1-2-Croissance démographique

La croissance démographique est moyennement identique dans les 10 districts des deux

régions.

Menabe et Melaky possèdent une population relativement jeune, mais loin d'atteindre les

70 % de moins de 20 ans. (Ministère du Plan, étude socio-économique à Morondava).

Les études de 1975 donnaient, pour les moins de 20 ans : 51,3 % en milieu urbain, 47,7 % en

milieu rural.

Par contre, la population active de 18-59 ans représente 59 % de la population globale de la

Région.

a-Natalité

En effet, le taux moyen de natalité au niveau national est de 4,33 %. Pour les régions du Melaky et

Menabe, ce taux étant de 3,2 %, ce chiffre se situe en dessous de la moyenne nationale.

Pour expliquer cela, on ne peut pas penser à priori à admettre que les deux régions font moins

d’enfants que le reste du pays, mais il faut tenir compte dans l'interprétation de ces données

démographiques l'importance de la sous- déclaration de la naissance au niveau des districts, c’est-

à-dire que les naissances n’ont été que partiellement déclarées.



b-Mortalité

Le taux de mortalité moyen de Madagascar est de 1,53 % en 1992, pour une espérance de vie

moyenne de 52 ans, or le taux de mortalité pour les deux régions est de 0,7 %

Il est évident que de tels taux de mortalité sont dénués de sens : ils signifieraient que la population

se renouvelle en 150 ans en moyenne, ce chiffre signifie simplement que les décès ont été très

largement dissimulés aux niveaux des districts.

c-Taux naturel d’accroissement

Compte tenu de la sous-estimation, à la fois des taux de natalité et taux de mortalité, le calcul des

taux d'accroissement naturel à partir des données ne traduit pas la réalité. Les migrations notoires

et les épidémies ont aussi influencé le phénomène démographique de la région.

Le taux d'accroissement naturel dans les sous-préfectures varie de 2,8 ‰ à 3,31 ‰.

I-2-1-3-Composition et répartition :

a-Répartition

La répartition spatiale de la population dans les régions du Melaky et Menabe n'est pas

homogène et sa composition varie en fonction de ses activités et des facteurs sociaux existants.

On distingue ainsi la population urbaine et la population rurale. La population urbaine est conçue

comme étant celle résidant dans les communes y compris le chef-lieu de district. Les deux Régions

possèdent une population à majorité rurale (soit 75,6 % de la population totale). C'est une

ressource humaine non négligeable pour promouvoir l'économie rurale de cette région.

Dans la Région du Melaky, la population est répartie comme suit :

Tableau 7: Taux d'urbanisation par district de la Région Melaky

district Population

totale

Population

urbaine

Population

rurale

Taux

d'urbanisation (%)

Maintirano 41 481 7 302 34 179 21,3

Antsalova 23 662 7 637 16 025 47,6

Morafenobe 2 6 164 6 181 21 322 28,9

Ambatomainty 15 356 8 942 6 414 139,4

Besalampy 57 526 5 622 51 901 10,8

Ensemble Région 164 159 35 684 129 841 27,4




Il y a une forte concentration urbaine dans le district d'Ambatomainty. Ceci est dû à l'insécurité

dans le milieu rural en plus de l'enclavement et l'insuffisance de service de sécurité. Les taux

d'urbanisation dans les sous-préfectures de Maintirano et d'Antsalova sont influencés par la

prolifération du travail informel attirant notamment les jeunes et d'autres secteurs

(administration...).

De même, la population du Menabe est répartie comme suit :

Tableau 8: Taux d'urbanisation par district de la Région Menabe

Sous-préfectures Population urbaine Population rurale Taux d'urbanisation

Morondava 25 071 38 999 39,1

Belo/Tsiribihina 16 229 25 650 38,7

Mahabo 6 250 62 430 9,1

Manja 8 162 36 783 18,1

Miandrivazo 14 022 51 528 21,3

Ensemble Région 69 734 215 390 24,4

Source : PRDR Programme Régional de Développement Rural GTDR MENABE, 2007

Le taux d’urbanisation du tableau ci-dessus exprime alors seulement l’importance de la population

de quelques communes dans l’ensemble du district, sans préjuger de sa dispersion géographique

ni de sa composition socio-professionnelle.

L’ensemble de la région a une densité de 6 habitants au km². L’effectif de la population est plus

important en milieu rural qu’en milieu urbain (75,5% contre 24,4%). La population est formée de

plusieurs ethnies : Sakalava et plusieurs immigrés, Betsileo, Antesaka, Antandroy, Mahafaly,

Merina, Tanosy etc.

C’est une population jeune, l’âge moyen est de 22 à 70 ans. Les personnes d’âge économiquement

actif (15 à 64 ans) constituent plus de la moitié de la population.

b-Composition ethnique

La population est cosmopolite, elle est très hétérogène, allant même vers un brassage de

races très métissées. Les régions du Menabe et du Melaky, bien que peuplée de Sakalava, restent

une ancienne zone de migration de population formée des gens des Hautes-Terres, du Sud Est et

de Vezo. Cependant, on y trouve alors les franges telles que les Antaisaka, Betsileo, Bara,

Tsimihety, Antandroy et Merina.



Menabe et Melaky sont parmi les régions multiethniques de Madagascar puisqu’on y

trouve plus de 10 ethnies, qui vivent côte à côte. Les Sakalava ont été les premiers à occuper le

terrain avec leur bétail. Comme la région est une zone d’immigration, les autres ethnies sont

venues s'installer ou accumuler des richesses avant de revenir dans la région d’origine.

Les Sakalava du Menabe et du Melaky se distinguent en deux groupes socio-culturels ;

Les Vezo, pêcheurs, établissent leurs villages sur le littoral. En contact constant avec

l’extérieur, cette population souvent métissée s’intègre plus facilement à l’économie du

marché (district Morondava) ;

Les Masikoro, cultivateurs et éleveurs, sont les populations de l’intérieur ;

Les Maroserana, cadets des Maroserana du pays Mahafaly, établissent leur première

capitale à Bengy (Sud du district de Manja). La capitale du royaume de Maroserana se

déplacera du sud vers le nord pour finir à Ambiky (district de Belo-sur-Tsiribihina) ;

Les Antalaotse (groupe islamisé) et les Indiens détiennent depuis longtemps le commerce

en pays Sakalava. Les principaux centres d’échanges sont TSIMANANDRAFOZANA et BOSY

(au nord de Morondava) ;

Les Antesaka venant du Sud-Est, sont majoritaires dans le sud du district de Manja

(Ankiliabo). En plus de la riziculture, ils vont travailler sur les baiboho du fleuve Mangoky

pour les cultures sèches comme métayers des Masikoro ;

Les Betsileo, majoritaires dans la sous-préfecture de Mahabo, viennent en troisième

position après les Antesaka et les Sakalava dans les districts de Belo-sur-Tsiribihina et de

Miandrivazo. On les appelle alors Antanandro ;

Les Bara peuplent tout le sud et le centre du district de Mahabo (Mandabe, Beronono) où,

en dehors de l’élevage, ils se consacrent à la culture du riz et de l’arachide ;

Les Antandroy et les Mahafaly viennent compléter la main d’œuvre agricole. Ils émigrent

vers le nord. Employés comme ouvriers agricoles ou manœuvres, leurs migrations

temporaires durent 7 à 8 ans ;

Les Tanosy et les Merina se trouvent aussi dans les districts de Miandrivazo et Manja. Ils

sont minoritaires. Attirés par l'épanouissement du marché de bovidés et habitués à la

pratique de l'agriculture, les Antaisaka, Betsileo et Merina qui sont des migrants occupent

les basses plaines propices à la riziculture. Certains d'entre eux pratiquent la pêche et le

commerce en association avec les indo- pakistanais ;

Les chinois sont attirés par le secteur pêche surtout dans le district Maintirano ;



Le rôle des immigrés en général a été déterminant dans le développement agricole de la

région de Morondava, mais l’installation des Antandroy (district de Morondava et de Belo-sur-

Tsiribihina) est une véritable catastrophe pour le patrimoine forestier qui disparaît avec la culture

sur brûlis (Hatsake) du maïs entre autres.

A part quelques rares exceptions, les différentes ethnies cohabitent dans un même village et

certaines valeurs assurent cette cohésion. On peut citer notamment : l’entraide, le culte des

ancêtres, les traditions communes, le respect des Vieux (Ray aman-dReny)… Parfois cette cohésion

s’effrite à cause des conflits fonciers qui commencent à naître dans la région entre les autochtones

et les nouveaux immigrants.



Chapitre II-APERÇU GEOLOGIQUE [3] [4]

II-1-Traits physiques généraux

Au nord de Morafenobe, les affluents du Manambao et de la Bekolosy attaquent le plateau

gréseux drainé par la Mitsiotaka et l’altitude s’abaisse. Au Sud, le relief est mou avec des hauteurs

de 300 à 350 mètres, les vallées principales s’étalent entre 150 et 250 mètres. Deux petites lignes

de crêtes, subméridiennes, légèrement surélevées se succèdent d’Est en Ouest, la première

marquant le contact Isalo-Sakamena, la seconde marquant la limite ouest de la dépression argilo-

gréseuse de l’Isalo.

Entre Bongolava et Beramaraha, la zone déprimée du Karroo, large seulement d’une vingtaine de

kilomètres sur la parallèle d’Itondy où elle constitue un couloir que le Manambolo traverse entre

100 et 60 mètres d’altitude, s’ouvre largement vers le Nord où elle atteint une largeur de près de

100 kilomètres sur la parallèle de Morafenobe pour déborder encore à l’Est, vers le détroit de

Manerinerina.

La Sakamena forme un plateau à pente douce vers l’Ouest dans la zone Itondy-Ankavandra. A ce

plateau généralement recouvert de carapace sableuse et entaillé de ravins profonds succède vers

le Nord une série de dépressions avec lacs et marécages comportant, entre autres, la plaine

alluviale du Manambolo.

L’Isalo à un relief plus découpé. Sa base est constituée de grès grossiers et forme une ligne de

reliefs assez élevée et uniforme, entaillée de gorges profondes (Itondy, Beimiha, Tsitakompy) et

séparée de la Sakamena par une falaise longeant sur une longue distance la rive droite du

Manambolo, avant que celui-ci la traverse au sud-ouest d’Ankavandra. Le fond d’Isalo est occupé

par des plaines marécageuses et de nombreux lacs. Un long chapelet s’étend entre Betsipolitra et

Maroboaly. Enfin, entre cette dernière zone et le pied du Bemaraha s’effile une dernière

dépression occupée par la forêt, particulièrement développée entre le Manambolo au Sud et la

cuvette de Tsiandro au Nord.

Le plateau du Bemaraha, essentiellement calcaire, large d’une trentaine de kilomètres à la

traversée du Manambolo, diminue brusquement de largeur au nord de la Namela et jusqu’au

Manambao. Ce n’est qu’au sud de la Namela qu’il correspond à une surface structurale s’abaissant

lentement vers le Sud-Ouest.



La dépression karroo, dépression argilo-gréseuse, fait suite à celle d’Ankavandra. Elle est limitée à

l’Est par l’escarpement du massif cristallin et, à l’Ouest par la falaise du Bemaraha. Sa largeur est

de 16 kilomètres à la parallèle de Miandrivazo. Elle correspond à la région naturelle du Betsiriry,

riche en plaines alluviales et en marais.

Dans le plateau Bemaraha-Besabora, sa falaise orientale s’allonge régulièrement avec puissance

entre Manambolo et Tsiribihina, s’élevant de 600 mètres au Manambolo jusqu’à 665 mètres à

Panketohy (Amanarivoka) pour s’abaisser ensuite à 300 mètres à la Tsiribihina. Elle se poursuit au

Sud mais se termine à l’Andafia sur la route Malaimbandy-Morondava. Le plateau calcaire du

Bemaraha se poursuit entre Manambolo et Tsiribihina avec une largeur de 20 à 30 kilomètres. Au

sud de la Tsiribihina, une bande gréseuse s’intercale au milieu des calcaires qui va s’élargir au Sud,

vers la parallèle 660 jusqu’à remplacer les calcaires et constituer le plateau du Besabora. Les

calcaires ne subsistent qu’à l’Est où ils forment une mince bande marquant un léger relief au-

dessus de l’Isalo.

Le plateau gréseux du crétacé moyen se trouve entre Manambolo et Tsiribihina où il fait suite aux

grès rouges et marnes d’Antsalova, ce plateau prend de l’importance au sud de la Tsiribihina sous

le nom de plateau de Tsiandava. Sur la parallèle 670, il atteint une largeur de 30 kilomètres. Il est

bordé à l’Est par une haute cuesta qui domine de 200 à 300 mètres les plaines de l’Est. La série

gréseuse du plateau de Tsiandava est essentiellement constituée de grès grossiers mal consolidés,

à stratification entrecroisée, très perméables et comportant des bancs de grès très ferrugineux

indurés et de rares niveaux argileux. L’épaisseur de ces grès atteint 300 mètres au signal Solelaka

sur X 683 et 250 mètres au Tsiandava.

Au plateau gréseux du Crétacé Moyen fait suite à l’Est une dépression du Sénonien Inférieur.

Drainée par l’Ampolipoly au nord de la Tsiribihina, cette dépression comporte quelques lambeaux

de coulées basaltiques et est largement recouverte d’alluvions et de grands lacs au voisinage de la

Tsiribihina. Elle est bordée à l’Ouest par la cuesta du Campanien Supérieur continental, très

accusée entre le lac Hima et Antsirasira.

Le revers de la cuesta campanienne est constitué par un plateau sableux couvert de forêt qui

s’abaisse doucement vers l’Ouest avec, quelques buttes correspondant aux affleurements de

l’Eocène, puis passe à la zone côtière proprement dite recouverte de carapace sableuse et de

forêts. La forêt de caractère tropophile est une haute futaie dense et difficilement pénétrable avec

grands baobabs et nombreuses clairières humides en saison des pluies avec étangs à nénuphars ;



elle est malheureusement attaquée par des brûlis pour cultures éphémères de maïs. La plaine

côtière s’élargit considérablement à l’est de Morondava pour former la grande plaine de Mahabo

traversée par les larges bandes des alluvions de la Morondava et de l’Andranomena. Les alluvions

de la Morondava sont irriguées par un système de canaux partant de Dabara.

II-2-Stratigraphie

II-2-1-Sakamena

La série sédimentaire débute à la base du Permien Supérieur avec la Sakamena transgressive sur le

socle cristallin. Le groupe, à faciès schisteux prédominant montre une épaisseur croissante qui, de

200 à 250 mètres à Beravina, passe à plus de 700 mètres à Ankavandra. La partie inférieure

renferme une flore à Glossopteris. La partie moyenne est riche en plaquettes calcaires cône-in-

cône avec des niveaux à Esthéries et Mytilus. La partie supérieure argilo-gréseuse renferme des

miches calcaires et des niveaux à Esthérie. L’ensemble du groupe présente un faciès mixte, surtout

continental mais avec des intercalations marines ou lagunaires parfois importantes.

II-2-2-Isalo

Le groupe de l’Isalo, légèrement discordant sur la Sakamena, a une épaisseur totale d’environ 2

600 mètres. La partie inférieure est constituée de grès grossiers avec conglomérats. La partie

moyenne débute par un horizon à Spongiaires suivi de grès et d’argiles à grands Bois silicifiés,

dents de Ceratoclus, imprégnations de bitume. La partie supérieure, surtout gréseuse contient

quelque restes de Phytosaurides. A l’exception du niveau à Spongiaires, le groupe est à faciès

exclusivement continental.

II-2-3-Jurassique Moyen

Le Jurassique moyen, essentiellement calcaire, a une épaisseur d’environ 600 mètres, constante

du Nord au Sud. Il comporte à la base des calcaires dolomitiques puis un gros ensemble de

calcaires variés avec calcaires oolithiques et pisolitiques à débris, formations récifales, sans

Ammonites. La base, transgressive sur les grès de l’Isalo est rapportée au Bajocien mais n’a pas

fourni de faune caractéristique. La partie supérieure montre des formes bathoniennes

(Brachiopodes et Echinides).

II-2-4-Jurassique Supérieur

Le Jurassique Supérieur ne présente que des affleurements localisés. Une mince bande callovienne

s’allonge au contact des calcaires bathoniens à l’est d’Antsalova ; avec une épaisseur d’une



cinquantaine de mètres, elle renferme des marno-calcaires et marnes à Macrocephalites puis des

argiles à pyriteux. Une lacune correspond à l’Oxfordien et à l’Argovien. La série reprend à

Antsalova avec 100 mètres de grès, calcaires et argiles très glauconieux à faunes kimméridgiennes

et tithoniques.

II-2-5-Crétacé Inférieur

Le Crétacé Inférieur est complet dans la région d’Antsalova où il constitue la formation dite des

marnes à Duvalia. Cette formation, épaisse de 200 mètres, débute au Berriasien et renferme

successivement des faunes valanginiennes, hauteriviennes, barrémiennes et aptiennes. Au nord-

est de Maintirano, les marnes à Duvalia apparaissent localement dans l’anticlinal d’Andrafiavelo

au milieu des grès du Crétacé Moyen.

II-2-6-Le Crétacé Moyen

Dans l’anticlinal d’Andrafiavelo, le Crétacé Moyen, toujours continental gréseux n’a que 20 à 40

mètres d’épaisseur. Après le Crétacé Moyen, des manifestations volcaniques et subvolcaniques

importantes se sont produites donnant d’une part des intrusions microgranitiques (Andrafiavelo),

des filons de dolérite et des épanchements basaltiques puis rhyolitiques, les basaltes étant très

largement prédominants.

II-3-Tectonique

Les connaissances tectoniques sur la région Manambao et Manambolo résultent de la géologie de

terrain, d’investigations géophysiques et de quelques sondages. Dans l’ensemble, on constate un

vaste monoclinal Ouest recoupé par plusieurs accidents qui déterminent des fosses, des vallées,

des horsts et de grosses intrusions basiques. La région d’Ankilizato montre des compartiments

failles à pendage Est.

On peut distinguer d’Est en Ouest:

La bordure du socle cristallin, fréquemment faillée. Un axe Nord-Nord-Ouest-Sud-Sud-Est,

prolonge l’escarpement du Bongolava pour aller rejoindre l’axe cristallin Bekodoka-

Ambohipaky du Cap Saint-André ;

La fosse interne du Karroo Ankavandra-Morafenobe qui s’enfonce très rapidement par

paliers successifs à partir du cristallin et s’approfondit vers le Sud avec 3 500 mètres au

sud-est de Maroaboaly, 6 000 mètres au sud-ouest d’Ankavandra pour s’élargir dans la

fosse Est-Ouest Itondy-Bebozaka, profonde de 4 à 6 000 mètres. Un seuil Est-Ouest se



dresse dans cette fosse au sud-ouest de Beravina et un axe haut, plus important, Est-

Ouest, interrompt sa continuité à l’ouest d’Ankavandra ;

Le horst du Tsimiroro limite la fosse interne entre les parallèles X 900 et X 850, relayé au

Sud- Ouest par le horst de Maroaboaly. Le flanc est du Tsimiroro forme un grand abrupt,

s’élevant brusquement de 2 000 à 800 mètres. Sur le flanc Ouest, la flexure de Folakara

amorce une descente douce vers l’Ouest, localement interrompue par l‘anticlinal de

Tsianaloka qui ne constitue qu'un accident mineur. Vers le Nord, l’axe haut du Tsimiroro

est relayé par l’axe anticlinal du Fonjay faisant réapparaître la Sakamena au milieu de

l'Isalo ;

La large vallée Betaboara-Ampiketra-Tsianaloka, qui débute dans le monoclinal côtier du

nord Ranobe, passe entre les axes anticlinaux d’Andrafiavelo et du Fonjay pour s'étendre

entre la Bemarivo et la falaise est du Bemaraha jusqu’au sud de Tsianaloka ;

L’anticlinal d’Andrafiavelo à cœur intrusif de microgranite qui flanque à l’Est la grosse

anomalie lourde de Mahakenda ;

L’axe haut de la lisière ouest de l’Antsingy, de l’est de Bekopaka jusque vers Antsalova ;

Le plateau côtier, dessinant un monoclinal mal connu entre Manambao et Demoka, qui se

creuse au sud d’Antsalova d’une cuvette subméridienne prenant une grosse importance

dès le sud du Manambolo ;

Dans la région de Beravina, le contact socle-sédimentaire est normal mais une faille dans la

Sakamena fait disparaître la partie moyenne de l’étage. Au sud de Beravina, entre les parallèles

875 et 860, la Sakamena disparaît brusquement et l’Isalo vient au contact du socle. L’allure

rectiligne du contact et de la falaise du Bongolava suggère une faille.

Au nord de Soaloka, un faisceau de failles en gradins, de faible rejet est relayé à l’Ouest par une

faille plus importante affectant le sédimentaire où le rejet peut atteindre 300 mètres au contact

des Sakamena Inférieure et Supérieure, la partie médiane étant escamotée. A l’ouest de Soaloka,

la petite structure d’Ambalarano est affectée d’une fracture à faible rejet sur son flanc Est.

Dans la région d’Ankavandra, le contact au socle est généralement normal mais faillé à l’est de la

ville. Au nord, une faille affecte la Sakamena. Les pendages, parfois forts près du socle,

s’amortissent à l’Ouest.



Le secteur d’Itondy est affecté par un complexe de fractures, et la Sakamena Supérieure vient au

contact du socle à l’est de la ville. Vers le Nord, la faille d’Itondy augmente son rejet qui passe de

50 mètres en amont d’Andafia.

Dans l’Isalo, les failles sont moins nombreuses que dans la Sakamena. Les horsts de Tsimiroro et

de Maroaboaly forment les accidents majeurs avec fortes pentes à l’Est. La flexure de Folakara

borde à l’Ouest, l’axe du Tsimiroro. A l’ouest du Tsimiroro, une faille d’au moins 100 mètres de

rejet fait disparaître les grès d’Andrakaraka. Plus au Nord, les failles de Bekodoka Nord et Sud, à

regard Est ont des rejets de 100 à 150 mètres. Au sud-est du Fonjay, les deux gros dykes de

l’Antetezambato et du Maroloha limitent un horst de Sakamena avec rejet d’au moins 100 mètres.

La cuvette cryptovolcanique d’Antanandava, située à 14 kilomètres au nord-ouest de Morafenobe,

cette cuvette présente un remarquable exemple de structure cryptovolcanique due à une

subsidence en chaudron. Cette cuvette permet de voir l’extension de la transgression des calcaires

du Jurassique Moyen et l’étendue du recouvrement continental du Crétacé Moyen.

La tectonique du Plateau de Bemaraha a surtout été mise en évidence par photogéologie et un

certain nombre de fractures ont été repérées. Dans la zone nord du Kimanambolo où la largeur

d’affleurement est réduite, les pendages Ouest sont fortement accusés ; le plateau proprement dit

disparaît pour faire place à l’Antsingy rocheux et karstique. Au Sud, les pendages sont beaucoup

plus faibles et les calcaires qui s’étaient largement déterminants un plateau à l’Est et l’Antsingy à

l’Ouest. Les cuvettes d’Alange, de Tsiandro et de Cadra correspondent à des boutonnières

d’érosion faisant apparaître l’Isalo et non à des dômes structuraux. Une petite structure est

signalée à Antsahopa à 30 kilomètres au nord-est de Bekopaka, en relation avec une intrusion

basique.

La bordure ouest de l’Antsingy est fortement faillée surtout au sud d’Antsalova. La faille principale

de Bekopaka s’accompagne d’un faisceau de fractures avec recoupements obliques délimitant de

petits horsts et fossés.

L’anticlinal d’Andrafiavelo à cœur de microgranite intrusif fait réapparaître les marnes à Duvalia et

les grès du Crétacé Moyen très loin de leur aire normale d’affleurement, au-dessous des coulées

basaltiques. La transgression campanienne s’est avancée et a même débordé l’axe anticlinal dont

la retombée Ouest n’est pas précisée.



.

Figure 2: Coupe structurale du Bassin de Morondava

Source : Géologie de Madagascar H.Baiserie [4]



Figure 3: Coupes structurales du Bassin de Morondava Nord

Source : Géologie de Madagascar H. Baiserie [4]



II-4-Ressources pétrolières

II-4-1-Les travaux de géologie appliquée ont surtout porté sur la recherche du pétrole.

Entre 1909 et 1919, 5 200 mètres furent forés sans résultats auprès des indices de grès bitumineux

et sans études géologiques. En 1929, à la suite de la découverte de l’anticlinal d’Andrafiavelo deux

sondages furent exécutés qui tombèrent sur un massif microgranitique perçant le Jurassique

Moyen. C’est à partir de 1932 que des études systématiques furent entreprises par le Syndicat

d‘Etudes et de Recherches Pétrolières (SERP) auquel succéda la Société des Pétroles de

Madagascar (SPM). Les premiers sondages, entre 1934 et 1939 furent implantés à partir du levé

d’une carte structurale dans la région de Folakara ; ils montrèrent des grès imprégnés de bitume

lourd avec quelques indices d’huile légère.

C’est en 1959 après une étude générale tant géologique que géophysique, que la SPM entreprit de

nouvelles investigations dans la région de Folakara, sur le haut fond du Tsimiroro déjà reconnu en

1937.

Le sondage BLT 1 de Belinta (1959) avait pour but de reconnaître l’existence possible de la

Sakamena et de ses réservoirs sur le flanc ouest du haut fond à 12 kilomètres à l’ouest du sondage

du Tsimiroro où le socle avait été touché sous l’Isalo, à 880 mètres. Ce nouveau sondage rencontra

le socle à 2 500 mètres après avoir traversé l’lsalo et la Sakamena. L’Isalo est envahi d’eau douce

et la Sakamena ne présente des réservoirs qu’à son sommet avec des eaux salées ; aucun indice

important n’a été rencontré. Un autre sondage BLT 2, sur le flanc Est du haut fond, a été arrêté à 2

513 mètres dans la Sakamena supérieure sans avoir rencontré d’indices d’huile ; il a montré un

approfondissement important du socle sur le versant Est (plus de 1 600 mètres en 2,5 kilomètres).

Des réservoirs abondants à eau douce ont été traversés jusqu’à 1 200 mètres puis à eaux salées

jusqu’à 2 211 mètres ; ils sont pratiquement absents ensuite. Un troisième sondage BLT 3 fut

encore entrepris sur le versant Ouest ; il traversa l’Isalo II, l’Isalo I puis la Sakamena et toucha le

socle à 1 191 mètres. Tous les réservoirs étaient envahis par des eaux douces ou très peu salées ;

un peu de bitume sec se trouvait dans la Sakamena.

Ces sondages montrèrent que le Tsimiroro se présentait comme un horst, limité à l’Est par une

faille importante et un flanc abrupt tandis que l’autre versant plonge doucement vers l’Ouest. Vers

l’Ouest, l’Isalo I repose en discordance sur la Sakamena Moyenne, vers l’Est sur la Sakamena

Inférieure et enfin sur le socle au sommet de la structure. L’intérêt pétrolier est médiocre d’autant

plus qu’aucun indice vif n’a été trouvé.



Une autre structure, plus profondément enterrée que celle du Tsimiroro, avait été décelée par

géophysique plus au Sud, dans la zone des grès bitumeux de Maroboaly. Le sondage MRB, partant

dans la base de l’Isalo II a traversé l’Isalo I puis les trois étages de la Sakamena pour toucher le

socle à 1 972 mètres. L’Isalo II renferme du bitume asphaltique et tout le faciès Isalo montre des

magasins abondants remplis d’eau douce ou très peu salée. La Sakamena Moyenne forme une

bonne couverture et la Sakamena Inférieure renferme des indices d’huile légère. Toutefois, aucun

test n’a fourni de débit ni même d’indice. L’alternance des faciès se présentait ici dans de bonnes

conditions mais le faciès compact de la Sakamena inférieure n’était pas favorable à l’existence de

réservoirs, aussi la structure a été abandonnée.

II-4-2-Huile Lourde

Les premiers sondages du Tsimiroro de 1937 avaient montré vers 186-250 mètres des horizons de

grès fortement imprégnés d’huile lourde. En 1947, le Service des Mines reprit des travaux en vue

d’obtenir du bitume routier. Des sondages avec puisage à la cuillère donnèrent de faibles

productions journalières ne dépassant pas 300 à 350 litres. Un puits de section carrée (2,20 x 2,20

m), commencé en 1948 fut arrêté à 145 mètres. Une couche imprégnée fut traversée entre 126 et

135 mètres dans laquelle fut creusée une galerie de 32 mètres. En un mois il ne fut retiré que 650

litres d’huile et les travaux furent abandonnés. En 2004 Madagascar oil reprit le travail à Tsimiroro

et procède à une production d’huile lourde par la méthode d’injection de vapeur d’eau.

Madagascar Oil envisagera en 2015 une production de 1 000 barils par jour d’huile lourde.

II-4-3-Grès bitumineux

Quelques indices de grès bitumineux sont connus dans l’Isalo de la région de Miandrivazo. Les

investigations du SERP puis de la SPM n’ont pas conduit à la découverte de zones favorables pour

sondages. La géophysique montre un enfoncement très rapide à partir du socle cristallin et une

très large fosse profonde qui ne se relève que dans la zone côtière de Belo-sur-Tsiribihina.

Entre 2008 à 2011, TOTAL effectuent des travaux de recherche pour l’exploitation de grès

bitumineux à Bemolanga, la société TOTAL effectuent des forages de 138 puits miniers et des

études en laboratoire.



Figure 4: Schéma structural de Bemolanga et Tsimiroro

Source : Géologie de Madagascar H.Baiserie [4]

Bemolanga Tsimiroro



II-5- Paramètres physiques

Durant le forage d’un puits, les pressions de toutes les formations traversées peuvent changer de

grandeur suivant leurs profondeurs, l’endroit et la proximité d’une autre structure. Afin de

comprendre la nature, l'ampleur et l'origine des pressions de formation, il est nécessaire de

définir et d’expliquer des concepts de base de pression de puits.

II-5-1-La pression des pores

La pression de pore est définie comme la pression agissant sur les fluides dans les pores de la

roche. Selon l’importance de la pression des pores, elle peut être normale, anormale ou inférieure

à la normale. Elle est donnée par la formule :

p pP g H 1 1

pg : Gradient des pores (psi/ft)

H : Profondeur (ft)

III-5-1-1-Pression normale des pores

La pression des pores normale n’est pas une constante mais elle dépend de la salinité de l’eau de

formation qu’il recouvre. Le gradient des pores normaux est au voisinage du gradient de pression

d’eau salée de 100 000 ppm qui vaut pg = 0,465 psi/ft.

II-5-1-2-Pression de pore anormale

La pression des pores anormale est définie comme la pression hydrostatique normale plus une

quantité supplémentaire de pression. La cause de cette pression des pores anormale est attribuée

à une combinaison de divers changements géologiques, géochimiques, géothermiques et

mécaniques. Ces causes peuvent être récapitulées comme :

Les effets positionnels ;

Le processus de diagenèse ;

Les effets tectoniques ;

Les causes structurales ;

Les effets thermodynamiques ;



II-5-1-3-Pression des pores inferieure à la normale

La pression des pores inferieure à la normale est définie comme la pression de formation

inferieure à la pression hydrostatique de l’eau de formation à une profondeur donnée. La pression

des pores inferieure à la normale est moins fréquente que la pression des pores anormale et est

souvent développée après que la formation soit déposée. La pression des pores inferieure à la

normale peut avoir des causes normales liées à l'histoire stratigraphique, tectonique et

géochimique d’un secteur où ont pu avoir été provoquées artificiellement par la production des

fluides de réservoir.

II-5-2-La pression de charge lithologique

C’est la composante attribuée à la charge exercée par la colonne de roches situées au-dessus du

point considéré, de par leur poids. Une évaluation simpliste considère la densité moyenne de

toutes les roches sus-jacentes qui est égale à r =22,5 ppg. La pression de charge lithologique est

donc donnée par la relation :

l lP g H 1 2

Avec 0.052l rg (psi/ft)

lP : Pression de charge lithologique

lg : Gradient de charge lithologique

H : Profondeur (ft)

r : Densité moyenne de la roche 22,5 ppg

II-5-3-La pression de fracturation

La pression de fracturation est la pression que la roche peut supporter sans se fracturer. Elle est

donnée par la formule :

F FP g H 1 3

fg : Gradient de pression de fracturation

H : Profondeur

Plusieurs méthodes sont élaborées pour déterminer le gradient de pression de fracturation mais

dans ce mémoire nous utilisons la méthode de Daines qui a pour expression :

1 2

1 1f l p

v vg g g

v v

1 4



fg : Gradient de pression de fracturation

v : Coefficient de poisson 0,2815

lg : Gradient de charge lithologique

pg : Gradient de pression des pores



Partie II : FORAGE ET EXPLORATION PETROLIERE

Chapitre III : FORAGE PETROLIER

Chapitre IV : EXPLORATION PETROLIER

Chapitre V : FORAGE D’EXPLORATION

Chapitre VI : LE PROSPECT A EXPLORER



Chapitre III-FORAGE PETROLIER [8] [10] [11] [20]

III-1-Généralités sur le forage

En 1889, Le Colonel Drake venait d'entrer dans l'histoire de l'exploration pétrolière avec un puits

de 21,18 mètres foré à Titusville (Pennsylvanie, Etats-Unis). Cet événement a marqué le début

industriel du forage pétrolier même si auparavant des puits ont été forés pour la production d’eau,

de saumures et déjà du naphte utilisé pour le calfatage, l’éclairage ou la médecine.

A l’époque, la technique de forage utilisée était le forage par battage : un outil massif comparable

au ciseau des sculpteurs, fixé au bout d'une tige lourde (masse-tige), elle-même suspendue à un

balancier, tombait sous son propre poids et débitait la roche en éclats. Le balancier était animé par

l’action de l’homme ou de l’animal puis au XIXe siècle par la machine à vapeur. Le plus profond

forage par battage était de 2 250 m (1918). De nos jours, cette technique est encore utilisée pour

le forage d'eau de faible profondeur.

Par ailleurs, au début du même siècle, dans le champ de Spindeltop (Texas), Antony Lucas

démontra au monde entier une autre technique plus efficace « le forage Rotary » (une

combinaison d'un outil rotatif et l’injection continue de boue). Depuis, cette technique nettement

plus améliorée est universellement utilisée.

III -2-Campagne de forage

III-2-1-Mobilisation

III -2-1-1-Préparation du chantier

Les travaux de construction liés à la préparation des routes d'accès, du campement et des

installations de forage sont considérés comme des activités de préparation du chantier.

L’aménagement du site nécessite principalement :

L’ouverture d’une piste pour permettre l’acheminement de l’appareil de forage et des

différents équipements au site du forage ;

L’installation de panneaux de signalisation pour faciliter l’accès au site ;

Le nivellement et compactage du site de forage ;

La construction d’une réserve d’eau de quelques milliers de m3 de capacité, munie d’une

membrane d’étanchéité en polyester ;

La construction d’un bourbier de quelques milliers de m3 de capacité et la pose d’une



membrane d’étanchéité en polyester ;

La construction d’une dalle bétonnée pour servir d’assise aux équipements de forage ;

La construction de rigoles autour de la sonde, des pompes et des bacs à boue pour

collecter les eaux de lavage, les éventuelles fuites d’huiles et des fluides de forage qui

seront canalisés vers un puisard de récupération ;

Les puisards sont nécessaires pour les opérations de forage puisqu'ils retiennent les fluides de

forage usés et les déblais de forage. Il est prévu de mettre en place les trois puisards suivants:

Puisard pour fluides de forage servant à recueillir les déblais dans le chantier de

forage.

Puisard pour eaux usées servant à recevoir les eaux noires et grises dans le

campement.

Puisard servant à recevoir le pétrole brut ou l'eau de formation pendant la

durée de l’essai du puits.

Canaux servant à acheminer les fluides vers les puisards.

La construction et l’aménagement d’un camp pour l’hébergement du personnel de

chantier (dortoirs, restaurant, cuisine, douches, toilettes, etc….) ;

Le campement, les bureaux et l'hébergement du personnel seront prévus par l'entreprise de

forage. Il sera entouré, sur le périmètre, d'une clôture en treillis métallique. Un poste de contrôle

sera situé le long de la route d'accès à l'entrée du chantier de forage

La construction en béton de fosses septiques étanche de plusieurs m3 pour la collecte des

eaux ménagères;

L’éclairage du chantier de forage ;

Pour permettre la continuité des opérations durant la période de forage, des dispositifs seront

utilisés pour diriger la lumière vers les opérations et limiter la pollution lumineuse. Une lumière

rouge de puissance non définie sera placée à la tête du mat pour indiquer sa position en vue de

préserver la sécurité.

III -2-1-2-Equipement du chantier de forage

Les équipements du chantier de forage seront constitués essentiellement :

De l’appareil de forage ;

Des équipements auxiliaires de forage ;

Des bacs de préparation et de stockage ;



Des réservoirs de stockage de gasoil ;

Des ateliers d’entretien ;

Des containers magasin ;

Des groupes électrogènes;

Des roulottes (bureaux, cuisines, dortoirs, etc…) ;

III -2-1-3-Appareil de forage

Les caractéristiques de l’appareil de forage sont les suivantes :

Capacité de forage ;

Mat : hauteur de la pyramide ; capacité de charge du crochet ;

Treuil ;

Obturateur de puits (BOP) ;

Générateurs électriques ;

Pompe à boue ;

Bacs à boue ;

Bac d’eau douce ;

Citerne de stockage de gasoil ;

III-2-1-4-Moyens humains

A proximité du site de forage est aménagé un camp pour l’installation de l’équipe de travail. Les

locaux sont pourvus d’installations sanitaires, de réserve d’eau potable suffisante ainsi que des

moyens appropriés de stockage de vivres, de climatisation et d’éclairage.

III-2-1-5 Utilités

Eau

L’opération de forage nécessite une quantité d’eau suffisante. Ce besoin est estimé à plus de 100

m3/jour. Cette eau sera approvisionnée à partir de puits voisins. La compagnie pétrolière doit

obtenir l’aval de l’autorité compétente pour l’utilisation de ses puits d’eau durant toute la période

de forage.

Energie

Plusieurs groupes électrogènes autonomes assurent les besoins en électricité des unités de forage

et des quartiers d’habitation. Ces groupes peuvent consommer jusqu’à des dizaines de m3 de

gazole par jour.



III-2-2- Abandon du chantier

III -2-2-1-Abandon du puits

En cas d’abandon de puits, la section de production n’est pas tubée. Un bouchon en ciment est

placé dans la section en découvert pour empêcher d’affecter les eaux de formation. Un couvercle

est soudé sur la tête de puits pour la sécuriser et empêcher que rien ne puisse y tomber, parce

que la réouverture du puits pourrait être possible par un opérateur ou par le gouvernement pour

réaliser d'autres essais géologiques dans le futur.

III -2-2-2-Démantèlement du chantier

Le démantèlement du chantier se fera sur une période suffisante. Tous les matériels utilisés pour

le programme de forage seront enlevés du chantier, les puisards ainsi vidés de leur contenu seront

remblayés avec les matériaux de surface, la plate-forme cimentée de forage est laissée en place,

conformément aux normes pratiques normales dans l'industrie du pétrole. Le chantier de forage

est alors nettoyé et remis dans son état initial conformément à la législation concernant

l'environnement.

III -2-2-3-Elimination des déchets solides

Les déchets solides seront enfouis à une grande profondeur ou bien incinérés conformément aux

pratiques normales dans l'industrie du pétrole.

III-2-2-4-Abandon des puisards

Le fluide de forage sera versé dans des puisards. Ceux-ci seront alors remblayés et le sol sera

nivelé.

III-2-3-Equipement de communication et de sécurité

Il est nécessaire de prévoir les équipements de communication et de sécurité qui seront utilisés

pendant le déroulement d’une campagne de forage.

Equipements de communication ;

Téléphones mobiles ;

Téléphones satellitaires ;

Télécopieurs ;

Equipements de sécurité ;



Equipements de protection individuelle (EPI) : salopettes, bottes à bout en acier, casques

durs, appareils respiratoires, lunettes de protection, gants, etc ;

Des trousses de premiers secours et des extincteurs seront impérativement fournis et

utilisés selon les normes reconnues pour ce genre d'opérations ;

III -2-4-Plan d’hygiène, sécurité et environnement(HSE)

Le plan couvre la santé et les soins médicaux, la gestion des lieux de travail et des aspects HSE, les

plans d'intervention d'urgence et l'état d'alerte préventive. On retrouvera également un plan de

gestion 'environnementale et un plan de gestion des déchets, mis au point pour le programme de

forage. Ces plans représentent des éléments importants du processus de gestion sociale et de

l'environnement pour la mise en œuvre des engagements pris dans l'EIE concernant la gestion de

l'environnement et la gestion socio-économique. Ces plans devront être soumis à l’Administration

pour approbation avant le début des opérations.

III -3-Technique du forage rotary

III -3-1-Principe général

La méthode Rotary consiste à utiliser des trépans à dents type tricône ou des trépans monoblocs

comme les outils diamant ou PDC, sur lesquels on applique une force procurée par un poids tout

en les entraînant en rotation. L'avantage de cette technique est de pouvoir injecter en continu un

fluide au niveau de l’outil destructif pour évacuer les débris hors du trou grâce au courant

ascensionnel de ce fluide vers la surface.



Figure 5: Forage rotary

Source: Applied drilling engineering [18]

L’appareil de forage Rotary est l'appareillage nécessaire à la réalisation des trois fonctions

suivantes :

Ce sont les masses-tiges qui, vissées au-dessus de l'outil, prolongées jusqu'en surface par

des tiges, constituent la garniture de forage. Elle est mise en rotation dans son ensemble

grâce à la table de rotation et par l'intermédiaire de la tige d’entraînement. La totalité de la

garniture de forage est percée d’un trou central afin de canaliser le fluide de forage vers

l'outil. La tête d'injection doit couronner la tige d'entraînement et permettre la liaison

entre la conduite de refoulement des pompes de forage et l'intérieur de la garniture. Un

appareil de levage est nécessaire pour soutenir le poids de la garniture et manœuvrer

celle-ci : c'est le rôle du derrick, du crochet de forage et du treuil.

L'appareil de forage est complété d’une installation nécessaire aux traitements du fluide de

retour en surface, d'une aire de stockage de matériels tubulaires et des abris de chantier

ainsi que des bureaux.

Au cours du forage, le puits est régulièrement tubé et cimenté. Le diamètre décroît chaque

fois qu’on change de section.



III -3-2-Paramètres de forage

III -3-2-1-Paramètres mécaniques

Les avancements du forage varient de quelques dizaines de centimètres par heure à 100 mètres

par heure. Ceci est dû à la variété de dureté des terrains à traverser. Ainsi, avec une telle

différence, les outils seront utilisés selon des principes différents.

a- Choix de l'outil

Avec la variété de dureté et la variété de type d’outils, il est difficile d’estimer l’outil idéal pour un

terrain que l’on va traverser. Dans les forages d'exploration, le terrain est un facteur inconnu et les

variations souvent brusques qu'il présente ne permettent pas d'adapter parfaitement l’outil à la

roche.

Sur ce point, une collaboration avec un géologue est nécessaire. Le géologue est seul compétent

pour expliquer tout changement de terrain et aussi d’envisager la nature et l’épaisseur de la

nouvelle formation. Néanmoins, les précisions dépendent des outils.

b-Poids sur l'outil

Les études en laboratoire et les essais effectués sur chantier ont montré que si la vitesse de

rotation est constante et qu’on augmente le poids appliqué sur l’outil, la vitesse d’avancement

augmente aussi.

La règle de base est d’utiliser une tonne de poids par pouce de diamètre d’outil dans les terrains

tendres et trois tonnes dans les terrains durs. La vitesse d’avancement peut atteindre un

maximum si le poids appliqué à l'outil atteint la charge limite qui fait pénétrer entièrement une

dent dans la formation. Au-delà de cette charge limite, la durée de vie de l’outil diminue sans

accroissement de la vitesse d’avancement. En plus de cette charge limite, le poids sur un outil est

limité par sa construction même, c'est-à-dire par son type :

Un outil pour terrain tendre, ayant les dents longues acceptant des charges plus faibles ;

Un outil pour terrain dur ayant des dents courtes, les paliers sont plus conséquents et

acceptent de fortes charges ;

Le poids sur l’outil peut également être limité par le poids des masses-tiges utilisées. Si l’on

applique sur l’outil un poids plus élevé que celui qui est disponible en masses-tiges. On risque :

Le flambage et la rupture des tiges, la déstabilisation des formations tendre ;

La déviation dans les formations à fort pendage ;



c-Vitesse de rotation

La vitesse de rotation peut être limitée :

Par les vibrations du train de tiges (phénomène de résonance qui peut être la cause de

fatigues et de ruptures) ;

Par certains types d'outils (à dents serties) qui travaillent par broyage, le facteur poids est

plus important; une vitesse de rotation excessive entraînerait une diminution de la vitesse

d'avancement ainsi que la détérioration des dents en carbure de tungstène ;

Par les frottements en forage dévié ;

III -3-2-2- Paramètres hydrauliques

a - Débit

Comme on vient de voir, la vitesse d’avancement augmente en rapport au poids que l’on met sur

l’outil. Pour un débit donné, si on augmente progressivement le poids sur l'outil, il peut arriver un

moment où l'avancement n’augmente plus proportionnellement au poids et peut même diminuer

si on continue à augmenter le poids. Ce point seuil est appelé point de bourrage de l’outil.

Au-delà de ce point, le débit n’est plus suffisant pour évacuer la totalité des déblais au fur et à

mesure qu'ils sont produits par les dents de l’outil et une partie du poids mis sur l’outil est alors

supporté par les déblais.

On peut retarder l'apparition du bourrage en augmentant la vitesse de jets, ce qui permet un

meilleur nettoyage du front de taille.

b - Influence de la densité

Des essais en laboratoires ont confirmé et des applications sur terrain ont aussi montré que

l’augmentation de la densité ralentit l’avancement.

Figure 6: Influence de la pression différentielle au front de taille sur la vitesse d'avancement

Source : Forage pétrolier Jean Paul Nguyen [10]



On conçoit très bien que la roche soit plus difficile à disloquer quand la pression hydrostatique

agissant sur elle augmente.

Cette influence peut s'interpréter à travers la courbe de la figure 6 qui représente la variation de la

vitesse de pénétration en fonction de la pression différentielle.

c - Influence de la viscosité

Des essais ont mis en évidence l'influence néfaste de la viscosité sur la vitesse d'avancement. Il est

assez logique de penser que plus un liquide est visqueux plus il a des difficultés à pénétrer dans les

porosités ou les petites fractures produites par l’outil et à aider à la désagrégation de la formation.

La courbe de la figure 7 met en évidence cette influence.

Figure 7: Influence de la viscosité du fluide sur la vitesse d'avancement


d - Influence du filtrat

Cette influence est assez mal définie. Les densités et viscosités faible qui vont généralement de

pair avec un filtrat élevé, semblent plutôt à l'origine de l’amélioration des performances.

e -Influence du pourcentage d'huile dans la boue

L'expérience a montré que l'huile ajoutée à la boue augmente la vitesse d'avancement. De plus, il

y a la lubrification par l'huile.

III-3-3-Variantes du forage rotary

Dans le forage rotary, on distingue trois principales variantes d’exécution:

Le forage destructif : l’outil qui s’appelle trépan désagrège la totalité de la roche

correspondante au diamètre du trou, ceci étant donné par le diamètre de l’outil ;



Le turboforage : c’est aussi une technique destructive, sa différence avec le destructif

proprement dit est à la manière de fournir la rotation du trépan. Dans le destructif, la

rotation est imprimée à partir de la surface tandis que dans le turboforage elle est fournie

vers le fond du trou par une turbine ;

Le carottage mécanique : la désagrégation intéresse seulement la partie de la roche

correspondant à la périphérie du trou, la partie centrale étant restée intacte pour former

un échantillon de forme cylindrique appelé carotte ;

III -4-Appareil de forage

III -4-1-Classification

Les appareils de forage peuvent être classés comme suit :

Appareil léger ;

Appareil moyen ;

Appareil lourd ;

Appareil ultra lourd ;

Ces performances de profondeur se traduisent par une capacité de levage compte tenu des poids

des garnitures et des casings.

En prenant en compte les temps de manœuvre, on peut évaluer la puissance maximale que devra

développer le treuil de forage.

La puissance du treuil est donc une caractéristique primordiale pour déterminer un appareil de

forage. Pour les catégories d’appareils cités précédemment, on peut les classer selon la puissance

de levage.

Figure 8: Classification des appareils de forage

Source : Wikipédia [II]

Le tableau 9 nous montre les classifications des appareils de forage selon la capacité de levage.



Tableau 9: Classification des appareils de forage selon la capacité de levage

Léger Moyen Lourd Ultralourd

650 HP 1 300 HP 2 000 HP 3 000 HP

III-4-2- Appareil

L’appareil de forage est l’ensemble de tous les équipements nécessaires à la réalisation du travail

de forage. L’appareil de forage peut être divisé en 5 systèmes fonctionnels ; système de levage,

système de circulation, système de prévention des éruptions, système de rotation, système de

production d’énergie.

III -4-2-1-Systèmes fonctionnels

Le système fonctionnel est une partie d’un appareil de forage, peut inclure des machines,

outillages et accessoires qui travaillent ensemble pour réaliser une action bien déterminée.

a -Train de sonde

Dans la technique de forage rotary, l’outil qui travaille au fond de trou est relié avec les

équipements qui sont installés à la surface. Cette liaison est assurée par un ensemble de pièces

métalliques tubulaires qui permettent la transmission des actions nécessaires à l’outil de forage :

la fourniture du poids sur l’outil, la transmission de la rotation et la circulation de la boue. Ces

pièces de liaison forment le train de tige. Avec l’outil de forage en soi, les tiges forment le train de

sonde.

b - Outils de forage

L'outil est un élément important du forage. Si nous avions des outils qui ne s'usent pas ou qui

forent parfaitement, nous n'aurions pas besoin de maîtres sondeurs et de chefs de chantier.

Toutes les opérations pourraient être automatisées, programmées pour arrêter le trou à

la profondeur choisie. Nous n'aurions pas besoin de sondes puissantes pour réaliser des

manœuvres rapides de changement d'outil, ni d'équipes de cinq sondeurs puisque deux sont

suffisants pour les ajouts. Malheureusement, les outils s'usent, souvent trop vite, et parfois

il leur arrive des avaries. Nous avons besoin d'un homme pour reconnaître que quelque

chose ne va pas, analyser la situation et prendre une décision. Parfois l'outil convenable est

dans le puits mais au mauvais moment. Par exemple, un outil à longues dents qui était



approprié pour les formations tendres devient mauvais pour des bancs de calcaire dur ou de

grès. Une grande vitesse de rotation permet de forer rapidement dans des formations

tendres, les autres paramètres étant corrects, mais une grande vitesse de rotation provoque

des chocs très rapidement. Un outil à molettes avance plus vite qu'un outil à pastilles dans

des marnes dures mais un banc de silex détruira un outil à molettes. Le maître sondeur doit

être capable de reconnaître ces problèmes et d'agir en conséquence. Parfois le maître

sondeur et le chef de chantier doivent deviner à l'avance la formation pour avoir l'outil

approprié au bon moment.

c - Masses-tiges

Ce sont des tubes d'aciers très épais, beaucoup plus lourds que les tiges de forage. Elles sont

destinées à être utilisées en compression pour appliquer du poids sur l'outil.

Figure 9 : Masses-tiges


d - Tige de forage

Ce sont des tubes métalliques fabriqués selon les normes API. Elles sont constituées d'un corps

généralement uniforme et de 2 Tools-Joint de part et d'autre (1 Tools-Joint mâle ou PIN et 1

Tools- Joint femelle ou box). Ces Tools-Joints sont filetés de manière à ce que les tiges soient

vissées les unes sur les autres pour former un train de tiges.

Figure 10: Tiges de forage




e - Les tiges lourdes

Ce sont des tiges conçues à travailler en compression. Elles sont placées juste au-dessus des

masses-tiges et sont des tiges de transition. Elles assurent une meilleure continuité mécanique

entre ces deux éléments de la garniture afin de diminuer les concentrations de contraintes.

Celles-ci sont dues aux efforts de flexion alternée et des vibrations transversales au cours de la

rotation de la garniture.

Dans les puits verticaux, les tiges Heavy Weight au nombre de 6 à 7 sont utilisées uniquement

comme tiges de transition.

f - Tige d’entraînement

Elle assure la liaison entre la table de rotation et la garniture de forage. Elle supporte

également la charge totale de la garniture.

Ses principales fonctions sont :

Relier la tête d’injection et la dernière tige de forage ;

Transmette la rotation au train de tiges ;

Permettre le mouvement longitudinal de la garniture en maintenant la rotation ;

Conduire le fluide de forage de la tête d’injection à l’intérieur du train de tige ;

La tige d’entraînement peut être de section carrée ou hexagonale.

Figure 12: Tige d'entrainement

Figure 11: Tiges lourdes




g - Les Stabilisateurs :

Les stabilisateurs sont installés soit directement au-dessus de l'outil de forage et sont alors

appelés "near-bit" ou plus haut dans la BHA.

Différents types de stabilisateurs sont disponibles, variant essentiellement par la conception

de leurs lames :

Lames soudées ;

Lames intégrales ;

A chemise ;

A chemise non rotative ;

Les lames sont : droites, spiralées à droite et spiralées à gauche.

Figure 13: Stabilisateurs de trou


III-4-2-2-Système de circulation

Figure 14: Système de circulation de fluide de forage

Source : Applied drilling engineering [18]



La boue de forage est fabriquée dans des bassins de grande capacité. Elle est ensuite aspirée

par des pompes et refoulée dans les tiges creuses. Elle descend le long de la garniture de

forage, sort par les orifices de l’outil, remonte dans l’espace annulaire entre la garniture de

forage et le puits jusqu’en surface. Là, elle est recueillie dans un tube vertical (tube fontaine),

puis acheminée par un autre horizontal (goulotte) vers des tamis vibrants, pour être

débarrassée des déblais, avant d’être réinjectée dans le puits.

La boue, une fois refoulée doit suivre le chemin suivant :

La conduite de refoulement : juste à la sortie de la pompe, achemine la boue de la pompe

jusqu’au plancher de travail ;

Le manifold de plancher : placé sur le plancher de travail, il comporte plusieurs vannes

pour diriger la boue dans plusieurs directions ;

La colonne montante : c’est une conduite connectée au manifold de plancher et monte

tout au long du mât ;

Le flexible d’injection : qui raccorde la colonne montante au sommet des tiges ;

Le col de cygne : point de connexion du flexible d’injection à la tête d’injection ;

Figure 15: Fonction de pompage


la tête d’injection: La tête d’injection représente le mécanisme qui relie la partie mobile

d’une installation de forage à la partie fixe ;



En effet la tête d’injection qui est suspendue d’un côté au crochet de levage et de l’autre côté

vissée à la tige carrée, sert :

De palier de roulement à l’ensemble du train de tiges pendant le forage ;

A assurer le passage de la boue de forage venant d’une conduite fixe dans une conduite

animée d’un mouvement de rotation ;

Une tête d’injection comprend une partie mobile reposant par l’intermédiaire d’un

roulement à bille sur une partie fixe ;

III-4-2-3-Système de prévention des éruptions

Le système de prévention des éruptions est un ensemble d’outillages qui servent à fermer le puits

et à permettre les diverses circulations nécessaires, en vue de lutter contre les complications

éruptives. Le terme pratique et consacré pour le désigner est le BOP. Le BOP est monté à la gueule

du trou, au-dessus du dernier tubage cimenté et sûr. Les sections guide et de surface peuvent être

forées sans BOP s’ils sont peu profondes tandis qu’il est indispensable depuis la première section

technique jusqu’à la fin des travaux de forage, y compris les opérations d’investigation, de tubage,

de cimentation, de perforation et d’échantillonnage.

Les organes du BOP

Le système de prévention des éruptions est constitué par plusieurs organes destinés à fermer sur

des éléments différents. On distingue trois types d’organe :

L’organe de fermeture sur tiges qui est utilisé lorsque les complications ont lieu en

présence de train de sonde dans le trou ;

L’organe de fermeture totale qui est utilisé en l’absence de train de sonde dans le trou ;

L’organe de service qui permet une intervention rapide ;

Les différents organes sont empilés les uns sur les autres. C’est pourquoi le système est appelé

« pile BOP » (BOP stack). Pour des raisons de sécurité, le préveniteur de fermeture sur tiges est

souvent doublé.



1. Tube prolongateur 7. Organe de fermeture sur tiges inférieur 2. Goulot de sortie de boue 8. Cloche double bride 3. Organe de service 9. Tête de tubage 4. Organe de fermeture sur tiges supérieur 10. Gueule de trou 5. Organe de fermeture totale 11. Conduite arrivée pression 6. Conduite évacuation pression

Les éléments d’un organe du BOP

Du point de vue de la construction, un organe comprend un corps massif qui loge deux mâchoires

symétriques et spécifiques à la fermeture pour laquelle l’organe est destiné.

L’organe de fermeture sur tiges à ses mâchoires qui épousent la forme circulaire des tiges à

la mise en œuvre, tout en fermant l’espace annulaire ;

L’organe de fermeture totale a ses mâchoires qui obstruent complètement le trou à la mise

en œuvre ;

Figure 16: Les organes de la pile BOP

Source : Cours de forage avancé, ESPA, RAFARALAHY, 2012 [16]



Figure 17: Comparaison des systèmes de fermeture sur tiges et totale


Les commandes des mâchoires

La fermeture et l’ouverture des mâchoires sont réalisées à l’aide d’un système de commande

approprié qui peut être manuel, hydraulique ou pneumatique. Les commandes hydrauliques et

pneumatiques sont souvent doublées d’une commande manuelle en prévision de leur

disfonctionnement.

III-4-2-4-Système de levage

La fonction levage doit assurer la manœuvre de la garniture de forage jusqu'à la profondeur limite

d'utilisation de la machine dans des bonnes conditions techniques et économiques.

Pour soulever la garniture de forage (ensemble tiges, tiges lourdes, masses tiges), il faut utiliser

une grue de grande capacité qui reposent sur une substructure bien stable, car la garniture de

forage peut atteindre un poids supérieur à 200 tonnes. Cette grue est constituée :

D’un mat ;

D’un treuil ;

D’un palan comprenant les moufles fixe et mobile et le câble ;

Figure 18: Comparaison des commandes manuelle et hydraulique des mâchoires




Figure 19: Fonction de levage Figure 20: Système de levage


a - Mât de forage

Il est composé de deux montants reliés par des entretoises et des croisillons qui reposent sur une

substructure. Ils permettent de réaliser les mêmes fonctions que les tours. Leur avantage est le

gain de temps qu'ils apportent lors du montage et démontage.

b - Substructure

Le mât repose sur une substructure afin de disposer sous le plancher de travail d'une hauteur

suffisante de montage des obturateurs.

La substructure est constituée de deux poutres horizontales en treillis de fers en (I) soudés,

placées suivant le sens de la longueur et réunies par des traverses assemblées par des broches

goupillées.

En plus du mât, la substructure supporte la table de rotation, le treuil et la garniture de forage.

Pendant la descente de tubage, elle supporte le poids du tubage posé sur la table et celui de la

garniture de forage stockée dans le gerbier.

Pour la substructure, le constructeur donne la capacité de stockage des gerbiers en fonction de la

vitesse du vent et la capacité de l’assise de la table de rotation.



c -Mouflage

Le mouflage est un moyen de démultiplication des efforts afin de soulever de lourdes charges.

Le mouflage comprend un câble, moufle fixe, moufle mobile, réa et le treuil de forage.

Le nombre de brins du mouflage peut varier de 4 à 14. Le brin actif est la partie du câble comprise

entre le tambour du treuil et le moufle fixe, Le brin mort est la portion de câble sortant du moufle

fixe et allant directement au point fixe , c'est sur ce brin mort que sont effectuées les mesures de

tension du câble qui permettent de connaître le poids suspendu au crochet.

Le mouflage permet de :

Démultiplier l'effort de traction exercé sur le brin actif de façon à soulever de lourdes

charges ;

Répartir sur plusieurs brins de câble les charges considérables soulevées ;

Démultiplier la vitesse du moufle mobile ;

Moufle fixe

Le moufle fixe a des poulies alignées sur le même axe. Cet axe est supporté à cette extrémité par

deux paliers montés sur des poutrelles fixées au sommet du mât. L’axe du moufle fixe est perforé

pour permettre le graissage des différents roulements des poulies.

Moufle mobile et crochet

Le moufle mobile comporte une poulie de moins que le moufle fixe correspondant.

Les poulies sont montées sur le même axe par l'intermédiaire de roulements à rouleaux coniques

Cet axe est monté sur des paliers situés sur des flasques, en tôle très épaisse, qui reçoivent à leur

partie inférieure le crochet ou l'attache du crochet. L'axe est percé pour permettre le graissage des

roulements.

Figure 21: Moufle




d-Le treuil

Le treuil de forage est l’organe principal de l’appareil de forage; par sa capacité il caractérise le rig

(appareil de forage) en indiquant la profondeur de forage que peut atteindre l’appareil de forage.

Le treuil regroupe un ensemble d’éléments mécaniques et assure plusieurs fonctions :

Les manœuvres de remontée et de descente (levage) du train de sonde à des vitesses

rapides et en toute sécurité, ce qui constitue sa principale utilisation ;

L’entraînement de la table de rotation quand celle-ci n’est pas entraînée par un

moteur indépendant ;

Les vissages et dévissages du train de sonde ainsi que les opérations de curage ;

e-Le câble

Le câble de forage qui relie le treuil au moufle mobile, est l'organe de transmission du

travail qui permet aux charges d'être déplacées à la verticale dans les deux sens.

Outre que le câble s'use en fonction des points particuliers d'usure, il s'use également

proportionnellement au travail qu’il effectue. Il est donc nécessaire de contrôler la durée de

vie d'un câble en fonction du travail qu'il effectue, de façon à pouvoir établir un programme de

son utilisation.

f-Le crochet de forage

Il se trouve suspendu directement au moufle mobile. Un système de roulement à billes

permet la rotation du crochet autour de son axe sans entraîner le moufle mobile. Cette

rotation est néanmoins limitée en partie par un système de verrouillage. Un ressort puissant

permet à chaque opération de dévissage des éléments de train de sonde un dégagement vers

le haut de la partie supérieure, ce qui évite la détérioration de filetage.

Figure 22: Treuil




III-4-2-5 -Système de rotation

Pour faire tourner l’outil, on visse au sommet des tiges, de forme cylindrique, une autre tige de

section carrée ou hexagonale, appelée tige d’entraînement, et on l’introduit dans un moyen

appelé table de rotation.

Figure 23: Table de rotation

Source: Applied drilling engineering [18]

III -5-Boue de forage

III-5-1-Définition

Le fluide de forage, appelé aussi boue de forage est un système composé de différents

constituants liquides (eau, huile) et/ou gazeux (air ou gaz naturel) contenant en suspension

d'autres additifs minéraux et organiques (argiles, polymères, tensioactifs, déblais, ciments, ...).

III-5-2-Fonctions des fluides de forage

Les fluides de forage assurent les rôles suivants :

Assurer la remontée des déblais du fond du puits jusqu’à la surface par la circulation d’un

fluide visqueux dans l’espace annulaire. Ces déblais donnent des informations géologiques

sur les formations traversées lors du forage ;

Maintenir les déblais en suspension lors d’un arrêt de circulation dans le but d’empêcher la

sédimentation des déblais, afin de redémarrer le forage sans coincement et ceci est

possible grâce à la nature thixotrope du fluide ;

Refroidir et lubrifier l’outil pour éviter l’usure rapide des pièces métalliques en

mouvement ;

Maintenir les parois du puits en raison de la pression hydrostatique exercée par le fluide en

écoulement et permettre de contrôler la venue des fluides des formations rocheuses

traversées ;

Enfin la boue ne doit être ni corrosive ni abrasive pour l’équipement, ni toxique ou

dangereuse pour le personnel et elle ne doit pas présenter de risque d’incendie ;



III-5-3-Composition des différents types

Les différents composants des fluides de forage sont énumérés dans le tableau ci-dessous :

Tableau 10: Principaux additifs utilisés dans les fluides de forage

1 Contrôleurs d’alcalinité 11 Lubrifiants

2 Bactéricides 12 Décoinçant (ou dégrippants)

3 Anti-calcium 13 Inhibiteurs de gonflement des argiles

4 Inhibiteurs de corrosion 14 Produits facilitant la séparation

5 Anti-mousses 15 Stabilisants haute température

6 Agents moussants 16 Défloculants

7 Emulsifiants 17 Viscosifiants

8 Réducteurs de filtrat 18 Alourdissants

9 Floculant 19 Saumure

10 Colmatant 20 Huile minérale ou organique

III-5 -3-1-Les fluides à base d’eau

Ces fluides sont souvent désignes par "Water-Based Muds" ou WBM. Ils sont, dans la plupart des

cas, constitués par des suspensions de bentonite dans l'eau dont les caractéristiques rhéologiques

et de filtration sont souvent ajustées par des polymères. La nature des électrolytes et leur

concentration dans les formulations de boue à l’eau sont choisies en prenant en compte les

caractéristiques de la formation (activité de l’eau des formations argileuses, dissolution des

formations salines).

III -5-3-2-Les fluides à base d’huile

Les fluides à base d'huile sont des fluides dont la phase continue est une huile minérale (pétrole

brut, fuel, gazole, ...) et la phase dispersée est de l'eau.

La phase continue la plus utilisée jusqu’à ces dernières années était le gazole, mais actuellement la

législation relative à la protection de l’environnement impose l’utilisation d’huiles minérales ou

"synthétiques", ne contenant plus de composés aromatiques. Des agents émulsifiants et

mouillants sont alors utilisés pour favoriser la stabilité de l'émulsion.

III-5-3-3-Les fluides de forage gazeux

Ce sont des fluides dont la phase continue est du gaz mélangé avec de l’eau en proportions

variables, provenant de la formation traversée (inévitablement) ou ajoutée intentionnellement.



Le gaz peut être de l’air ou du gaz naturel et peut appartenir à une mousse ou à un brouillard.

III -5-4-Propriétés des fluides de forage

Le contrôle et la caractérisation des boues de forage sont réalisés selon des normes précisés

éditées par l’API (API 13A, 2004). En général les caractéristiques des fluides de forage sont basées

sur quatre paramètres : densité, viscosité, filtrat et réactivité.

III -5-4-1-Densité

La densité est un paramètre important des boues de forage. Elle doit être suffisamment élevée

pour contrebalancer la pression exercée par les venues d’eau, d’huile et de gaz et par conséquent

les éruptions.

Cependant elle ne doit pas dépasser la limite de résistance des parois du puits (formations

traversées) pour ne pas les fracturer et ne pas risquer une perte de boue au cours de la circulation.

On utilise souvent les barytines comme alourdissant.

III-5-4-2-La viscosité

La viscosité dépend avant tout de la teneur en solides contenue dans la boue et de la présence des

polymères. Une augmentation de viscosité ne pourra donc être combattue que par l’élimination

de solides.

III-5-4-3-Gels et thixotropie

Une boue de forage laissée au repos édifie progressivement une structure qui augmente sa rigidité

et qui peut être réduite par agitation. On appelle thixotropie le fait que ce phénomène soit non

instantané et réversible.



Chapitre IV-EXPLORATION PETROLIERE [6] [12] [16]

L'objet de l'exploration est de découvrir un nouveau gisement à partir du forage et par le biais

d'essais des puits de reconnaissance. L'exploration des gisements nouvellement découverts doit

remplir deux objectifs:

Fournir une estimation des réserves prouvées de pétrole et de gaz avec des composés

utiles associés (hydrogène sulfuré: H2S, hélium, condensat …) ;

Définir le système d'exploitation des gisements le plus efficace pour chaque cas concret

afin de permettre l'extraction d’une quantité maximale de réserve ;

Pour atteindre ces objectifs, on étudie les différents indices caractérisant la forme de gisement,

les propriétés de la roche-magasin, etc.…

Les indices caractéristiques sont généralement présentés sous forme de valeurs numériques de

ces principaux indices et caractères appelés paramètres.

Parmi les paramètres essentiels du gisement indispensables au calcul des réserves et la

programmation de l'exploitation, on a :

Les valeurs numériques de l'aire ;

La puissance de la zone saturer en pétrole et en gaz ;

La porosité, la perméabilité, la saturation en huile ;

La pression du gisement ;

Au fur et à mesure qu'on effectue l'exploration, on doit généraliser les matériaux ou données

recueillis sous forme de graphique et analytique, créant ainsi un modèle grapho-analytique du

gisement de différent degré de certitude (construire des profils, des cartes isolignes en fournissant

des caractéristiques d'indices variés). La création de ces modèles est habituellement appelée

géométrisation du gisement.

Il va de soi que la certitude des données obtenues et l'efficacité des travaux d'exploration sur l'aire

investiguée seront d'autant plus grandes que les caractéristiques (paramètres définis dans le

gisement) du pétrole et du gaz sont plus précises.

Enfin, l'exploration des gisements de pétrole et de gaz est une étape importante, onéreuse

et souvent longue. Une des voies principales d'amélioration des techniques d'exploration est la

diminution du nombre de puits sur l'aire investiguée avec leur implantation rationnelle

permettant de recueillir le maximum d'information et garantir la sureté exigée à l'estimation des

réserves.



Une autre voie est la conjonction de l'exploration avec les essaies d’exploitation réservant les puits

d'exploration non utilisés à d'autres conjonctures. Cette voie est largement utilisée lors de la

prospection des champs de gaz.

En cours d'exploration, des mesures sont mises en œuvre dans le but de la conservation du

sol. Ces mesures doivent garantir le dépistage de tous les horizons productifs, empêcher leur

inondation, les éruptions incontrôlées, les flux transversaux et autres détérioration des gisements.

L'exploration doit permettre l'investigation conséquente de tous les composés utiles associés au

principal minéral utile (gaz rare et acide, eau minérale,…).

Bref, les travaux de prospection détaillée de pétrole et de gaz doivent résoudre dans les délais les

plus courts et à moindre prix de revient trois problèmes essentiels:

Découvrir le gisement ;

Dégager les gisements d'importance commerciale fixant l'ordre de leur investigation

détaillée ;

Estimer la valeur commerciale des gisements proposés à l'investigation détaillée et calculer

les réserves et fixer les conditions d'exploitation ;

La base méthodologique de la solution de ces problèmes est l'établissement de modèle

grapho-analytique d'objets d'investigation dont la probabilité est précisée pas à pas par analogie

et comparaison de l'objet et des conditions données avec des objets semblables suffisamment

étudiés.

L'élément important lors des travaux de prospection détaillée à tous les stades et étapes est le

pronostic des possibilités pétrolières et gazières des zones concrètes d'accumulation de pétrole et

de gaz des champs et des gisements de pétrole et de gaz.



Chapitre V-FORAGE D’EXPLORATION [15]

Dans le domaine pétrolier nous pouvons citer trois classes de forage à savoir :

Le forage de reconnaissance ;

Le forage d’exploration ;

Le forage de développement ;

Les techniques de forage déjà développée antérieurement sont valables pour ces 3 classes de

forage mais des travaux supplémentaires sont requis selon l’objectif à atteindre, que ce soit

reconnaissance, exploration ou développement.

Les investigations sont l’apanage des forages d’exploration. Elles visent la reconnaissance des

diverses formations traversées et la mise en évidence des horizons porteurs de la substance

recherchée. Dans ce mémoire nous nous concentrerons sur le forage d’exploration.

Pour la réalisation de cette multitude d’objectifs, le forage d’exploration mettent en œuvre tout

un arsenal de méthodes d’investigation complémentaires, car vue la complexité du système

étudié, aucune méthode n’est jamais satisfaisante à elle seule.

Les méthodes d’investigation sont divisées en deux catégories :

Les investigations de routine ;

Les investigations spéciales ;

V-1-Les investigations de routine

Ce sont celles que l’on exécute couramment, tout le temps qu’il y a forage.

L’analyse de cuttings ou la surveillance géologique ;

Le contrôle du débit de circulation ;

La diagraphie ;

V -1-1-L ‘analyse de cuttings

C’est une opération d’investigation que l’on effectue de façon permanente en forge. L’objectif est

d’analyser les débris remontés en surface et de déterminer la profondeur de sa provenance afin

de connaître la vraie séquence lithologique du terrain foré.

V-1-2-Le contrôle de débit de circulation

C’est une surveillance technique effectué durant le forage. Dans les conditions normales de

forage, la différence entre le débit de boue remontée à la surface et le débit injecté dans le trou

représente la quantité de débris de roches ramassés au fond du trou. Ce denier peut se calculer à



l’aide de la vitesse d’avancement et du diamètre du trou. Toutes différences de débit de

circulation différentes de la quantité de débris donnent une quelconque indication sur le

déroulement du processus de forage et sur la présence d’éventuelles formations poreuses et

perméables.

V -1-3-Les diagraphies

Les diagraphies sont des techniques géophysiques mises en œuvre à l'intérieur d'un forage.

Elles servent à mesurer en place un paramètre physique caractéristique du terrain, avec la

meilleure résolution verticale possible. Elles ne permettent pas (contrairement aux techniques

géophysiques de surface) d'augmenter le rayon d'investigation du forage ni de porter un jugement

sur le caractère représentatif des informations obtenues à partir du forage.

Elles sont complémentaires des techniques géophysiques de surface qui, elles, permettent

d'obtenir des informations représentatives, d'importants volumes de terrain mais avec une

résolution moins fine.

Le résultat d'une diagraphie se présente donc sous la forme d'une courbe dans un système de

coordonnées où la profondeur est indiquée sur un axe vertical orienté vers le bas et le résultat de

la mesure (résistivité, densité, vitesse d'avancement...) est indiqué sur un axe horizontal.

V-2-Les investigations spéciales

Les investigations spéciales sont celles qui ne sont exécutées qu’au besoin strict, en raison de

leurs coûts généralement élevés.

Carottage latéral ;

Carottage conventionnel ;

Test de productivité ;

V-2-1-Carottage latéral

C’est un carottage logiquement sélectif, car les capsules de prise d’échantillons sont disposées à

des distances régulières les unes des autres. Ce carottage est adopté dans l’exploration pétrolière.

Il diffère du carottage conventionnel par l’outillage.

V-2-2-Carottage conventionnel intermittent

Il est aussi adopté dans les forages d’exploration si une raison particulière justifie les carottages de

réservoirs qui alternent avec des intercalations stériles dépassant la dizaine de mètre de

puissance.



V-2-3-Test de productivité

C’est la dernière opération d’investigation spéciale qui est exécutée en vue d’évaluer le potentiel

de production d’un puits. Il consiste en une simulation de production de très courte durée

pendant que l’appareil de forage est encore en place.



Chapitre VI- LE PROSPECT A EXPLORER

VI-1-Justification du choix de la structure

L’objectif principal du forage objet du présent mémoire est une structure anticlinale mise en

évidence par sismique dans l’Isalo I et dont le toit est attendu vers 11 630 ft en dessous de la

surface.

On suppose que, comme d’après les résultats habituels connus, les formations constituant cette

structure seront des séries de réservoirs gréseux alternants avec des intercalations d’argiles, le

tout surplombé par une couverture argileuse de la base de l’Isalo II. En effet, on n’est pas sans

savoir que les grès du complexe de l’Isalo I sont toujours prolifiques en indices d’hydrocarbures,

comme en témoignent les anciens forages de la zone. Parmi ceux-ci, on peut citer Serinam-I et

East Serinam au Sud de la zone d’étude, Manambolo-I, West Manambolo-I et East Manambolo-I

au Nord ainsi que Antaotao-I un peu plus loin au Nord Est, etc.

Les indices les plus indiscutables sont les huiles lourdes du gisement de Tsimiroro et les bitumes

du gisement de Bemolanga. Malgré les différences de caractéristiques des fluides de formation de

ces deux gisements d’abord entre eux et ensuite par rapport à l’huile légère d’un éventuel

gisement de pétrole et en dépit de leur éloignement par rapport à notre zone d’étude, le

dénominateur commun est l’appartenance à un même complexe géologique. Ce qui se serait

passé ici et là concernant la génération d’hydrocarbures, point de départ de toute recherche

pétrolière, peut être considéré le même.

Mais le véritable enjeu sur lequel on peut miser dans la présente structure est sa nature

anticlinale. On part de l’idée que si les deux gisements de pétrole non conventionnels de cette

partie du bassin sont devenus ce qu’ils sont aujourd’hui, c’est principalement à cause de

dégradations postérieures à la génération et à la mise en place des hydrocarbures. On pense que

les actuels systèmes d’hydrocarbures non conventionnels de ces deux gisements sont les restes

d’huiles légères d’anciennes accumulations de pétrole de bonnes caractéristiques. A l’origine il y

avait d’abord la dégradation des pièges, mais qui avait peu à peu abouti à la détérioration des

fluides de formation.

A Bemolanga, la couverture s’est effacée presque entièrement pour mettre à nu les réservoirs. A

Tsimiroro, une lame mince de couverture est encore restée en place mais elle est fortement

fissurée par un réseau assez dense d’intrusions (ceci est d’ailleurs présent dans le premier

gisement également). Ces phénomènes de dégradation des pièges ont laissé s’échapper toutes ou



une partie des fractions légères des hydrocarbures et cokéfier les fractions résiduelles au contact

des dykes.

La logique voudrait que, si dans le même complexe géologique, les huiles formées et installées

trouvent un réceptacle capable de les garder hors d’atteinte des facteurs de destruction, il y aurait

une forte probabilité de rencontrer une accumulation d’huile légère digne de gisement. Et on

pense avoir cette opportunité dans le présent anticlinal, étant donné sa position éloignée du

couloir dépressionnaire Karroo et la présence de couverture peut-être encore intacte.

VI -2-Stratigraphie présumée

Sur la verticale de l’apex de la structure, on ne s’attend pas à rencontrer trop d’accidents, sauf

peut-être vers les derniers intervalles au-dessus de la structure cible.

Les formations superficielles appartiennent à la base du Paléocène et s’étendent sur quelques 500

ft d’épaisseur.

Le Crétacé semble connaître son développement maximal, étant donné que les dépôts paléocènes

qui le surplombent ne sont pas assez puissants pour le compacter d’une manière significative. De

même, la tectonique cassante du Jurassique Moyen ne l’affecte non plus, lui étant antérieure de

très loin. Les puissances calculées sont de 1 800 ft pour le Crétacé Supérieur, 1 640 ft pour le

Crétacé Moyen et 2 550 ft pour le Crétacé Inférieur. L’ensemble totalise environ 5 990 ft.

Le Jurassique Supérieur y est également très développé, voire visiblement plus qu’ailleurs à la

même latitude. Il y atteint 2 040 ft de puissance, alors qu’à la distance de 5 miles vers l’Est

l’épaisseur est réduite à 1 300 ft et à 6 miles vers l’Ouest elle n’est plus que de 1 000 ft seulement.

Tous ces niveaux se sont déposés en parfaite concordance, aussi bien le Crétacé Inférieur sur le

Jurassique Supérieur que les trois séries du Crétacé entre elles et le Paléocène sur le Crétacé

Supérieur. Au contraire, le Jurassique Supérieur est en discordance avec le Jurassique Moyen.

Une faille sera traversée par le puits à forer dans le complexe calcaro-dolomitique de Bemaraha,

du Jurassique Moyen, un peu en dessous du sommet. C’est d’ailleurs la seule tectonique cassante

attendue sur l’axe du puits. C’est une faille normale inclinée vers l’Ouest. L’affaissement du bloc

Est a sensiblement réduit la puissance du complexe à partir de ce point vers l’Ouest. En plus, le

voûtage des séries inférieures y est aussi peut-être pour quelque chose.

Sur l’axe du futur puits, le Jurassique Moyen ne compte que 1 500 ft d’épaisseur, alors que le

développement maximal est de 3 300 ft à 6 miles plus à l’Est.



Ensuite, l’Isalo II du Jurassique Inférieur est la dernière série à subir la tectonique plissante du

secteur. La voûte épouse approximativement celle du Trias sous-jacent. La série connaît

également une réduction notable de la puissance, avec seulement quelques 1 600 ft en ce point,

contre plus de 4 500 ft dans son développement maximal du côté oriental. On peut expliquer cette

situation par le biais de la compaction sous la charge lithostatique des 10 000 ft environ de dépôts

sus-jacents.

Enfin, l’Isalo I du Trias est le plus concerné par le plissement qui a donné naissance à la structure

anticlinale. La réduction de la puissance vers l’Ouest, qui a commencé dans cette série est

devenue générale dans les deux horizons plus jeunes. On l’estime avec 4 000 ft d’épaisseur

jusqu’au sommet de la Sakamena Supérieure.

Le tableau 11 résume la stratigraphie sommaire décrite plus haut, alors que la figure 24 la

schématise.

Tableau 11: Stratigraphie sommaire du prospect

N°

PROFONDEUR (ftGL)

PUISSANCE (ft)

SERIE DE A

1 0 500 500 Paléocène

2 500 2 300 1 800 Crétacé Supérieur

3 2 300 3 940 1 640 Crétacé Moyen

4 3 940 6 490 2 550 Crétacé Inférieur

5 6 490 8 530 2 040 Jurassique Supérieur

6 8 530 10 030 1 500 Jurassique Moyen (Bemaraha)

7 10 030 11 630 1 600 Jurassique Inférieur (Isalo II)

8 11 630 15 630 4 000 Trias (Isalo I)



Figure 24: Schéma de la stratigraphie sommaire du prospect

Source : Adapté de OMNIS / PETROCONSULTANTS S A: Coupe géologique du Bassin de

Morondava

VI -3-Log lithologique

Au vu de la stratigraphie décrite plus haut, un log lithologique prévisionnel peut être établi pour le

présent prospect, en tenant compte des résultats des études géologiques et d’exploration

antérieure. La figure 25 donne ce log lithologique

700

2 100

3 500

4 900

6 300

7 700

9 100

10 500

11 900

13 300

0

Ft-G

L



.

Figure 25: Log lithologique prévisionnel du prospect



VI -4-Les objectifs pétroliers secondaires

En exploration pétrolière, l’objectif principal ne doit jamais écarter les autres horizons susceptibles

de constituer des accumulations d’hydrocarbures. Toutes les couches contenant des roches

poreux-perméables doivent être considérées comme des réservoirs potentiels. Les autres

éléments géologiques comme la couverture, la base imperméable et le piège restent à définir dans

le cadre d’une étude ultérieure, une fois qu’un ou plusieurs réservoirs sont mis en évidence.

Dans cet ordre d’idées, la stratigraphie et le log lithologique discutés plus haut nous permettent

de définir deux objectifs pétroliers secondaires : la couche de grès grossiers du Cénomanien et le

complexe calcaro-dolomitique du Bemaraha.

Le grès du Cénomanien

Concernant ce grès grossier, la porosité pourrait être assez conséquente pour conférer à cette

couche une capacité d’emmagasinage considérable, pourvu qu’il y ait génération

d’hydrocarbures contemporaine à la formation de la roche ou des roches adjacentes. Pour ce qui

est du facteur de piégeage, l’amas de basaltes du Turonien sus-jacent fait penser à un éventuel

gisement contre intrusion.

Le complexe calcaro-dolomitique

Le log lithologique préconise des calcaires et dolomites massifs ainsi que des grès grossiers à

moyens dans les formations du Jurassique Moyen. Les porosités pourraient être bonnes. Les

argiles intercalaires pourraient jouer le rôle de roches protectrices s’il y a migration et

accumulation d’hydrocarbures dans les réservoirs présumés. Enfin, la faille pourrait compléter

les deux éléments précédents dans le cas où elle est parfaitement étanche.

VI -5-Pressions de formation et de fracturation

Au vu de la stratigraphie et de la tectonique données précédemment, on peut prévoir deux

intervalles à gradients de pression différents : un intervalle à gradients normaux de pression de la

surface jusqu’au toit du Bemaraha et un autre intervalle à gradients anormaux en dessous de cette

côte.

Les premiers gradients correspondent à une série de sédimentations conformes, sans

accident tectonique. On prévoit une valeur de 0,465 psi/ft pour le gradient des pores ;

Les seconds gradients sont dus à la tectonique de plissement qui a donné naissance à la

structure anticlinale. Le gradient des pores attendu est de 0,8025 psi/ft ;



A partir de ces gradients des pores, avec la méthode de Daines on déduit les gradients de

fracturation respectifs de 0,7420 psi/ft et de 0,9472 psi/ft pour les deux intervalles, en supposant

une densité moyenne de 22,5 ppg pour les roches de recouvrement.

Figure 26: Courbes des gradients de pression en fonction de la profondeur

Figure 27: Courbes des densités équivalentes en fonction de la profondeur



Figure 28: Courbes des pressions en fonction de la profondeur

PARTIE III : LES DIVERS PROGRAMMES DE FORAGE


Partie III : LES DIVERS PROGRAMMES DE FORAGE

Chapitre VII : CASIGN DESIGN

Chapitre VIII : PROGRAMME D’OUTILS

Chapitre IX : PROGRAMME DE BOUE

Chapitre X : PROGRAMME D’INVESTIGATION

Chapitre XI : PROGRAMMES DE CIMENTATION



Chapitre VII-CASING DESIGN

L’aspect du Casing design se rapporte essentiellement au type et à la profondeur d’arrêt des

sections.

Pour déterminer le nombre de sections et leur profondeur d’arrêt respective, on se basera sur les

résultats de l’étude dans le prospect à explorer dans la partie précédente.

VII -1-Determination du nombre des sections

On prévoit quatre sections telles que les sections obligatoires (guide, surface, production) et une

section technique à cause de l’augmentation considérable du gradient de fracturation des roches à

partir de 8 530 ft en dessous de la surface. Ceci n’est pas définitif, mais dépend du déroulement

proprement dit du forage. Deux cas peuvent se présenter lors de la réalisation du forage. D’une

part, si on ne rencontre pas beaucoup de problèmes, le forage se déroule comme prévu. Par

contre, il peut se produire quelques fois des problèmes imprévisibles dus aux conditions

géologiques, cela nous oblige à introduire une ou plusieurs sections techniques supplémentaires.

VII -2-Profondeur d’arrêt de chaque section

Section guide

Pour bien remplir ses fonctions, on prévoit une profondeur d’arrêt de 72 ft-GL.

Section de surface

Le log lithologique montre qu’à partir de 500 ft, on ne rencontre plus des couches aquifères. C’est

la raison pour laquelle la profondeur d’arrêt pour cette section est de 500 ft.

Section technique

Comme la condition géologique montre que le changement de gradient de fracturation des roches

est à partir de 8 530 ft-GL, la section technique est incontournable. Cette profondeur est

considérée comme la profondeur limite de cette section.

Section de production

Puisque notre objectif pétrolier se trouve à 11 630 ft-GL jusqu’à 13 000 ft-GL, on peut proposer

que la profondeur d’arrêt est à 13 000 ft-GL.

VII -3-Determination des diamètres de forage, de tubage et d’outil

Il existe plusieurs façons de faire les combinaisons entre diamètres du tubage et diamètres d’outil

comme la figure ci-dessous le montre.



Figure 29: Diagramme de sélection des diamètres d’outils en fonction des diamètres de tubages


En procédant sur les combinaisons classiques de diamètre de trépan et de tubage, on obtient le

tableau suivant :

Tableau 12: Combinaison classique de diamètres de trépan et de tubage

Caractéristiques du trou Notation Section guide

Section de surface

Section technique


Diamètre du trou oD (in) 36 26 17 1/2 12 1/4

Diamètre extérieur du tubage CD (in) 30 20 13 3/8 9 5/8

Marge de cimentation Ct (in) 3 3 2 1/16 1 5/16

Diamètre intérieur du tubage TD (in) 29,5 18,730 12,615 8,835

Diamètre du trépan rD (in) 26 17 1/2 12 1/4 8 1/2

Marge de passage pt (in) 0,750 0,615 0,183 0,168

Profondeur finale FH (ft) 72 500 8 530 13 000

Source : Cours de forage avancé, ESPA, RAFARALAHY , 2012 [16]



Chapitre VIII-PROGRAMME D’OUTILS [15]

Dans le programme d’outils, on calcule les paramètres mécaniques de forage afin d’obtenir de

bonne performance de l’action mécanique de désagrégation. Les deux paramètres qui doivent

être ajustés adéquatement sont le poids sur l’outil et la vitesse de rotation.

VIII -1-Le poids sur l’outil

Le poids sur l’outil est obtenu en fonction du type d’outil qui est fonction de la dureté des roches

et du diamètre du trou. Voici quelques exemples de poids recommandés pour les tricônes Hughes.

Tableau 13: Caractéristiques des outils de forage de fabrication Hugues

Roches Outil à dents de carbure Poids

Outils à dent d’acier Poids

103lb/in Kg/mm 103lb/in Kg/mm

tendre J11 4 70 J1 3.0-5.0 55-90

moyen J22-J33 5 90 J2 3.5-5.5 60-100

dure J44 5.5 100 J3 3.5-6.0 60-110

Très dure J77 6 110 J4 4.0-8.0 70-140

abrasive

J99 7.5 130

J7

J8

4.5-8.0

6.0-8.0

80-140

110-140

Source: Hughes tool division, oilfield catalog

Pour des raisons économique et mécanique, nous choisissons l’outil à dents de carbure J33 pour

les sections guide, surface, technique tandis que J77 pour la section de production.

VIII-1-2-Résultat de calculs

La formule ci-dessous donne la valeur du poids sur l’outil.

.S oP P D

Lb

3 1

SP : Poids sur l’outil

P : Poids par inch de diamètre

oD : Diamètre du trou



Tableau 14: Caractéristiques des outils de forage utilisés pour ce programme

Section

diamètre du trou poids poids sur l'outil

[ in ]

Lb

in

[ Lb ]

Technique 17 1/2 5 000 87 500

Production 12 1/4 6 000 73 500


Les trous guide et de surface seront d’abord forés en trou pilote de 17 1/2 ‘’, puis élargis jusqu’à

leurs diamètres nominaux respectifs :

Trou guide : trou pilote 17 1/2 ‘’, premier élargissement en 26 ‘’, second élargissement en

36’’,

Trou de surface : trou pilote 17 1/2 ‘’, élargissement en 26’’,

VIII -2-Détermination de la vitesse de rotation

Pour la détermination de la vitesse de rotation, les fabricants fournissent également un tableau et

un diagramme qui donnent les valeurs convenables, on fonction du type d’outil et du poids sur

l’outil.

Le tableau 15 nous donne les nombres WN pour chaque type et diamètre d’outils.

Tableau 15: Données de WN des outils

Diamètre Nombre WN pour l’outil

in J11 J22 J33 J44 J55 J77

5 7/8 2 250 2250 2 250

8 1/2 3 550 3 600 3 650 3 500 3 500 3 500

12 1/4 5 700 5 700 5 900 72 50 7 250 7 250

17 1/2 8 000 8 900


La vitesse de rotation est ensuite calculée à partir de la formule :

3.10S

WNRPM

P

/ minrotation 3 2



RPM : Rotation par Minute / minrotation


Tableau 16: Résultats des calculs de RPM

Type outils section oD SP

WN RPM

[ in ] [ Lb ] [ / minrotaion ]

J33 Technique 17 1/2 87 500 8 900 110

J77 Production 12 1/4 73 500 7 250 100



Chapitre IX-PROGRAMME DE BOUE [16]

Le calcul de la boue se rapporte au volume de boue nécessaire au forage d’une section et à la

quantité de produits nécessaires soit à la préparation soit au traitement. La préparation et le

traitement d’une boue dépendent de la composition et des propriétés requises de la boue.

IX -1-Composition de la boue

Les boues de forage que l’on va utiliser dans ce programme sont des boues classiques à base

d’eau. Elles consistent en des mélanges d’eau et de bentonite. Les proportions de ces deux

composants sont déterminées sur la base des propriétés requises, principalement la densité.

IX -2-Opération classique sur les boues

Les opérations effectuées sur les boues classiques à bases d’eau sont :

La préparation ;

Le reconditionnement ;

Le traitement ;

IX -2-1-La préparation

La préparation de boue de forage consiste à mélanger de l’eau et de la bentonite à une quantité et

proportion bien déterminé selon la condition du trou.

IX -2-2-Reconditionnement

C’est l’opération qui consiste à éliminer d’une boue en cours d’usage certaines substances

considérées comme des contaminants, qui modifient les propriétés initiales.

Les principales opérations de reconditionnement sont le dégazage, le tamisage, le dessablage, le

centrifugeage et la décantation. Les dégazages éliminent les gaz qui allègent la boue. Les autres

opérations visent à débarrasser progressivement les particules solides qui alourdissent la boue.

IX -2-3-Traitement

C’est l’opération qui consiste à modifier les propriétés d’une boue afin de l’adapter à de nouvelles

conditions de trou. C’est à partir de la section technique qu’on doit modifier les propriétés de la

boue en ajoutant des additifs pour satisfaire les nouvelles caractéristiques adéquates à la nouvelle

condition du trou.

Le tableau 17 nous résume les caractéristiques et les compositions de la boue qu’on va établir

durant le forage.



Tableau 17 : Caractéristiques et composions de la boue de forage

Section Composition de la boue b b

ppg ocP

Guide Eau + Bentonite 9,44 5

Surface Eau + Bentonite 9,44 5

Technique Eau + bentonite + NaOH 9,44 25

Production Eau + Bentonite + Barytine + NaOH 15,93 35



Chapitre X-PROGRAMME D’INVESTIGATION [17] [19]

X -1-Surveillance géologique

Le but est de déterminer la profondeur de provenance des cuttings au cours de forage afin

d’établir le log lithologique réel des formations traversées.

Principe

Considérons une particule de cutting provenant de la côte Hp et qui arrive à la surface au moment

t, lorsque le trépan atteint la profondeur courante Ha. La vitesse de forage Vf est supposée

constante sur cet intervalle. La vitesse de la boue entre trou-tige de forage ou tubage- tige de

forage est sensiblement égale à la vitesse de la boue entre trou-tige lourde ou tubage-tige lourde.

Trois cas peuvent se présenter, selon les caractéristiques des trains de sonde employés pour

chaque section.

1er cas :la longueur de masses tiges est supérieure à la côte de tubage(Ha-Hp+HT<Lo+LMT)

Figure 30: Schéma du puits pour Ha-Hp+HT < Lo+LMT

Sachant que la durée t que le trépan met pour forer de à est le même que celle

nécessaire à la particule pour remonter de jusqu’à la surface, on a :

1 2 ... selons chaque casa p

n

f

H Ht t t t

v

3 3

Pour le premier cas 1 2 mina p

f

H Ht t t

v

3 4

Avec 1 2

1 2

et p T T

H H Ht t

V V

3 5

1v : Vitesse de la boue entre les masses-tiges et le trou en découvert



2v : Vitesse de la boue entre les masses-tiges et le tubage

fV : Vitesse moyenne de forage

2t : Temps de parcours le long des tubages

pH : Longueur de l’espace annulaire

TH : Longueur de la partie tubée

1t : Temps de parcours entre pH et TH

D’où 1 2

a p p T T

f

H H H H H

v v v

3 6

Donc

1

1 1 2

. 1 1 1f

p a T

f f

V VH H H

v V v v v

3 7

On pose 1

1

. 1f

a

f f

v v

v v v

3 8

et 1

1 1 2

. 1 1f

T

f

v v

v v v v

3 9

On trouve :

p a a T TH H H

3 10

2eme cas : une partie des masses-tiges est encore dans le tubage

Figure 31: Schéma du puits pour Ha-HP < Lo+LMT

1 2 3

a p

f

H Ht t t t

v

3 11

Ou 1 2 3

1 2 3

, et tp T T f fH H H L L

t tv v v

3 12

f a o MTL H L L

3 13



1v : vitesse de la boue entre le trou en découvert et les masses-tiges

2v : Vitesse de la boue entre le tubage et les masses-tiges

3v : Vitesse de la boue entre le tubage et les tiges de forage

fL : Longueur des tiges de forage plus les tiges lourdes

oL : Longueur de l’outil de forage

MTL : Longueur des masses-tiges

On a alors

1 2 3

T a o MTa p p T a o MT

f

H H L LH H H H H L L

v v v v

3 14

D’où

1

1 2 3 1 2 3 2

. 1 1 1 1 1 1 1f

p a T o MT

f f

v vH H H L L

v v v v v v v v v

3 15

On adopte les notations adéquates :

(

),

(

) et

(

)

On trouve :

p a a T T om o MTH H H L L

3 16

3 éme cas: les masses-tiges sont déjà dans le trou en découvert (Ha – HT> Lm +Lo)

Figure 32: Schéma du puits pour Ha – HT> LMT +Lo

1 4 3

a p

f

H Ht t t t

v

3 17

Ou 1 2 2

1 4 3

, et tp f f T T

H L L H Ht t

v v v

3 18

1v : vitesse de la boue entre le trou en découvert et les masses-tiges

4v : vitesse de la boue entre le trou en découvert et les tiges de forage



3v : Vitesse de la boue entre le tubage et les tiges de forage

fv : Vitesse moyenne de forage

On a alors

1 4 3

p a o MT a o MT Ta p T

f

H H L L H L L HH H H

v v v v

3 19

On adopte les notations adéquates :

(

) ,

(

) et

(

)

On trouve :

p a a T T om o MTH H H L L

3 20

Résultats des calculs

Pour la section de surface 3v , 4v n’existe pas car il n’existe pas de tiges de forage durant le forage

Section de surface

Données sur l’écoulement

Tableau 18: Données sur l’écoulement pour la section de surface

1v 2v 3v 4v fv minbQ

fpm fpm fpm fpm fph bpm

6,43

4,76 0 0 11,43 3,4644



section de surface

Ha a TH H pH T a H t

ft GL ft ft GL

-0,0101

0,9712

ft min

72 0 69 3 15

122 50 118 4 22

172 100 166 6 30

222 150 215 7 37

272 200 263 9 45

322 250 312 10 52

372 300 361 11 60

422 350 409 13 68

472 400 458 14 75

500 428 485 15 79



Représentations graphiques

Figure 33: Variation de t , H et PH en fonction de la profondeur actuelle pour la section de surface

Section technique


Tableau 20: Données sur l’écoulement pour la section technique



70,66 56,96 39,60 45,77 35,19 12,7156



section technique

Ha

Ha - HT LMT - Ha

Ha -LMT Ha-(LMT+HT)

(LMT+HT)-Ha

T a om pH

H t

ft GL ft ft ft ft ft ft GL ft min

500 0 10 0 0 510

0,9811

-0,0020

0,0044

495 5 9

950 450 0 440 0 60 935 15 25

1 400 900 0 890 0 0 1 377 23 39

1 850 1 350 0 860 840 0 1 818 32 54

2 300 1 800 0 1 310 1 290 0 2 260 40 68

2 750 2 250 0 1 760 1 260 0 2 701 49 83

3 200 2 700 0 2 210 1 710 0 3 143 57 97

3 650 3 150 0 2 660 2 160 0 3 584 66 112

4 100 3 600 0 3 110 2 610 0 4 026 74 126

4 550 4 050 0 3 560 3 060 0 4 467 83 141

5 000 4 500 0 4 010 3 510 0 4 909 91 155

5 450 4 950 0 4 460 3 960 0 5 350 100 170

5 900 5 400 0 4 910 4 410 0 5 792 108 184

6 350 5 850 0 5 360 4 860 0 6 233 117 199

6 800 6 300 0 5 810 5 310 0 6 675 125 213

7 250 6 750 0 6 260 5 760 0 7 116 134 228

7 700 7 200 0 6 710 6 210 0 7 558 142 242

8 150 7 650 0 7 160 6 660 0 7 999 151 257

8 530 8 030 0 7 540 7 040 0 8 372 158 269

0

3

6

9

12

15

18

72 172 272 372 472

aH f H

0

100

200

300

400

500

72 172 272 372 472

P aH f H

0

20

40

60

80

100

72 172 272 372 472

at f H




Figure 34: Variation de t , H et PH en fonction de la profondeur actuelle pour la section technique



Tableau 22: Données sur l’écoulement pour la section production



87,50 52,61 79,15 56,17 8,77 7,3149

0

50

100

150

200

500 2500 4500 6500 8500

aH f H

0

2000

4000

6000

8000

10000

500 2500 4500 6500 8500

P aH f H

0

50

100

150

200

250

500 2500 4500 6500 8500

at f H



0

5

10

15

20

25

30

35

40

8530 9530 10530 11530 12530 13530

aH f H



section de production

Ha

a TH H

MT a TL H H

a MTH L

a MT TH L H

T a

om

pH H t

ft GL

ft ft ft ft

ft GL

ft

min

8 530 0 840 7 690 0

-0,0002 0,9967 0,0012

8 507 23 157

8 730 200 640 7 890 0 8 707 23 160

8 930 400 440 8 090 0 8 906 24 164

9 130 600 240 8 290 0 9 106 24 167

9 330 800 40 8 490 0 9 305 25 171

9 530 1 000 0 8 690 160 -0,0002

0,9967

0,0012

9 505 25 174

9 730 1 200 0 8 890 360 9 704 26 178

9 930 1 400 0 9 090 560 9 903 27 181

10 130 1 600 0 9 290 760 10 103 27 185

10 330 1 800 0 9 490 960 10 302 28 189

10 530 2 000 0 9 690 1 160 10 502 28 192

10 730 2 200 0 9 890 1 360 10 701 29 196

10 930 2 400 0 10 090 1 560 10 901 29 199

11 130 2 600 0 10 290 1 760 11 100 30 203 11 330 2 800 0 10 490 1 960 11 300 30 206 11 530 3 000 0 10 690 2 160 11 499 31 210

11 730 3 200 0 10 890 2 360 11 699 31 213

11 930 3 400 0 11 090 2 560 11 898 32 217

12 130 3 600 0 11 290 2 760 12 098 32 220

12 330 3 800 0 11 490 2 960 12 297 33 224

12 530 4 000 0 11 690 3 160 12 497 33 228

12 730 4 200 0 11 890 3 360 12 696 34 231

12 930 4 400 0 12 090 3 560 12 896 34 235

13 000 4 470 0 12 160 3 630 12 965 35 236




Figure 35: Variation de t , H et PH en fonction de la profondeur actuelle pour la section de

production

X -2-Diagraphies

Pour la section technique et de production, on procède aux combinaisons des sondes suivantes :

DLL/MSFL/GR/SP/Cal,

BHC/GR/Cal,

LTD/CNL/ AMS/GR/Cal,

CBL/GR/CCL ,

Les objectifs de chaque sonde:

CBL: Vérification de l’étanchéité du ciment des tubages ;

CNL: Détermination de la densité des roches ;

AMS: Mesure de la tension et de la profondeur en compensant la longueur du fil et les effets de la

température sur la sonde, donnant une lecture de la profondeur corrigée ;

DLL : Mesure de la résistivité dans la zone vierge ;

MSFL : Mesure de la résistivité dans la zone envahie ;

SP : Mise en évidence des horizons à caractères de réservoir et délimitation des différentes

formations du profil traversé ;

GR : Compléter le graphe de potentiel naturel pour mieux assurer la corrélation des graphes de

résistivité ;

Cal : Détermination de la variation du diamètre du trou et corrélation du graphe BHC ;

LTD : Mesure séparée de la densité des fluides de formation et de la roche elle-même.

BHC : Détermination de la porosité du réservoir

En connaissant les paramètres pétro-physiques du réservoir, on peut estimer la capacité de

production du réservoir à partir de l’envahissement.

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

8530 9530 10530 11530 12530 13530

P aH f H

0

25

50

75

100

125

150

175

200

225

250

8530 9530 10530 11530 12530 13530

at f H



Figure 36: Distribution radiale de l’envahissement

Source : Cours de diagraphie, ESPA, RAFARALAHY, 2013 [17]

X-3-Test de productivité

Le test de productivité est prévu pour la section technique et production, elle a pour but de savoir

si la production de gisement est rentable pour la société. Ce n’est que lorsque le test de

productivité est positive et l’exploitation de gisement peut être rentable qu’une société peut aller

de l’avant pour l’obtention d’un bail de production.



Chapitre XI- PROGRAMMES DE CIMENTATION DES TUBAGES [6] [8] [16]

La cimentation et le tubage sont deux opérations complémentaires. Le tubage fournit un coffrage

pour le ciment, tandis que le ciment assure le scellage de l’espace annulaire compris entre le

tubage et les parois du trou.

L’objectif de la cimentation est de parachever l’action de consolidation des parois de trou, action

visée avec le tubage. Ainsi, elle constitue l’opération de finition d’une section.

Figure 37: Solidarisation du tubage avec les parois par le ciment

Source : Cours de forage avancé, ESPA RAFARALAHY, 2012 [16]

XI-1-Côte de cimentation

Les tubages guide, de surface et technique sont cimentés jusqu’au jour pour bien remplir leur rôle

d’isolation des différentes formations. Le liner de production est cimenté jusqu’à sa côte

d’ancrage à 8 230 ft-GL.

XI -2-Fluides de cimentation

La cimentation primaire des tubages met en œuvre trois types de fluide : le fluide amont, le laitier

de ciment et le fluide aval.

XI -2-1-Fluide amont

La boue de forage utilisée pour chaque section est utilisée comme fluide amont lors de leur

cimentation respective.



Figure 38: Reste de fluide amont dans l’annulaire à la fin d’une cimentation partielle


XI-2-2-Laitier de ciment

Les ciments utilisés dans les puits sont des ciments de qualité supérieure, adaptés à des conditions

de haute pression et de température élevée. On utilise le ciment classe H pour la cimentation de

toutes les sections. Comme dans les boues de forage, on peut ajouter au système de base eau-

ciment, des produits destinés à améliorer les propriétés. Deux principaux types d’additifs sont

d’usage : les accélérateurs et les retardeurs de prise.

On utilise le chlorure de calcium (CaCl2) comme accélérateur de prise du ciment pour la section

guide et de surface tandis que pour la section technique et production, on utilise le HR-4 (High

Retarder) comme retardeur de prise de ciment.

XI -2-3- Fluide aval

Le fluide aval ou fluide de refoulement est un fluide qui est pompé derrière le laitier de ciment,

afin de le repousser dans l’espace annulaire jusqu’à la côte de cimentation établie. On peut utiliser

deux types de fluide de refoulement :

Le fluide de remplacement nécessaire à la mise en production pour la section de

production dans laquelle on va effectuer un test de productivité ;

La boue que l’on va utiliser pour le forage de la section suivante, pour la cimentation des

tubages autre que de production ;



Figure 39: Fluide de refoulement dans le tubage à la fin de la cimentation


XI -3- Equipements de cimentation

La cimentation primaire nécessite un ensemble d’équipements adéquats tels que le collier de

retenue, les centreurs, les scarificateurs et la tête de tubage. Ces équipements sont considérés

comme des accessoires du train de tubage. Mais leurs rôles exacts se rapportent à la cimentation,

excepté la tête de tubage qui sert également à la fixation du tubage en cours auprès du tubage

antérieur.

En plus de ces équipements, la cimentation implique encore deux autres dispositifs : les bouchons

de cimentation et la tête de cimentation.

XI -3-1-Bouchons de cimentation

Ce sont deux pièces destinées à isoler le laitier des deux autres fluides de cimentation.

La première est le bouchon de tête, elle sépare le laitier du fluide amont et nettoie le

tubage des particules de ce fluide ;

La seconde est le bouchon de queue, elle sépare le laitier du fluide de refoulement ;

- Figure 40: Schémas comparatifs des deux bouchons de cimentation




A la fin de la cimentation, les deux bouchons se superposent au-dessus du collier de retenue.

Cette disposition des bouchons à la fin du pompage expliquent les termes adoptés en terminologie

anglaise pour désigner les bouchons : bouchon de fond (bottom plug) pour le bouchon de tête et

bouchon sommital (top plug) pour le bouchon de queue.

Figure 41: Disposition des bouchons à la fin de la cimentation


XI -3-2-Tête de cimentation

C’est un ensemble de tuyaux et de robinets qui servent à la circulation sélective des fluides de

cimentation et au lancement des bouchons. Elle est montée sur le tubage. Elle comporte :

un tube de même diamètre que le tubage, appelé tube de lancement et qui loge

temporairement les bouchons de cimentation ;

un tuyau d’arrivée des fluides qui se ramifie en trois branches à l’entrée dans le tube de

lancement, une branche pour chaque fluide : la ramification inférieure pour le fluide

amont, la ramification moyenne pour le laitier et la ramification supérieure pour le fluide

de refoulement ;



Figure 42: Schéma de principe de la tête de cimentation


XI -4- Opération de cimentation

La cimentation primaire se déroule en trois principales phases : la phase préparatoire, la phase de

pompage et la phase d’attente.

XI -4-1-Phase préparatoire

Elle consiste au contrôle de propreté du trou, par une circulation intense du fluide amont et un

contrôle du contenu de solides. Durant cette phase, seule la vanne inférieure de la tête de

cimentation est ouverte pour laisser passer le fluide amont en provenance de la pompe à boue ou

de l’agrégat de cimentation. La vanne moyenne et la vanne supérieure sont fermées.

XI -4-2-Phase de pompage

La cimentation proprement dite se rapporte au pompage des deux derniers fluides de

cimentation, à savoir le laitier de ciment et le fluide de refoulement. Elle doit se réaliser dans un

temps déterminé à cause du délai de pompabilité du laitier. Passé ce délai, le laitier commence à

faire prise et devient difficile à circuler.

XI -4-3- Phase d’attente

Au terme de la phase de pompage, on observe une pause pour donner au laitier le temps de faire

prise. C’est l’attente du ciment (WOC : wait on cement) dont la durée dépend des caractéristiques

du laitier.



Figure 43: Les différentes phases de pompage en cimentation primaire


PARTIE IV: LES CALCULS AFFERENTS AUX PROGRAMMES


Partie IV : LES CALCULS AFFERENTS AUX PROGRAMMES

Chapitre XII : DIMENSIONNEMENT DES TUBAGES

Chapitre XIII : DIMENSIONNEMENT DES TIGES

Chapitre XIV : CALCULS RELATIFS AUX BOUES DE FORAGE

Chapitre XV : CALCUL DE LA CIRCULATION

Chapitre XVI : CALCUL DE LA CIMENTATION



Chapitre XII-DIMENSIONNEMENT DES TUBAGES [6] [16]

On procède au dimensionnement des tubages pour minimiser le coût du programme de forage et

pour éviter les accidents durant le forage.

Les sections guide, de surface et technique sont tubés jusqu’au jour tandis que la section de

production est tubé en liner de 9 5/8‘’ jusqu’à 8 230 ft-GL

XII -1-Dimensionnement des tubages

Le calcul des tubages consiste à déterminer l’épaisseur des parois et à choisir la qualité

d’acier. Dans le domaine du forage pétrolier, les types de sollicitations à considérer dans le calcul

de dimensionnement de tubage sont l’écrasement, l’étirement et l’éclatement.

Il existe deux types de dimensionnement : dimensionnement aux sollicitations simples et

dimensionnement aux sollicitations composées.

Le dimensionnement aux sollicitations simples constitue les méthodes qui considèrent la

charge prédominante en tout point du tubage. Dans certains cas, on vérifie le tubage obtenu aux

autres sollicitations. On connaît deux principales méthodes de dimensionnement aux sollicitations

simples :

Le dimensionnement à la pression extérieure ;

Le dimensionnement à la traction ;

Le dimensionnement aux sollicitations composées essaie de se rapprocher le plus de la

réalité, que l’écrasement et la traction existent le dimensionnement aux sollicitations composées

jusqu’à la profondeur où la pression simultanément en tout point du train de tubage. Dans la suite

de notre travail, nous avons considéré extérieure est très petite devant la force de traction que

subissent les tubages. Dans ce cas, on procède au dimensionnement simple à la traction.

Les démarches de calcul pour ces deux types de dimensionnement sont développées dans

l’annexe VI et les données des tubes que l’on va employer durant le forage dans l’annexe I

XII -2-Resultats des calculs

Il n’est pas nécessaire de faire le dimensionnement pour la section guide et surface à cause de leur

faible profondeur. Il faut juste trouver des tubes qui ont le diamètre convenable à la section guide

et de surface.

La valeur de la force d’impact du bouchon de queue ou coup de bélier ou force supplémentaire

durant la cimentation est donnée par le tableau 24



Tableau 24: Valeur du coup de bélier

Section Pression supplémentaire Force supplémentaire

psi Lb

Technique 239 26 736

Production 194 10 693

On adopte les notations suivantes pour résumer les données et les résultats des calculs sous forme

de tableau.

TD : Diamètre intérieur du tronçon

q : Poids linéaire du tronçon

uL : Longueur unitaire des tubes

CP : Résistance à la pression extérieure des tubes du tronçon

tF : Résistance à la traction des tubes du tronçon

aH : Profondeur admissible des tubes du tronçon

aF : Force axiale admissible pour les tubes du tronçon

axF : Force axiale que subissent les tubes du tronçon

totalL : Longueur totale des tronçons

iP : Poids du tronçon

iL : Longueur du tronçon

tubeN : Nombre des tubes pour le tronçon

débutH : Profondeur du début du tronçon

finH : Profondeur de la fin du tronçon

XII -3-1-Dimensionnement

Section Guide de 30’’

Tableau 25: Résultats du dimensionnement du tubage guide

Acier TD q

uL

tubeN totalL

iP

in ppf ft ft Lb

X-52 29,5 79,5 40 2 69 5 485,5

Excédent de tube à couper 11 ft



I (X52 - 79,5)

69 ftGL

0 ftGL

Section guide

Section de surface


Section technique

Tronçons de la section guide de 30’’

Section de surface de 20’’


Tableau 26: Résultats du dimensionnement du tubage de surface

Acier TD q

uL tubeN totalL iP

in

ppf ft ft Lb

J-55 18,73 94 41,5 12 497 46 718


Figure 44: Représentation graphique des tronçons du tubage de guide



II (J55 - 94)

497 ft-GL

0 ftGL

Section guide

Section de surface


Section technique

Tronçons du tubage de surface de 20’’

Section Technique de 13 3/8 ‘’

Proposition des tronçons

Tableau 27 : Proposition des tronçons pour le tubage technique

Tubes conventionnel

aH Acier q

uL aF

ft GL ppf ft Lb

11 466,29 N-80 98 40 1 524 666

7 508,38 N-80 85 40 1 300 666

6 014,47 N-80 77 40 1 182 000

5 180,20 N-80 72,00 40 1 107 333

3 783,29 J-55 68,00 42 712 666

2 987,83 J-55 61,00 42 641 333

2 192,37 J-55 54,50 42 568 666

Tubes anticorrosif

5 024,99 C-75 72 40 1 033 333

Figure 45 : Représentation graphique des tronçons du tubage de surface

PARTIE III : DIMMENTIONNEMENT



Tableau 28: Résultats du dimensionnement du tubage technique

Tronçons aH

Acier

q uL débutH

tubeN

iL iP totalL axF

aF finH Méthode de

dimensionnement

ft GL ppf

ft

ft GL

ft Lb ft Lb Lb ft GL

DIMENSIONNEMENT A LA SOLLICITATION COMPOSE

I 11 466,29 N-80 98 40 8 527 41

1 640

160 720 1 640 160 720 1 524 666 6 887

II 7 508,38 N-80 85 40 6 887 31

1 240

105 400 2 880 266 120 1 300 666 5 647

III 6 014,47 N-80 77 40 5 647 17 680 52 360 3 560 318 480 1 182 000 4 967

IV 5 180,20 N-80 72 40 4 967 24 960 69 120 4 520 387 600 1 107 333 4 007

V 5 024,99 C-75 72 40 4 007 13 520 37 440 5 040 425 040 1 033 333 3 487

VI 3 783,29 J-55 68 42 3 487 17 714 51 408 5 754 476 448 712 666 2 773

VII 2 987,83 J-55 61 42 2 773 18 756 54 432 6 510 530 880 641 333 2 017

VIII 2 192,37 J-55 54,5 42 2 017 4 168 12 096 6 678 542 976 568 666 1 849

DIMENSIONNEMENT A LA TRACTION

IX 2 987,83 J-55 61 42 1 849 27 1134 81 648 7 812 624 624 641 333 715

X 3 783,29 J-55 68 42 715 15 630 45 360 8 442 669 984 712 666 85

XI 11 466,29 N-80 98 40 85 3 120 8 330 8 562 678 314 1 524 666 0




Section guide

Section de surface


Section technique

XI (N80 – 98) X (J55 – 68) IX (J55 – 61) VIII (J55 – 54.5) VII (J55 – 61) VI (J55 – 68) V (C75 – 72) IV (N80 – 72)

III (N80 – 77) II (N80 – 85)

I (N80 – 98)

Tronçons du tubage technique de 13 3/8 ‘’

4 967 ft-GL

6 887 ft-GL

4 007 ftGL

3 487 ft-GL

2 773 ft-GL

2 017 ft-GL

1 849 ft-GL

85 ft-GL

5 647 ft-GL

8 527 ft-GL

715ft-GL

Figure 46: Représentation graphique des tronçons du tubage technique



Section de production Liner de 9 5/8’’

Proposition des tronçons

Tableau 29: Proposition des tronçons pour le tubage de production

Tubes conventionnel

aH Acier q

uL aF

ft GL ppf ft Lb

14 089,42 V-150 61,1 38,5 1 767 333

12 415,43 V-150 58,4 38,5 1 688 000

9 625,44 V-150 53,5 38,5 1 488 000

8 509,45 P-110 53,5 38,5 1 140 000

7 399,72 N-80 53,5 40 829 333

5 698,01 P-110 47 38,5 995 333

5 309,46 N-80 47 40 724 000



Résultat des calculs

Tableau 30: Résultats du dimensionnement du tubage de production

Tronçons

aH

Acier

q uL débutH

tubeN

iL iP totalL axF

aF finH Méthode de

dimensionnement

ft GL ppf ft ft GL ft Lb ft Lb Lb ft GL

DIMENSIONNEMENT A LA SOLLICITATION

COMPOSE

I 14 089,42 V-150 61,1 38,5 12 997 21 808,5 493 99,35 808,5 49 399,35 1 767 333 12 188,5

II 12 415,43 V-150 58,4 38,5 12 188,5 86 3 311 193 362,4 4 119,5 242 761,75 1 688 000 8 877,5

III 9 625,44 V-150 53,5 38,5 8 877,5 14 539 28 836,5 4 658,5 271 598,25 1 488 000 8 338,5

IV 8 509,45 P-110 53,5 38,5 8 338,5 1 38,5 2 059,75 4 697 273 658 1 140 000 8 300

V 14 089,42 V-150 61,1 38,5 8 300 2 77 4 277 4 767 277 935 1 767 333 8 230



V (V-150-61.1) IV (P-110-53.5)

III (V-150-53.5)

II (V-150-58.4)

I (V-150-61.1)

8 300ft-GL

12 188,5 ft-GL

8 877,5ft-GL

8 230ft-GL

12 997 ft-GL

8 338,5ft-GL

Section guide

Section de surface


Section technique

Tronçons du tubage de production

Figure 47: représentation graphique des tronçons du tubage de production



XII- 3-Charge au crochet durant la descente des tubages

Du point de vue de la charge au crochet, la descente de tubage est caractérisée par deux

principales particularités :

A cause du collier de retenue dont le train de tubage est muni vers son extrémité

inferieure, le tubage est vide de boue pendant la descente, du fait que cet accessoire

empêche l’entrée du fluide du bas vers le haut. Cette particularité fait augmenter la

poussée d’Archimède exercée par la boue car le volume est celui de tout le tubage mais

non pas celui de la masse métallique uniquement ;

La descente doit toujours être effectuée lentement, afin d’éviter l’effet de pitonnage en

dessous du sabot guide, étant donné que les diamètres de tubage et du trou sont très

proches. L’effet de pistonnage peut engendrer la fracturation des roches et une perte de

circulation ;

La charge au crochet durant la descente de tubage est donnée par la relation ci-dessous :

3 Cr T elP P P A 4 1

Avec 20,0408. b T TA D L

4 2

A : Force de poussée de la boue

3CrP : Charge au crochet durant la descente de tubage

TD : Diamètre intérieur du tubage

TP : Poids total du train de tubage

elP : Poids de l’élévateur

TL : Longueur de tronçon

b : Densité de la boue de forage


Pour le calcul, on s’intéresse seulement à la charge au crochet durant la descente de tubage de la

section technique et de production car pour les autres sections, la charge au crochet est faible à

cause de leur faible profondeur. On néglige aussi le poids de l’élévateur car elle est très faible

devant le poids total des tubages.



Tableau 31: Charge au crochet durant la descente des tubages

Section TD

b TP TL A 3CrP

in ppg Lb ft Lb Lb

Technique 12,615 9,44 618 314 8 527 522 640 95 674

Production 8,835 15,93 277 935 4 767 241 843 36 092



Chapitre XIII- DIMENSIONNEMENT DES TIGES [1] [12] [15][19]

Le programme des tiges est nécessaire afin de minimiser les accidents durant le forage comme la

rupture des tiges, le flambage, …

Pour ce faire il est nécessaire de déterminer la longueur, le diamètre, le poids ainsi que le type de

tige qu’on doit employer à chaque section.

Pour la section guide et surface, le dimensionnement des tiges de forage n’est pas recommandé à

cause de leur faible profondeur tandis que pour la section technique et de production il est

recommandé.

XIII -1- Masses-tiges

XIII-1-1- Détermination du diamètre extérieur

La relation ci-dessous permet de déterminer le diamètre maximal des masses-tiges pour qu’il n’y

ait pas des problèmes durant le forage.

0,7

0,8

0,9

e

o

D

D

4 3

eD : Diamètre extérieur des masses-tiges


On prend 0,7 si la zone est à haut risque de coincement des trains de sonde, 0,8 pour la zone à

risque intermédiaire et 0,9 si la zone est sans risque. Pour la suite de ce travail on prend 0,7 car il y

a un risque de gonflement d’argile. Pour les sections guide, de surface et technique, on utilise des

masses-tiges de 11 ‘’ de diamètre extérieur et de 8 1/2’’ pour la section de production.

Tableau 32: Caractéristiques des masses-tiges utilisées durant le forage

Section Type de masse-tige eD MTq

[ in ] [ ppf ]

Guide 11x3 avec 8 5/8 API Reg 11 299

Surface 11x3avec 8 5/8 API Reg 11 299

Technique 11x3 avec 8 5/8 API Reg 11 299

Production 8x2 13/16 avec 6 5/8 API Reg 8 150



XIII-1-2- Détermination de la longueur des masses-tiges

La détermination de la longueur de masses-tiges est donnée par la relation :

.

. .cos

SMT

MT

NP PL

F q

4 4

MTL : Longueur des masses-tiges


b : Densité de la boue de forage

: Inclinaison du trou = 0°

NP : Point neutre placé entre 1,33 et 1,5 des masses-tiges, c’est aussi le coefficient de sécurité pour

calculer les masses-tiges

F : Facteur de flottabilité donnée par 1 b

ac

ac : Densité de l’acier qui est 65,5 ppg

MTq : Poids linéaire des masses-tiges

XIII-1-3-Résultats des calculs

Pour la section guide et de surface, on choisit seulement une longueur maximale adéquate à

chaque section car la formule de dimensionnement est inapplicable à cause de la faible

profondeur.

Facteur de flottabilité

Tableau 33: Facteur de flottabilité

SECTION Densité de la boue Facteur de flottabilité ( F )

Technique 9,44 0,856

Production 15,93 0,757



Longueur des masses-tiges

Tableau 34: Résultats des calculs pour la longueur des masses-tiges

Section Type des masses-tiges Longueur

ft

Guide 11x3 avec 8 5/8 API Reg 72

Surface 11x3 avec 8 5/8 API Reg 500

Technique 11x3 avec 8 5/8 API Reg 510

Production 8x2 13/16 avec 6 5/8 API Reg 840

XIII-2-Tiges lourdes

Elles ne sont nécessaires que pour les sections technique et de production. Elles sont en général

au nombre de 6 dans les puits verticaux puisqu’elles constituent juste une section de transition

entre les masses-tiges et les tiges de forage.

Les formules ci-dessous permettent de calculer la longueur et poids des tiges lourdes

2 22,6727 e iq D D 4 5

Poids total = . TLq L 4 6

.TL TL TLL l N 4 7

q : Poids linéaire des tiges-lourdes

TLL : Longueur des tiges lourdes

TLl : longueur unitaire des tiges lourdes

Tableau 35: Résultats des calculs pour la longueur des tiges lourdes

Section

Longueur unitaire

( TLl )

Nombre

( TLN )

Poids linéaire

(q)

Poids total longueur totale

( TLL )

ft bpf Lb ft

technique 30 6 42,76 7 697 180

production 30 6 50,41 9 073 180



XIII-3-Tiges de forage

XIII -3-1-Dimensionnement

Pour faire le dimensionnement des tiges de forage, on calcule d’abord la longueur des tiges de

forage nécessaires pour la section à forer.

TFtot F TL MT OL H L L L 4 8

OL : Longueur de l’outil de forage

La longueur de l’outil est négligeable devant le la longueur des masses-tiges et des tiges lourdes.

Puis il faut suivre 5 étapes :

sélection de la dimension des tiges de forage qu’on va employer. Pour ce faire il faut

calculer la pression hydrostatique hp correspondante à la profondeur admissible

d’introduction des tiges de forage. Ensuite, on cherche le tube qui a une pression

d’écrasement corrigée ( ccP ) le plus proche de hp ;

Après avoir choisi les tiges de forage, on calcule la nouvelle force de traction (corrigertP )

pour les tiges ;

On calcule la longueur des tiges de forage sélectionnées dans l’étape 1 ;

Révision de la MOP qui doit être supérieure à 100 000 Lb ;

Calcul de la charge maximale admissible du train de sonde qui peut être suspendu au coin

de retenue,

Ces 5 étapes sont développées dans l’annexe IV et les données des tiges de forage que l’on va

utiliser sont dans l’annexe II.

Le dimensionnement des tiges n’est pas recommandé pour la section guide et surface car on

n’emploie que des masses-tiges

XIII -3-2-Résultats des calculs

Les résultats des calculs se résument comme suit :



Calcul de la longueur des tiges de forage utiles

Tableau 36: Longueur des trains de sonde nécessaires

Section FH TLL MTL

totaleTFL

ft GL ft ft

ft

Guide 72 0 72 72

Surface 500 0 500 500

Technique 8 530 180 510 7 840

Production 13 000 180 840 11 980

Calcul du poids total de toutes les tiges dans la boue de forage

Tableau 37: Poids total des trains de sonde dans la boue

Section b

F

F

Poids en l’air Poids dans la boue

ppg [ Lb ] [ Lb ]

Technique 9,44 0,856 305 714

261 653

Production 15,93 0,757 347 510

263 065



Tableau 38: Nouvelle pression extérieure admissible due à l'effet de la traction

Tableau 39: Nouvelle force de traction

Section Type de tige cP

A P Z mY hP b ccP

[ Lb ] [ 2in ] [ Lb ] [ psi ] [ psi ] [ psi ] [ ppg ] [ psi ]

Technique Grade E-75 (New drill pipe) 4 187,21 4,407 156 196,8 35 443 75 000 3 612,88 9,44 4 253,29

Grade X-95 (New drill pipe) 2 319,16 4,407 226 218 51 332 105 000 1 744,83 9,44 4 143,33

Production Grade G-105 (New drill pipe) 10 768,68 3,805 135 073,8 35 499 105 000 9 923,75 15,93 10 424,82

Grade-S-135 (New drill pipe) 1 360,58 3,805 142 673 37 496 135 000 393,47 15,93 13 148,31

Section Type de tige Type des joints A Z Pt T corrigéPt

[ 2in ] [ 3in ] [ Lb ] [ Lb ft ] [ Lb ]

Technique Grade E-75 (New drill pipe) NC46 6 1/4 x 3 1/4 4,407 8,543 330 558 211 200 271 401

Grade X-95 (New drill pipe) NC46 6 1/4 x 3 4,407 8,543 418 707 246 000 356 375

Production Grade G-105 (New drill pipe) NC-40 5 1/2 x2 7/16 3,805 6,458 453 765 211 200 399 310

Grade-S-135 (New drill pipe) NC 40 5 1/2 x2 3,805 6,458 513 644 226 800 458 541



Calculs de la longueur totale des tiges de forage nécessaires

Tableau 40: Longueur des tiges de forage nécessaire

Calcul du poids total supporté par le coin de retenue et vérification de la MOP

Tableau 41: Poids total supporté par le coin de retenue

Section eD Pt k sL f maxW TSP

dans la boue MOP

[in] [ Lb ] [in] [°] [ Lb ] [ Lb ] [ Lb ]

Technique 4 1/2 418 707 2,36 12 0,08 9,4625 297 386 261 653 103 644 > 100 000

Production 4 513 644 2,36 12 0,08 9,4625 375 299 263 065 167 175 > 100 000

Section Grade de la tige de forage Type des joints

corrigéPt

TLp

MTP TFq

moyenneTFq

TFL

totaleTFL

[ Lb ] [ Lb ] [ Lb ] [ ppf

] [ ppf ] [ ft ] [ ft ]

Technique Grade E-75 (New drill pipe) NC46 6 1/4 x 3 1/4 271 401 7 697 152 490 16,6 18,4 3 604

7 840 Grade X-95 (New drill pipe) NC46 6 1/4 x 3 356 375 7 6967 152 490 16,6 18,7 4 236

Production Grade G-105 (New drill pipe) NC-40 5 1/2 x 2 7/16 399 310 9 074 126 000 14 17,8 11 505

11 980 Grade-S-135 (New drill pipe) NC 40 5 1/2 x2 458 541 9 074 126 000 14 16,1 475



La charge maximale supportée par le coin de retenue est supérieure au poids total du train de

sonde situé dans le trou. Le MOP est supérieur à 100 000 Lb, donc le dimensionnement des tiges

est adéquat.

XIII -4-Tige d’entraînement

La tige d’entraînement est une tige de section transversale spéciale, qui sert à la

transmission de la rotation, de la surface vers le trépan, par l’intermédiaire des tiges de forage et

des masses-tiges.

Pour que la tige d’entrainement puisse satisfaire son rôle d’entrainement, on lui exige trois

principales caractéristiques :

L’adhésion à la table de rotation ;

La liberté de translation verticale ;

La résistance à la torsion ;

Du point de vue de la section transversale, il existe trois types de tiges d’entrainement :

Les tiges à section carrée ;

Les tiges de section en croix ;

Les tiges de section hexagonale ;

Parmi ces trois types de tiges d’entraînement, les tiges de section hexagonale possèdent les

caractéristiques moyennes pour l’adhésion à la table et à la résistance à la torsion.

Le tableau ci-dessous montre le type et le diamètre extérieur des tiges d’entraînement à utiliser

durant le forage.

Tableau 42: Caractéristiques des tiges d'entraînement utilisées durant le forage

Section Type joints eD Longueur Poids

in ft Lb

Guide Hexagonale NC-46 6 1/4 5 1/4 40 2 215,4

Surface Hexagonale NC-46 6 1/4 5 1/4 40 2 215,4

Technique Hexagonale NC-46 6 1/4 5 1/4 40 2 215,4

Production Hexagonale NC-46 6 1/4 5 1/4 40 2 215,4



XIII-5-Calcul de la charge au crochet

La charge au crochet est la force qui est suspendue au crochet de levage du système de

manœuvre, en cours d’une opération donnée. Elle dépend de plusieurs facteurs tels que la

composition du train de sonde, la nature et la spécificité de l’opération en cours.

XIII- 5-1-Charge au crochet maximale en cours de forage

Durant le forage, le train de sonde est suspendu au système de levage et plonge dans le trou plein

de boue. Pour la section guide et de surface, il n’est pas nécessaire de déterminer la charge au

crochet à cause de leur faible profondeur c’est-à-dire la charge au crochet est minimale.

inj e TF TL MT o SPcr P P F P P P P P 4 9

Avec :

crP : Charge au crochet maximale en cours de forage

eP : Poids de la tige d’entrainement

TLP : Poids des tiges lourdes

oP : Poids de l’outil de forage

F : Facteur de flottabilité

injP : Poids de la tête d’injection

TFP : Poids des tiges de forage

MTP : Poids des masses-tiges


Pour l’application de cette formule, on peut négliger le poids de la tête d’injection par ce qu’il est

très petite devant les autres.

Tableau 43: Charge au crochet en cours de forage

Section eP TLP

MTP TFP SP oP F crP

Lb Lb Lb Lb Lb Lb Lb

Technique 2 215,5 7 696,8 152 490 145 527 96 250 500 0,856 168 047

Production 2 215,5 9 073,8 126 000 212 437 73 500 179 0,757 191 916



XIII -5-2- Charge au crochet maximale en cours de manœuvre

Avant la remontée du train de sonde, la tête d’injection et la tige d’entrainement sont

déconnectées du train de sonde et disposées dans un aménagement spécial du plancher de la

tour (trou de rat). Elles y restent durant toute la manœuvre et ne sont remises en place qu’à la fin

de la descente du train de sonde c’est-à-dire à la reprise du forage. La manœuvre des trains de

sonde se fait en mouvement uniforme.

1cr o MT TL TF elP F P P P P P 4 10

Avec

1crP : Charge au crochet maximal en cours de manœuvre

TFP : Poids des tiges de forage

TLP : Poids des tiges lourdes


elP : Poids de l’élévateur

MTP : Poids des masses-tiges

oP : Poids de l’outil de forage

On peut négliger le poids de l’élévateur car il est négligeable devant les autres.

Tableau 44: Charge au crochet en cours de manœuvre

Section TLP

MTP TFP oP F

1crP

Lb Lb Lb Lb Lb

Technique 7 696,8 152 490 145 527 500 0,856 262 081

Production 9 073,8 126 000 212 437 179 0,757 263 201



Chapitre XIV- CALCULS RELATIFS AUX BOUES DE FORAGE

X IV-1-Volume de boue nécessaire

En cours de forage, la boue parcourt un circuit continu et fermé de telle sorte que les équipements

destinés à sa circulation doivent être remplis à tout instant. Le volume de boue nécessaire au

forage d’une section dépend du diamètre et de la profondeur du trou.

Dans le cas général, la section intermédiaire est composée de deux parties :

Partie tubée avec le diamètre intérieur DT, le sabot à HT et le volume VTT ;

Partie en découvert avec le diamètre DO, la profondeur finale HF et le volume VTD ;

Le volume de boue nécessaire est donné par la formule suivante :

n s TV V V 4 11

Avec

sV : Volume des équipements de surface

TV = TTV + TDV : volume du trou 4 12

Le volume du trou en découvert est affecté d’un coefficient d’irrégularité du diamètre K . Ce

coefficient d’irrégularité est dû à des éventuels rétrécissements et excavations. Il est donné par la

relation : r

th

VK

V

Avec

rV : Volume réel du trou

thV : Volume théorique du trou

Finalement, le volume de boue nécessaire est :

nV = sV + TTV + K TDV = sV + TTC TH + K TDC ( FH - TH ) 4 13

Avec

TTC = 2

4TD

: capacité du trou tubé 4 14

TDC = 2

4oD

: capacité du trou en découvert 4 15



Tableau 45: Volume de boue nécessaire pour le forage

Section TDC

TTC FH TH k

SV nV

bpf

bpf

ft GL

ft GL

bbl

bbl

Guide 1,2590 0 72 0 1,02 120 212,46

Surface 0,6567 0,8454 500 72 1,01 120 464,74

Technique 0,2975 0,3408 8 530 572 1,01 120 2 706,11

Production 0,1458 0,1546 13 000 9 102 1,01 120 2 101,00

XIV -2-Quantité de produits

Les calculs de la quantité de produits nécessaires sont effectués de façon analogue. Ils sont basés

sur la loi de conservation de la matière, exprimée en termes de volume et de masse.

On part de système initial A pour obtenir un système final B en passant au système

intermédiaireC .

A C B

A C B

V V V

M M M

4 16

Ensuite le bilan de masses est transformé en bilan de poids pour faire apparaitre les volumes et les

densités.

A C B

A A B B C C

V V V

V V V

4 17

En résolvant ce système d’équations en trouve :

C A

A B

C B

V V

4 18 Et

C A

C B C

C B

P V

4 19

Remarque :

Pour la préparation de la boue :

( A , AV ) représentent la densité et le volume d’eau nécessaires ;

( C , CP ) représentent la densité et le poids de bentonite nécessaire à la

préparation ;

( B , BV ) représentent la densité et le volume de boue nécessaire ;

Pour le traitement de la boue

( A , AV ) représentent la densité et le volume de boue initiale à traité ;



( ,baryt bent ,,baryt bentP ) caractérisent la densité et le poids de barytine ou de bentonite

nécessaires au traitement ou à la préparation ;

(b ,

bV ) représentent la densité et le volume de boue nécessaire ;

On peut aussi calculer le nombre de sacs (SN ) de barytine ou de bentonite tel que

1sac de barytine ou de bentonite pèse 100 lb

D’où ou

100

bent baryt

S

P PN 4 20

:baryt bentP ou P : Poids de la barytine ou de la bentonite

Tableau 46: Quantité des matériaux nécessaires à la préparation des boues

Section bent

baryt Eau

prépàbV

écartàbV

EV

nécessaire

bentP

nécessaires

barytP

nécessaires

bentN barytN

ppg ppg

ppg

bbl bbl bbl Lb Lb sacs sacs

Guide 35 20,5 8,3 212,46 0 192,61 17 093 0 171 0

Surface 35 20,5 8,3 252,28 0 2 28,71 20 297 0 203 0

Technique 35 20,5 8,3 2 241,37 0 2 031,93 180 327 0 1 803 0

Production 35 20,5 8,3 1 567,53 673,84 0 0 784 202 0 7 842

Total 2 453,24 217 718 784 202 2 177 7 842

Ce dernier tableau nous montre le volume total de l’eau, le poids total de la bentonite et le poids

total de la barytine nécessaire pour le programme de boue de ce forage sans compter les

imprévus durant le Forage.

XIV -3-Calcul des additifs et imprévus dus à l’éventuelle perte de circulation

XIV -3-1-Additifs

On prévoit d’ajouter de la soude caustique (NaOH) pour basifier la boue (afin d’améliorer les

mesures diagraphiques) et au chlorure de potassium (KCl) (pour lutter contre le gonflement

d’argile pour la section technique). Les quantités sont de 2 % du volume de boue.



Tableau 47: Quantité des additifs utilisés pour la préparation des boues

Section nV KClV NaOHV

bbl

bbl

bbl

Technique 2 706,11 54,12 54,12

Production 2 101,00 42,02 42,02

XIV -3-2- imprévu dû à l’éventuelle perte de circulation

Durant le forage, on peut rencontrer des problèmes comme la perte de circulation qu’on ne peut

pas négliger surtout pour un forage d’exploration. Dans ce programme on prévoit 50 % d’imprévus

par rapport au volume théorique.

Tableau 48: Calculs des imprévus

Produits

Nécessité

Volume d’eau Nombre de sacs

de bentonite

Nombre de sacs

de barytine

[bbl ] [Sacs] [Sacs]

Nécessaires au programme 2 453,24 2 177 7 842

Imprévues 1 226,62 1 089 3 921

TOTAL 3 679,86 3 266 11 763

XIV -4-Détermination de débit minimal nécessaire

Le principe est de circuler la boue de forage à un régime turbulent pour assurer le transport des

débris de forage à la surface. Le débit minimal nécessaire est donné par la relation suivante :

min

0.1615 bb o e

b

Q D D

bpm

4 21

Avec

minbQ : Débit minimal d’injection de la boue bpm

eD : Diamètre extérieur de la tige la plus petite dans le trou in

b : Viscosité plastique de la boue ocP



oD : Diamètre intérieur du trou in

b : Densité de la boue ppg

Tableau 49: Débit minimal nécessaire d'injection des boues

Section oD

eD b b min

bQ

in in ppg

ocP bpm

Guide 36 11 9,44 5 4,02

Surface 26 11 9,44 5 3,46

Technique 17 1/2 11 9,44 25 12,72

Production 12 1/4 8 15,93 35 7,31



Chapitre XV-CALCUL DE LA CIRCULATION

Le but du calcul de la circulation est la détermination des pertes de charge totales engendrées par

le débit dans le système de circulation et à voir si ces pertes de charge ne dépassent pas la

capacité de la pompe. Autrement dit, la connaissance de ces pertes de charge totales permet de

choisir la pompe adéquate qui peut satisfaire le régime d’écoulement turbulent de la boue de

forage sans dépasser sa capacité.

Les pertes de charge sont divisées en deux catégories, les pertes de charge fixes et les pertes de

charge variables.

XV-1-Pertes de charge fixes

Les pertes de charge fixes sont représentées par les pertes de charge aux niveaux des

équipements de surface, de la tige d’entraînement, des éléments des trains de sonde qui se

trouve déjà dans le trou au début du forage et des duses du trépan.

XV-2-Pertes de charge variables

Les pertes de charge variables sont représentées par la perte de charge aux niveaux des tiges de

forage et des masses-tiges.

Les formules ci-dessous permettent de calculer ces pertes de charge.

Pour le milieu tubulaire

min

2

2 5

(8 ) avec T

f T b b T

i

f LP Q

D

4 22

Pour le milieu annulaire

min

2

3 22

8 avec A

f A b b A

o e o e

f LP Q

D D D D

4 23

Pour les duses

min

2

9,45b b

f o

QP

S g

4 24

fP : Perte de charge

minbQ : Débit minimal de la boue

b : Densité de la boue

g : Accélération de la pesanteur



S : Surface des duses du trépan

L : Longueur du trajet de la boue

: Coefficient de perte de charge


eD : Diamètre extérieur de train des tiges

iD : Diamètre intérieur de train des tiges

f : Coefficient de friction

XV-3-Résultats des calculs

Section technique

Pertes de charge fixes

Tableau 50: Pertes de charge fixes pour la section technique

Eléments L iD v

Re Régime f fP

ft in fps psi

Conduite de refoulement 110 3 24,24 19 876 turbulent 0,0079 38,00

Flexible 54 3 24,24 19 876 turbulent 0,0079 18,65

Tête d'injection 8 1/4 3 24,24 19 876 turbulent 0,0079 2,85

Intérieur de MT 500 3 24,24 19 876 turbulent 0,0079 172,72

Tige d'entraînement 40 3 24,24 19 876 turbulent 0,0079 13,82

Duses de trépans S=0,4184 in2 409,54

jet

3 347,08

Perte de charge totale fixe 3 593,12

Pertes de charge variables

Tableau 51: Coefficients de pertes de charge pour la section technique

Eléments oD eD vitesse

Re Régime f

in in fps psift

Intérieur des masses-tiges 3

24,24 19 875,7664 turbulent 0,0079 0,3454

Intérieur des tiges de forage 3,826

14,90 19 982,2128 turbulent 0,0079 0,1681

Entre découvert et masses-tiges 17 1/2 11 5,16 9 191,7455 turbulent 0,0092 0,0104

Entre découvert et tiges de forage 17 1/2 4,5 1,29 18 383,491 turbulent 0,0080 0,0045

Entre tubage et masses-tiges 18,73 11 3,65 7 729,1521 turbulent 0,0095 0,0045

Entre tubage et tiges de forage 18,73 4,5 1,07 14 228,4391 turbulent 0,0084 0,0022



Tableau 52: Variation de la perte de charge totale suivant la profondeur de

forage pour la section technique

FH fPfixe

fPau niveau

des masses-tiges

fPau niveau

des tiges de forage fP

total

500 3 593,12 2,26 0 3 595,38

510 3 593,12 5,77 0 3 598,89

760 3 593,12 7,24 42,58 3 642,94

1 010 3 593,12 8,71 85,16 3 686,98

1 260 3 593,12 8,75 128,32 3 730,19

1 510 3 593,12 8,75 171,49 3 773,36

1 760 3 593,12 8,75 214,65 3 816,52

2 010 3 593,12 8,75 257,82 3 859,69

2 260 3 593,12 8,75 300,99 3 902,85

2 510 3 593,12 8,75 344,15 3 946,02

2 760 3 593,12 8,75 387,32 3 989,19

3 010 3 593,12 8,75 430,48 4 032,35

3 260 3 593,12 8,75 473,65 4 075,52

3 510 3593,12 8,75 516,81 4 118,68

3 760 3 593,12 8,75 559,98 4 161,85

4 010 3 593,12 8,75 603,15 4 205,01

4 260 3 593,12 8,75 646,31 4 248,18

4 510 3 593,12 8,75 689,48 4 291,35

4 760 3 593,12 8,75 732,64 4 334,51

5 010 3 593,12 8,75 775,81 4 377,68

5 260 3 593,12 8,75 818,97 4 420,84

5 510 3 593,12 8,75 862,14 4 464,01

5 760 3 593,12 8,75 905,31 4 507,17

6 010 3 593,12 8,75 948,47 4 550,34

6 260 3 593,12 8,75 991,64 4 593,51

6 510 3 593,12 8,75 1 034,80 4 636,67

6 760 3 593,12 8,75 1 077,97 4 679,84

7 010 3593,12 8,75 1 121,13 4 723,00

7 260 3 593,12 8,75 1 164,30 4 766,17

7 510 3 593,12 8,75 1 207,47 4 809,33

7 760 3 593,12 8,75 1 250,63 4 852,50

8 010 3 593,12 8,75 1 293,80 4 895,67

8 260 3 593,12 8,75 1 336,96 4 938,83

8 510 3 593,12 8,75 1 380,13 4 982,00

8 530 3 593,12 8,75 1 383,58 4 985,45




Pertes de charge fixes

Tableau 53: Pertes de charge fixes pour la section de production

Eléments L iD vitesse

Re Régime f fP

ft in fps psi

Conduite de refoulement 110 3 13,95 17 671 Turbulent 0,0081 35,71

Flexible 54 3 13,95 17 671 Turbulent 0,0081 17,53

Tête d'injection 8 1/4 3 13,95 17 671 Turbulent 0,0081 2,68

Intérieur de MT 840 2 13/16 15,87 18 849 Turbulent 0,0080 371,77

Tige d'entraînement 40 3 13,95 17 671 Turbulent 0,0081 12,99

Duses de trépan S=0,4184 in2 235,60

Jet

1 869,18

Perte de charge totale fixe

2 309,87

Pertes de charge variables

Tableau 54: Coefficients de pertes de charge pour la section de production

Eléments oD eD vitesse

Re Régime f

in in fps psi

ft

Intérieur tiges de forage 3,826

8,57 13 856 Turbulent 0,0085 0,0599

Entre découvert et masses-tiges 12 1/4 8 1,46 2 138 Turbulent 0,0123 0,0028

Entre découvert et tiges de forage 12 1/4 4 0,94 2 665 Turbulent 0,0118 0,0006

Entre tubage et masses-tiges 12,615 8 1,32 2 100 Turbulent 0,0123 0,0021

Entre tubage et tiges de forage 12,615 4 0,88 2 606 Turbulent 0,0118 0,0005



Tableau 55: Variation de la perte de charge totale suivant la profondeur du forage

pour la section de production

fH fPfixe

fPau niveau

des masses-tiges

fPau niveau

des tiges de forage fP

total

8 530 2 309,87 1,764 155,99 2 467,63

8 780 2 309,87 1,933 161,06 2 472,87

9 030 2 309,87 2,103 166,13 2 478,11

9 280 2 309,87 2,272 171,21 2 483,35

9 370 2 309,87 2,333 173,03 2 485,23

9 530 2 309,87 2,333 524,43 2 836,64

9 780 2 309,87 2,333 539,54 2 851,74

10 030 2 309,87 2,333 554,65 2 866,85

10 280 2 309,87 2,333 569,76 2 881,96

10 530 2 309,87 2,333 584,87 2 897,07

10 780 2 309,87 2,333 599,98 2 912,18

11 030 2 309,87 2,333 615,09 2 927,29

11 280 2 309,87 2,333 630,20 2 942,40

11 530 2 309,87 2,333 645,31 2 957,51

11 780 2 309,87 2,333 660,41 2 972,62

12 030 2 309,87 2,333 675,52 2 987,73

12 280 2 309,87 2,333 690,63 3 002,83

12 530 2 309,87 2,333 705,74 3 017,94

12 780 2 309,87 2,333 720,85 3 033,05

13 000 2 309,87 2,333 734,15 3 046,35



Chapitre XVI- CALCUL DE LA CIMENTATION

En cimentation, on effectue trois sortes de calcul : le calcul matériel, le calcul temporel et le calcul

hydraulique

XVI -1-Calcul matériel

Ce calcul se rapporte au volume de laitier nécessaire pour remplir l’annulaire jusqu’à la côte de

cimentation établie, à la quantité de produits nécessaires à sa préparation et au volume de fluide

de refoulement.

Considérons un tubage de diamètres extérieur eD et intérieur iD descendu dans un trou de

diamètre Do jusqu’à la profondeur FH . Le tubage antérieur à un diamètre intérieur aD et son sabot

à la côte TH . La côte de cimentation est CH . Le collier de retenue se trouve à la côte RH .

La figure 48 montre un tel tubage à la fin de la cimentation.

XVI -1-1-Volume de laitier

Le volume total de laitier est égal à la somme entre le volume de l’intérieur du tubage en dessous

du collier de retenue ( 1V ) et le volume de l’annulaire en dessous de la côte de cimentation ( 2V ).

1 2LV V V 4 25

1 T F RV C H H

4 26

2 TT T C TD F TV C H H K C H H

4 27

L TT T C TD F T T F RV C H H K C H H C H H

4 28

Figure 48: Etat final d’un tubage intermédiaire cimenté

Source : Ours de forage, ESPA RAFARALAHY,2012



2

4T TC D

: Capacité du tubage 4 29

2 2

4TTa T eC D D

: Capacité de l’annulaire tubé 4 30

2 2

4TDa o eC D D

: Capacité de l’annulaire non tubé 4 31

K : Coefficient d’irrégularité du diamètre du trou en découvert

Tableau 56: Volume de laitier nécessaire à la cimentation

Section

TC

TTaC

TDaC

CH

TH

RH

FH

K

LV

bpf bpf bpf ft GL ft GL ft GL ft GL bbl

Guide 0,8454 0,8743 0,0350 0 0 65,4 72 1,02 8,15

Surface 0,3408 0,0877 0,0350 0 72 493,4 500 1,01 23,68

Technique 0,1546 0,0279 0,0165 0 500 8 490 8 530 1,01 154,17

Production 0,0758 0,0087 0,0067 8 230 8 530 12 960 13 000 1,01 35,86

XVI-1-2- Quantité de matériaux

Il s’agit du volume d’eau ( EV ) et de la quantité de ciment ( CimentP ) nécessaires à la préparation du

laitier, sachant les densités E , C et L de l’eau, du ciment et du laitier.

E C L

E E C C L L

V V V

V V V

4 32

Le ciment étant un produit solide finement broyé, sa manipulation engendre des pertes dont on

tient compte à l’aide d’un coefficient PK dit de « perte en manipulation ».

La plupart des additifs sont calculés soit par un pourcentage de volume de laitier, soit par un

pourcentage de poids de ciment pur.

C L

E L

C E

V V

4 33

et

L E

Ciment P C L

C E

P K V

4 34

Puisque le ciment est d’habitude conditionné en sacs de 100 lb, il est parfois plus commode de

calculer le nombre de sacs ( SN ) requis.

100

L EP

S C L

C E

KN V

4 35



XVI -1-3-Rendements de préparation

Pour le calcul matériel de la cimentation, il est parfois plus commode de passer par les

rendements de préparation, ceux-ci désignant les quantités spécifiques d’eau (WPS ) et de ciment

(CPS ) par unité de volume de laitier.

C LE

L C E

VWPS

V

4 36

100

L ES P

C

L C E

N KCPS

V

4 37

Dans d’autres situations, la quantité spécifique de ciment par unité de volume d’eau de

préparation peut également être d’un grand intérêt.

100

L ES P

C

E C L

N KCPW

V

4 38

L’intérêt des rendements de préparation réside en ce qu’ils permettent de déterminer

directement les quantités de matériaux nécessaires sachant le volume de laitier à préparer.

.E LV WPSV 4 39

. .S L EN CPSV CPW V

.s L

sE

N CPS V

NV

CPW

4 40

Le tableau 57 nous montre les résultats des calculs.

Tableau 57: Quantité des matériaux et des additifs nécessaires à la cimentation

Section

Classe

de

ciment

L

pK WPS

CPS

2CaCl 4HR

LV

EV

sN

2CaClV 4HRV

ppg bbl

sacs

bbl

sacs

% % bbl bbl sacs bbl bbl

Guide H 16,4 1,02 0,1024 0,2102 0,02 0 8,15 4,05 40 0,16 0 Surface H 16,4 1,02 0,1024 0,2102 0,02 0 23,68 11,77 115 0,47 0 Technique H 16,4 1,02 0,1024 0,1888 0 0,02 154,17 85,28 833 0 3,08 Production H 16,5 1,02 0,1238 0,2137 0 0,03 35,86 21,19 171 0 1,08



XVI -1-4-Volume de fluide de refoulement

Il se compose du volume des équipements de surface impliqué dans le pompage ( SV ) et du

volume de la partie du tubage située au-dessus du collier de retenue ( rtV ) :

R S rt

rt T R

V V V

V C H

4 41

R S T RV V C H 4 42

Les résultats de calculs sont représentés dans le tableau 58.

Tableau 58: Volume de fluide de refoulement nécessaire

Section

TC

RH

SV

RV

bpf ft bbl bbl

Guide 0,8454 65,4 120 175,29

Surface 0,3408 493,4 120 288,15

Technique 0,1546 8 490 120 1 432,48 Production 0,0758 12 960 120 1 102,72

XVI -2-Calcul temporel de la cimentation

Théoriquement, ce calcul s’intéresse à la durée de temps nécessaire à la cimentation ( CT ). Cette

durée se compose du temps de lancement des bouchons ( bT ) et de pompage des fluides ( pT ).

En réalité, le calcul temporel se rapporte au débit minimal de pompage nécessaire, et non pas au

temps de cimentation en soi car le pompage doit se faire dans le cadre de la durée limite de

pompabilité du laitier ( aT ). Cette durée est variable d’un cas à l’autre, dépendant de la

composition du laitier et des conditions physiques de température et de pression du trou.

minC b pT T T 4 43

CT : Durée nécessaire à la cimentation

bT : Durée de lancement des bouchons

Le lancement des bouchons inclut la manipulation des vannes ainsi que la libération des

goupilles. En règle générale, on prend une valeur moyenne de 10 à 15 min par bouchon ;

Le pompage dépend du volume totalpV et du débit de pompage

pQ ;



p L R

p L R

p p

p a b

c a

b p a

V V V

V V VT Q

Q T T

T T

T T T

4 44

aT : Durée de prise de ciment

Le débit de pompage minimal nécessaire pour réaliser la cimentation dans le cadre du délai de

pompabilité du laitier est :

min

L R

p

a b

V VQ

T T

4 45

RV : Volume du fluide de refoulement

LV : Volume du laitier de ciment

Pour réaliser la cimentation dans le cadre des contraintes temporelles liées à la pompabilité du

laitier, le pompage des deux derniers fluides à savoir le laitier de ciment et le fluide de

refoulement est effectué à l’aide d’une pompe différente des pompes à boue, que l’on appelle

agrégat de cimentation. C’est en fait une pompe capable de réaliser un grand débit (pompe de

débit), contrairement aux pompes à boue qui sont plutôt destinées à réaliser des grandes

pressions (pompe de pression).

Le débit minimal d’injection du laitier de ciment pour que l’écoulement soit en régime turbulent

est donné par le tableau 59.

Tableau 59: Débit minimal d'injection du laitier de ciment

Section

RV

LV

aT

bT

minpQ

bbl bbl min min bpm

Guide 175,29 8,15 65 20 4,08

Surface 288,15 23,68 65 20 6,93

Technique 1 432,48 154,17 210 30 8,81

Production 1 102,72 35,86 252 30 5,13

XVI-3-Calcul hydraulique de la cimentation

Ce calcul se rapporte à la pression d’injection ( tetP ). En effet, pour qu’il y ait circulation, la

pression de pompage doit être supérieure à la somme entre la perte de charge (fP ), et la

différence entre les pressions hydrostatiques dans l’annulaire ( haP ) et dans le tubage ( hTP ) :



tet f ha hTP P P P 4 46

Les pertes de charge et les pressions hydrostatiques varient durant la cimentation, en fonction de

la nature des fluides en jeu, et de leur position respective dans le système. La situation la plus

défavorable est lorsque la pompe doit délivrer la pression maximale, vers la fin du pompage.

Les pertes de charges sont calculées avec les formules usuelles, en considérant les

dimensions du système et les caractéristiques des fluides présents ;

Les pressions hydrostatiques sont données par les fluides respectifs :

Dans l’annulaire, on trouve du fluide amont et du laitier, de densités respectives a

et L :

ha a C L F CP H H H 4 47

Dans le tubage, on trouve du fluide de refoulement et du laitier, de densités

respectives R et

L :

hT R R L F CP H H H

4 48

La pression d’injection minimale nécessaire est :

minL f a C R R L R CP P H H H H

4 49

Avec

TD TTf fa fT fa fa fTP P P P P P

4 50

minLP : Pression minimale d’injection de laitier de ciment

fP : Perte de charge totale

faP : Perte de charge dans l’annulaire

fTP : Perte de charge dans le tubage

TDfaP : Perte de charge dans le découvert-Tubage

TTfaP : Perte de charge dans le tubage-tubage

Les formules permettant de calculer les pertes de charge sont énumérées dans l’annexe V et les

résultats des calculs sont représentés dans les tableaux 60, 61, 62



Calcul des vitesses des fluides

Tableau 60: Vitesse d’écoulement des fluides

Section

minpQ

Tf

TDf

TTf

Tv

TDav

TTav

bpm ft ft ft fps fps fps

Guide 4,08 0,0108 0,0122 0 0,0804 0,1810 0

Surface 6,93 0,0102 0,0117 0,0119 0,3389 0,4414 0,2528

Technique 8,81 0,0104 0,0119 0,0121 0,9504 1,2169 0,8797

Production 5,13 0,0107 0,0121 0,0122 1,1274 1,5704 1,3234

Calcul de la perte de charge totale

Tableau 61: Pertes de charge totale durant le pompage

Section fTP

TTfaP TDfaP R L TTL

TDL TL

fP

psi psi psi ppg ppg ppg ft ft psi

Guide 0,0001 0 0,0034 9,44 16,4 0 65,4 65,4 0,0034

Surface 0,0131 0,0045 0,1255 9,44 16,4 72 421,4 493,4 0,1413

Technique 3,9092 0,6841 26,8110 15,93 16,4 500 7 990 8 490 31,4043

Production 10,2442 1,6872 39,6359 15,93 16,5 300 4 430 12 960 53,7653

Calcul de la pression minimale nécessaire au pompage du laitier de ciment

Tableau 62: Pression minimale nécessaire au pompage du laitier de ciment

Section fP RH

CH R L a minLP

psi ft GL ft GL ppg ppg ppg psi

Guide 0,0034 65,4 0 9,44 16,4 9,44 23,67

Surface 0,1413 493,4 0 9,44 16,4 9,44 178,71

Technique 31,4043 8 490 0 15,93 16,4 9,44 238,90

Production 53,7653 12 960 8 230 15,93 16,5 15,93 193,96



Partie V : ASPECTS COLLATERAUX

Chapitre XVII : COUT DE LA CAMPAGNE

Chapitre XVIII : ETUDE D’IMPACTS ENVIRONNENTAUX



Chapitre XVII-COUT DE LA CAMPAGNE

Le forage d’un puits est souvent très coûteux, de par les quantités de matériaux et produits

consommés, l’énergie dépensée ainsi que la durée d’exécution nécessaire. Le processus du coût

consiste à trouver les moyens de le réaliser avec un coût raisonnable, sinon minimal. Cela passe

par une consommation rationnelle d’énergie et une vitesse d’exécution adéquate.

Le coût d’un forage est généralement groupé en trois parties : le coût de la mobilisation, le coût du

forage proprement dite et en fin le coût du repli.

Pour évaluer le coût total de la campagne, on se réfère aux coûts de trois puits forés dans le Bassin

de Morondava dont West Manambolo I, Antaotao I et Vohibasia I

XVII-1-Coût de la mobilisation

Ce coût est engendré par le coût de construction des voies d’accès, de la piste d’atterrissage, du

campement, de la préparation du site,etc.

Puisque ces travaux sont presque les mêmes pour n’importe quel puits étant donné qu’ils ne

dépendent pas de la profondeur à atteindre ni du temps d’exécutions, on peut calculer la

moyenne des coûts des trois puits cités ci-dessus pour évaluer le coût de notre puits.

Tableau 63: Coût de la mobilisation

Puits West Manambolo I Antaotao I Vohibasia I Notre puits

$US $US $US $US

Coût de la mobilisation 3 653 720 3 900 950 3 587 135 3 713 935

XVII -2-Coût du forage

Puisque le coût du forage dépend de la profondeur et de la durée du forage, Il faut d’abord établir

la courbe d’avancement du forage en se référant aux durées du forage des trois puits énumérés

ci-dessus. Pour ce faire, on détermine d’abord la vitesse d’avancement du forage pour chaque

section en se référant toujours aux trois puits.



Tableau 64: Vitesse d'avancement du forage

Section West Manambolo I Antaotao I Vohibasia I Notre puits

fph fph fph fph

Guide 1,44 1,5 2,5 1,81

Surface 19,54 6,02 8,73 11,43

Technique 28,85 19,78 56,96 35,20

Production 9,35 7,87 9,10 8,77

Les vitesses moyennes sont attribuées aux sections du puits à forer pour estimer les durées

d’exécution.

La figure 49 montre la courbe provisionnelle d’avancement du forage.

En faisant une prévision avec un modèle linéaire, on obtient le coût durant le forage.

Le but est de trouver la relation entre la durée de forage et le coût en se basant toujours sur les

trois puits ci-dessus.

Tableau 65: Coût du forage pour les trois puits forés dans le bassin de Morondava

Puits Temps d’exécutions du forage Coût du forage

jours $US

West Manambolo I 52 3 525 278,4

Vohibasia I 47 1 897 164

Antaotao I 92 6 321 914



Figure 49: Courbe provisionnelle d’avancement du forage

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

5500

6000

6500

7000

7500

8000

8500

9000

9500

10000

10500

11000

11500

12000

12500

13000

0 16 32 48 64 80 96 112 128

HF

Jours



XVII-2-1- Principe de la méthode

Considérons le modèle linéaire ˆˆy ax b 5 1

y : Représente le coût du forage

:x Représente la durée du forage

Avec

3

1

32

1

ˆi i

i

i

i

x x y y

a

x x

5 2 et

ˆ ˆb y ax 5 3

y : Coût moyen des trois puits

x : Durée moyenne du forage des trois puits

Cette méthode de prévision est valable si le coefficient de corrélation 0,85xy

Avec

13 22

2 1

32

1

ˆi

ixy

i

i

x x

a

y y

5 4

XVII -2-2-Résultats des calculs

Tableau 66: Calculs statistiques

ix iy ix x iy y i ix x y y 2

ix x 2

iy y

52 3 525 278,4 -11,667 -389 507,1 4 544 249,1 136,1 1,52 10 11

47 1 897 164 -16,667 -2 017 621,5 33 627 024,4 277,8 4,07 1012

92 6 321 914 28,333 2 407 128,5 68 201 975,1 802,8 5,79 1012

Somme 106 373 248,7 1 216,7 1013

3914785,47y 63,67x

ˆ 87430,06a ˆ -1651595,49b

D’où l’équation du model linéaire est :



87 430,06 -1 651 595,49y x 5 5

Avec 0,96 > 0,85xy donc on peut faire la prévision.

D’après la figure 49, nous avons la durée du forage qui est de 116 jours (on ne tient pas compte la

durée de la mobilisation et du repli)

XVII-3- Coût du repli

Ce coût est engendré par le démantèlement du site de forage et le frais de rapatriement de tous

les équipements ainsi que la remise en état initiale du site.

Tableau 67 : Coût du repli

Puits West Manambolo I Antaotao I Vohibasia I Notre puits

$US $US $US $US

Coût de démobilisation 2 358 430 2 750 500 2 428 900 2 512 610

Donc le tableau ci-dessous nous donne le coût total de la campagne.

Tableau 68: Coût total de la campagne de forage

Travaux

Durée Coût

jours $US

Mobilisation 90 3 713 935

Forage 116 8 490 292

Démobilisation 60 2 512 610

TOTAL 276 14 716 827

Donc le cout de cette campagne de forage est de 14 716 827 $US

Les descriptions des travaux à faire durant la campagne de forage est résumée dans le tableau 69



Tableau 69: Description des travaux à faire durant la campagne de forage

Jour Travaux ére émme1 jour au 90 jours Mobilisation

émme90 jours au 102 joursémme Forage de la section guide

émme102 jours au 104 joursémme Tubage et Cimentation de section guide

émme104 jours au 108 joursémme Forage de la section de surface

émme108 jours au 110 joursémme Tubage et Cimentation de section de surface

émme110 jours au 128 joursémme Forage de la section technique

émme128 jours au 134 joursémme

Mesure diagraphique, Tubage, Cimentation et test de productivité de la section technique

émme134 jours au 203 joursémme Forage de la section de production

émme203 jours au 216 joursémme

Mesure diagraphique, Tubage, Cimentation et test de productivité de la section de production

émme émme 216 jours à 276 jours Repli



Chapitre XVIII-ETUDE D’IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX [5][7][20][I]

XVIII-1-Cadres juridique et règlementaire des EIE d’un projet pétrolier

Toutes les activités de recherche, de prospection et d’exploration pétrolière telles que les

opérations d’acquisitions sismiques et les campagnes de forage sur le territoire de la

République de Madagascar doivent être conduites dans le respect du cadre juridique et

réglementaire.

XVIII-1-1-La Constitution

Dans son Préambule, la Loi constitutionnelle n°2007 - 001 du 27 avril 2007 portant révision

de la constitution Malgache stipule l’importance exceptionnelle des richesses à fortes spécificités

dont la nature a doté Madagascar tant sur la faune, la flore que sur les ressources minérales et

qu’il importe de préserver pour les générations futures.

Article 35 : le Fokonolona est la base du développement et peut prendre des mesures

appropriées tendant à s'opposer à des actes susceptibles de détruire l'environnement, de le

déposséder de ses terres, d'accaparer les espaces traditionnellement affectés aux troupeaux de

bœufs ou son patrimoine rituel.

Article 39 : toute personne a l’obligation de respecter les valeurs culturelles, les biens publics et

l’environnement. L’Etat et les collectivités territoriales décentralisées assurent la protection,

la conservation et la valorisation de l’environnement par des mesures appropriées.

XVIII-1-2- La charte de l’environnement Malgache et ses modificatifs

Portant sur la Loi n° 90-033 du 21 décembre 1990 modifiée par les lois n° 97-012 du 06 juin 1997

et n° 2004-015 du 19 août 2004.

Article 1 : La présente loi et son annexe constituent la Charte de l’Environnement malagasy. Elle

fixe le cadre général d’exécution de la politique de l’environnement.

Article 4 : La protection et le respect de l’environnement sont d’intérêt général. Il est du

devoir de chacun de veiller à la sauvegarde du cadre dans lequel il vit.

A cet effet, toute personne physique ou morale doit être en mesure d’être informée sur

les décisions susceptibles d’exercer quelques influences sur l’environnement et ce, directement



ou par l’intermédiaire de groupements ou d’associations. Elle a également la faculté de participer

à des décisions.

Article 10 : Les projets d’investissements publics ou privés susceptibles de porter atteinte à

l’environnement doivent faire l’objet d’une étude d’impact, compte tenu de la nature

technique de l’ampleur desdits projets ainsi que de la sensibilité du milieu d’implantation.

XVIII-1-3-Le décret MECIE

Décret n° 99-954 du 15 décembre 1999 modifié par le décret n° 2004-167 du 03 février

2004 fixe les règles et procédures à suivre par les investisseurs publics ou privés en vue de la

mise en compatibilité des investissements avec l’environnement et de préciser la nature, les

attributions respectives et le degré d’autorité des institutions ou organismes habilités à cet

effet.

Selon l’article 4, Les projets suivants, qu’ils soient publics ou privés, ou qu’ils s’agissent

d’investissements soumis au Droit Commun ou régis par des règles particulières

d’autorisation, d’approbation ou d’agrément, sont soumis aux prescriptions ci-après :

La réalisation d'une étude d’impact environnemental (EIE) ;

L’obtention d’un permis environnemental délivré à la suite d’une évaluation favorable de

l’EIE ;

La délivrance d’un Plan de Gestion Environnementale du Projet (PGEP) constituant le

cahier des charges environnemental du projet concerné ;

Toutes implantations ou modifications d’aménagements, ouvrages et travaux situés dans

les zones sensibles prévues par l’Arrêté n° 4355/97du 13 Mai 1997 portant désignation des

zones sensibles ;

Les types d’investissements figurant dans l’Annexe I du présent Décret ;

Dans son annexe 1, le décret MECIE précise les projets susceptibles de porter atteinte à

l’environnement et qui doivent être faire l’objet ’une EIE :

Tous aménagements, ouvrages et travaux pouvant affecter les zones sensibles ;

Toute utilisation ou tout transfert de technologie susceptible d’avoir des conséquences

dommageables sur l’environnement ;



Tout transport commercial régulier et fréquent ou ponctuel par voie routière,

ferroviaire ou aérienne de matières dangereuses (corrosives, toxiques, contagieuses ou

radioactives, etc.) ;

Tout projet de construction et d'aménagement de route, revêtue ou non ;

Tout stockage de produits dangereux ;

Tout projet d’exploration du pétrole ou de gaz naturel utilisant la méthode sismique et/ou

forage;

Article 30 (nouveau) : Si par suite d’un bouleversement de l’équilibre environnemental, les

mesures initialement prises se révèlent inadaptées, l’investisseur est tenu de prendre les

mesures d’ajustement nécessaires en vue de la mise en compatibilité permanente de ces

EIE du repli de chantier du forage pétrolier, investissements avec les nouvelles directives et les

normes environnementales applicables en la matière.

Avant la fermeture du projet, le promoteur doit procéder à un audit environnemental dont les

modalités de mise en œuvre seront définies dans des directives techniques

environnementales. Cet audit est soumis à l’ONE pour évaluation et pour délivrance d’un

quitus environnemental.

XVIII-1-4-Code Pétrolier

Selon la loi n°96-018 portant Code Pétrolier :

Article Premier : Sur le territoire de la République de Madagascar, la prospection, la

recherche, l'exploration, l'exploitation, la transformation et le transport des Hydrocarbures

liquides, solides ou gazeux, ainsi que les régimes fiscal et douanier de ces activités sont régis par

les dispositions du présent Code.

Article 12 : Toute activité "amont" dans le domaine minier national ne peut être entreprise qu'en

vertu d'un contrat pétrolier passé avec la Société nationale.

Article 15 : Le contrat relatif au domaine minier national doit comporter obligatoirement les

stipulations suivantes, sans qu'elles soient limitatives :

Les règles et la procédure de décision dans la conduite des activités ;

Les risques, périls et contraintes liés à la sauvegarde de l'environnement et aux



servitudes économiques et sociales supportés exclusivement par les sociétés ayant passé un

contrat avec la société nationale pendant la phase d'exploration et dont la couverture par

une police d'assurance est obligatoire ;

Art.28- Les sociétés contractantes, attributaires d'un titre minier, sont tenues pendant toute la

durée de leurs activités et à l'expiration de ce titre minier, de prendre toutes les mesures de

protection et de sauvegarde de l'environnement, conformément aux textes législatifs et

réglementaires en vigueur.

XVIII-1-5-Code de l’Eau

Denrée de plus en plus rare en particulier dans la région Sud et Ouest de Madagascar, le code de

l’eau a été promulgué comme Loi n° 98-029 le 20 janvier 1999 pour définir les réglementations

dans lequel doivent s’inscrire toutes exploitations des ressources en eaux.

Les articles ci-après portant sur le code de l’eau concerne la présente étude sur le repli de chantier

et la réhabilitation d’un site de forage.

Article 12 : Toute personne physique ou morale, publique ou privée exerçant une activité

source de pollution ou pouvant présenter des dangers pour la ressource en eau et l'hygiène doit

envisager toute mesure propre à enrayer ou prévenir le danger constaté ou présumé.

Article 13 : Pour l'application du présent code, la "pollution" s'entend de tous déversements,

écoulements, rejets, dépôts directs ou indirects de matières de toute nature et plus

généralement de tout fait susceptible de provoquer ou d'accroître la dégradation des eaux, en

modifiant leurs caractéristiques physiques, chimiques, biologiques ou bactériologiques et

radioactives, qu'il s'agisse d'eaux de surface ou souterraines.

Article 15:Toute personne physique ou morale qui produit ou détient des déchets de nature à

produire des effets nocifs sur le sol, la flore et la faune, à polluer l'air ou les eaux et, d'une façon

générale, à porter atteinte à la santé de l'homme et à dégrader l'environnement est tenue d'en

assurer l'élimination ou le traitement.

Article 24 : Pour la protection des rivières, lacs, étangs, tout plan et cours d'eau, eaux

souterraines, il est interdit de jeter ou disposer dans les bassins versants des matières

insalubres ou objets quelconques qui seraient susceptibles d'entraîner une dégradation

quantitative et qualitative des caractéristiques de la ressource en eau.



Article 66 : Tout pollueur doit supporter les coûts de ses activités polluantes.

Décret n°2003/464 du 15/04/03 : portant classification des eaux de surface et

réglementation des rejets d’effluents liquides.

Article 5 : afin de préserver les ressources en eau, les rejets d’eaux usées doivent être

incolores, inodores et respecter un certain nombre de qualités.

Article 10 :

a) Les épandages de boues issues de traitement d'eaux usées ne peuvent se faire que dans une

certaines conditions.

b) Après épandage de boues, le pH du sol ne doit pas être inférieur à 6

XVIII-2-Identification des impacts potentiels du projet sur les différents domaines de

l’environnement

XVIII-2-1-Procedures

La description des conditions existantes dans la monographie déjà développée dans la première

partie fournit une analyse multidisciplinaire de l’écosystème et des aspects sociaux présents dans

la zone prévue pour le programme de forage du puits d’exploration. Cette connaissance de base

permet l’identification des principales préoccupations et questions afférant au programme de

forage proposé et constitue la base de cette Etude d’Impact sur l’Environnement.

XVIII-2-2-Methodologie de l’évaluation environnementale

L’EIE permet de prévoir les changements (positifs et négatifs) résultant du projet susceptibles

d’affecter l’environnement, et pour cela nécessite une compréhension des forces naturelles de

base qui régissent l’environnement à l’emplacement proposé pour le puits. L’identification

précoce des effets potentiels sur la région permet de réduire les risques de conséquences

nuisibles pour l’environnement et de proposer des mesures d’atténuation afin d’éliminer, limiter

ou pallier aux effets nuisibles importants. Le processus EIE est illustré dans la figure 50



XVIII-2-2-1-Composants valorisés de l’écosystème

Pour aider à l’évaluation environnementale, le concept de CVE (Composant valorisé de

l’écosystème) a été utilisé pour identifier les récepteurs importants (élément ou groupe)

susceptibles d’être victimes des effets nuisibles ou de bénéficier des effets positifs. Les CVE ont

été sélectionnés suite à l’identification des relations entre les éléments environnementaux

présentant un intérêt et les activités du projet et sont essentielles au processus d’Etude d’impact

sur l’environnement.

XVIII-2-2-2-Evaluation des impacts

L’évaluation des effets sur l’environnement et des répercussions sociales qui pourraient résulter

des activités projetées a donné lieu aux étapes suivantes :

Référencement de toutes les phases et des activités du projet (aspects) ;

Pour chaque activité, détermination des conséquences potentielles sur l’environnement

(nuisibles et avantageuses) ;

Ce rapport étudie les activités de forage proposées sur le site du Bassin de Morondava Nord. Les

effets potentiels environnementaux et sociaux associés aux activités seront pris en compte, et

PROGRAMME DE

FORAGE DESCRIPTION DE

L’ENVIRONNEMENT

Description du projet

environnementale

Identification des

interactions routinières

Composants environnementaux précieux

(CEP)

Identification des

interactions non routinières

Mesure d’allégement et surveillance

Chemins environnementaux Evaluation d’impact environnemental

Figure 50: Processus d'évaluation de l’environnement



certaines recommandations qui découleront de cette évaluation, seront proposées afin de

maximiser les conséquences positives et de minimiser les effets négatifs sur l’environnement.

D’après la monographie, il apparaît que des écosystèmes très sensibles entourent le site proposé

et la plupart des incidences environnementales possibles pourraient résulter de leur perturbation

par les activités de forage. Etant donné la très faible présence humaine dans la région, il est

improbable que les activités de forage puissent avoir des répercussions sociales notables.

L’importance de chaque impact environnemental sur les CVE listées dans le Tableau 73 a été

attribuée à l’une des cinq catégories suivantes :

Catégorie 1 - Impact important, majeur.

Catégorie 2 - Impact important, moyen.

Catégorie 3 - Impact mineur.

Catégorie 4 - Impact négligeable ou inexistant.

Catégorie 5 - Positif.

La détermination de l’importance de chaque effet a suivi une procédure décrite dans les Tableaux

70 à 72 et a permis d’attribuer les catégories du Tableau 73. Les impacts ont été évalués à l’aide de

trois critères d’ampleur, de portée et de durée de l’impact. La différence entre une portée locale

et régionale a été déterminée en termes d’ampleur et de durée de l’impact. En fonction de cette

relation, une portée de 1-3 a été attribuée, résultant à une classification d’impact majeur

(Catégorie 1), impact moyen (Catégorie 2) ou impact mineur (Catégorie 3). Deux autres catégories

ont aussi été attribuées en fonction des cas : impacte négligeable ou inexistant (Catégorie 4), et

impact positif (Catégorie 5).

Tableau 70 : Catégories d’impacts

Catégorie Importance Description/Commentaires

Catégorie 1 Impact important,

majeure

Les conséquences sont en principe permanentes et non

réversibles à l’échelle du pays et/ou revêtent une

importance internationale

Catégorie 2 Impact important,

moyen

Les conséquences sont à long terme mais sont réversibles

et/ou revêtent une importance régionale

Catégorie 3 Impact mineur Les conséquences sont estimées à court terme, réversibles

et/ou de portée limitée

Catégorie 4 Négligeable Incidence prévue très faible voire inexistante.

Catégorie 5 Impact positif Les conséquences sont considérées comme avantageuses.



XVIII-2-2-3-Evaluation des risques

Pour évaluer les impacts d’événements non prévus tels que les petits incidents, les déversements

de carburant ou la perte de contrôle du puits, une démarche reposant sur les risques a été

adoptée. Un tableau croisé contenant la fréquence estimée des événements et l’importance des

impacts a été utilisé. Ainsi, les risques ont pu être classés en fonction de la fréquence et de

l’importance, comme indiqué dans le Tableau 72.

Tableau 71: Evaluation de l’importance des risques

Fréquence des événements Conséquences des impacts

4 3 2 1

(1 par 100-1000 ou moins années-unité) TF TF F M

(1 par 10-100 années-unité) TF F M E

(1 par 1-10 années-unité) TF F M E

(>1 par année-unité) F M E E

Tableau 72: Niveau d'acceptabilité des risques

Catégorie Importance Description/Commentaires

E Elevée Inacceptable. Des modifications majeures de la conception ou des

procédures d’exploitation sont nécessaires.

M Moyenne

Non souhaité. Uniquement acceptable si une atténuation n’est pas

réaliste ou si le coût est exagérément disproportionné par rapport à

l’amélioration effectuée. Nécessité d'être réduit en ALARP (As Low As

Raisonnable Praticable, aussi bas que raisonnablement réalisable)

F Faible Tolérable si le coût de l’atténuation dépassait l’amélioration obtenue

TF Très Faible Acceptable

XVIII-3-Composants valorisés de l’écosystème

En fonction de notre évaluation actuelle des emplacements de puits proposé, les CVE peuvent être

répartis en catégories spécifiques, comme indiqué dans le Tableau 73.



Tableau 73: Composants valorisés de l'écosystème

Catégorie CVE

Abiotique

Atmosphère Géomorphologie Sol Ressources en eau souterraine

Biotique Toute la végétation Toute la faune

Social Archéologie Alimentation en eau potable de la communauté Paysage Communautés, pêche et agriculture

Les impacts nuisibles associés au programme de forage peuvent inclure le déversement incontrôlé

de substances qui pourraient passer sur des récepteurs sensibles du milieu récepteur, la

perturbation physique de la géomorphologie et de la flore en raison de l’établissement d’un

campement de base et d’une route pour accéder au site de forage, l’agression sonore de la faune

en raison du forage et du mouvement des véhicules et l’abandon de détritus dans le milieu

environnant dans le cas où la gestion des déchets est inadaptée.

Le tableau 74 nous résume les travaux et leur impact respectif sur l’environnement et social.



Tableau 74: Travaux et leurs impacts respectifs sur l’environnement et le social

Aspect Chaîne de pénétration Type d’impacte Qualité

Construction de la route, de la plate-forme de forage et du campement

-Sélection du site

-Préparation du site

-Construction de la route

Destruction de l’habitat Nuisible

Modification du profil pédologique et altération

de sol de surface Nuisible

Perte de flore, faune, objets archéologie,

impacte visuels Nuisible

Erosion et modifications de l’hydrologie

superficielle Nuisible

Emissions de production d’énergie Nuisible

Afflux de personnes par les nouvelles routes

d’accès Nuisible

Meilleure accessibilité de la région grâce à la

nouvelle route Avantageux

Intervention sur le paysage Impacts visuels Nuisible

Main d’œuvre (qualifiée et non

qualifiée)

Perspectives d’emploi dans la région Avantageux

Possibilités de formation pour la main d’œuvre Avantageux

Biens et services Echanges et commerce local Avantageux




Transport

Utilisation d’équipements et de poids lourds

Destruction de l’habitat Nuisible

Modification du comportement des mammifères/oiseaux

(nuisible) Nuisible

Compactage du sol Nuisible

Augmentation des émissions atmosphériques, flux de déchets Nuisible

Perte de flore à cause des voies hors de la route Nuisible

Augmentation du bruit Nuisible

Génération de bruit Modification du comportement des oiseaux protégés Nuisible

Activités du campement

Génération de bruit/lumière du campement

Emissions de la production d’énergie Nuisible

Augmentation des émissions atmosphériques Nuisible

Augmentation du bruit Nuisible

Effets sur le comportement des oiseaux et des mammifères Nuisible

Afflux de personnes par les nouvelles routes d’accès Nuisible

Génération de déchets solide/liquide Augmentation du rejet d’effluents (eaux usées) Nuisible




Activités du campement

Génération de déchets solide/liquide

Augmentation de la DBO, coliformes fécaux, contamination des

aquifères peu profonds Nuisible

Contamination des eaux de surface Nuisible

Contamination des eaux souterraines Nuisible

Effet sur le comportement des oiseaux et des mammifères nuisible

Création de flux de déchets Nuisible

Création d’impacts visuels Nuisible

Apparition des maladies dans la population Nuisible

Augmentation de la population dans la région Augmentation du risque de délits dans la zone protégée (chasses

d’oiseaux) Nuisible

Besoin en main d’œuvre (qualifié et non

qualifié) Meilleures perspectives d’emploi dans la région Avantageux

Bien et services Meilleures possibilités pour le commerce local Avantageux

Utilisation de véhicules Augmentation des émissions atmosphériques, flux de déchet Nuisible




Programme de forage

- sélection du site

-Aménagement du chantier de forage

-Déplacement des appareils de forage et

préparation du trou superficiel

- Forage

- Génération de bruit

-Génération d’eaux usées

-Génération de déchets solides

Contamination du sol Nuisible


Perte d’habitat (perte de faune et de flore) ;

destruction physique Nuisible

Impacts visuels Nuisible

Modification du comportement des

mammifères/oiseaux Nuisible




Intervention sur le paysage Impacts visuels Nuisible

Utilisation de véhicules Augmentation des émissions atmosphériques,

flux de déchets Nuisible

Main d’œuvre (qualifié ou non qualifié) Meilleures perspectives d’emploi dans la

région Avantageux

Démantèlement du campement et abandon du puits

Génération de bruit Effets sur le comportement des oiseaux et des

mammifères Nuisible

Génération de déchets solide Contamination des eaux souterraines Nuisible

Création de flux de déchets Nuisible




Démantèlement du campement et abandon

du puits

Génération de déchets solide Création d’impacts visuels Nuisible

Activité de restauration Restauration de l’habitat, y compris la flore, la faune

et le paysage Avantageux

Main d’œuvre (qualifié ou non qualifié) Meilleures perspectives d’emploi dans la région Avantageux

Evènements accidentels

Collision de véhicules (camions livreurs de

carburant)/accidents de la route

Perte d’habitat et blessures humaines Nuisible

Mortalité des mammifères/oiseaux Nuisible

Dispersion des polluants Nuisible



Contamination des eaux souterraines peu profondes Nuisible

Incendie/explosion Perte humaine, de flore, faune, impacts visuels Nuisible

Déversements/rejets de pétrole de surface Contamination du sol, des eaux souterraines peu

profondes Nuisible

Emission incontrôlée de substances (éruption de

puits, eaux usées, hydrocarbures, fluides de forage)

Augmentation de la DBO (Demande Biologique en

Oxygène), coliformes fécaux, contamination des

aquifères peu profonds

Nuisible



XVIII-4-Mesures d’atténuation des impacts

XVIII-4-1-Atmosphère

Les véhicules et toute la machinerie, y compris l’appareil de forage et les générateurs du

campement, seront régulièrement révisés afin de minimiser les émissions atmosphériques

et le bruit ;

Des moyens de réduire le bruit provenant des générateurs et de l’appareil de forage

doivent être examinés. Une simple clôture déviant ou absorbant le son, installé entre le

chantier de forage et la zone protégée, peut réduire la perturbation potentielle pour les

oiseaux ;

Il convient d’éviter le brûlage de pétrole ou le torchage de gaz pendant le programme de

forage ou les essais de puits ;

La vitesse des véhicules doit être surveillée afin de réduire les niveaux de poussière et les

risques d’accidents de la route ;

XVIII-4-2-Géomorphologie

Minimiser les déblais de terrassement lors de la construction de la route et la préparation

des sites de campement et de forage ; préférer les rouleaux compresseurs et les niveleurs

aux bulldozers ;

Pour décider de l’emplacement du campement, éviter les vastes zones recouvertes d’une

végétation dense ;

Quand il est nécessaire de niveler ou de débroussailler, s’assurer que ces opérations sont

limitées à la zone minimale requise ;

La restauration du site sera effectuée après l’abandon du puits et rétablira fidèlement les

conditions d’origine, dans la mesure du possible. Ceci doit comprendre l’élimination des

installations de surface et le remblayage des puisards et des bassins avec des matériaux

superficiels ;

XVIII-4-3-Sol

Quand il est nécessaire de niveler ou de débroussailler, s’assurer que ces opérations sont

limitées à la zone minimale nécessaire ;



Pour éviter la contamination du sol et des eaux souterraines due aux ordures du

campement, des procédures appropriées de gestion des déchets doivent être mises en

place ;

Les bassins utilisés sur le chantier de forage seront doublés d’un revêtement en béton pour

empêcher l’infiltration des liquides potentiellement polluants dans le sol qui pourrait

affecter les ressources en eau souterraine ;

Les espaces de travail du chantier de forage, y compris la zone de forage, la zone de

pompage, le bassin à boue, les zones de stockage de carburant et tout autre conteneur de

matière dangereuse, doivent se trouver sur une dalle en béton et être entourés de canaux

pour contrôler les éventuels débordements de liquides en les collectant dans le bassin à

boue ou à eaux usées ;

De plus, les zones de stockage de carburant doivent être entourées d’accotements. Le

volume contenu par la zone d’accotement doit être suffisant pour contenir 110 % de la

capacité des réservoirs de carburant se trouvant dans la surface restreinte ;

Les effluents d’eaux usées qui incluent les eaux sanitaires et ménagères doivent être

drainés dans un réservoir et évacués du chantier de forage pour être traités et/ou éliminés

de façon appropriée ;

Le volume du bassin à boue sera suffisant pour contenir tous les fluides de forage anticipés

pour les opérations de forage et prévoira également un espace supplémentaire ;

Le bassin à boue sera construit dans la partie inférieure de la concession afin de recueillir

tout ruissellement de surface éventuellement contaminé ;

Pendant l’exploitation du bassin à boue, toutes les mesures possibles seront prises pour

empêcher les fluides de forage de se répandre à l’extérieur du chantier de forage ;

La forme et la conception du système de bassin à boue permettront une réutilisation

maximale des ressources en eau douce. Ceci réduira la quantité requise pour la

préparation du fluide de forage ;

Des digues de réservoir et des accotements seront construits sur le site de façon à contenir

tout déversement éventuel de liquide pendant le forage, ou les essais ;

Les véhicules et les équipements seront révisés régulièrement de façon à minimiser le

risque de déversements et de fuites. Des aires de révision seront désignées et utilisées

pour l’entretien des véhicules. Les gros engins (par ex. équipement lourd) produiront des

quantités importantes d'huiles usées et de résidus de lubrifiants, qui devront être



entreposés dans des conteneurs étiquetés et évacués du site. Des bacs récepteurs ou des

plateaux d’égouttement seront utilisés pour se protéger des fuites pendant l'entretien des

véhicules ;

Dans la mesure du possible, utiliser les routes existantes, même si le trajet est plus long ;

Envisager l’utilisation de véhicules ou de pneus spéciaux afin de minimiser les impacts sur

la structure superficielle du sol,

Empêcher la formation de voies parallèles en limitant le mouvement des véhicules aux

voies existantes ;

L’endommagement excessif occasionné par les véhicules au pavage désertique devra être

restauré avec un paillis de cailloux ;

Le personnel sur le terrain devra suivre une formation de sensibilisation aux facteurs

environnementaux ;

XVIII-4-4-Ressources en eau de surface et souterraine

Les eaux souterraines sont très peu profondes. Afin de réduire les risques de

contamination, une analyse spécifique sera nécessaire lors de la conception du chantier de

forage, des puisards et des bassins, comme indiqué plus haut. De plus, des procédures très

rigoureuses seront mises en place pour éviter les déversements et les émissions ;

Certaines mesures d’atténuation concernant le sol réduiront ou neutraliseront les effets

sur les eaux souterraines ;

Il est nécessaire de prendre des échantillons d’eau en double, de les stocker de manière

appropriée et de les analyser pour fournir une référence de base de la qualité des eaux

souterraines sur le site. La méthodologie d’échantillonnage adoptée doit être parfaitement

documentée ;

Les tubages de surface seront installés et cimentés à la surface par la méthode « pomper et

boucher », déplacement ou autre méthode approuvée, jusqu’à une profondeur suffisante

pour protéger toute l’eau douce et pour empêcher les éruptions ou les flux incontrôlés ;

Une étanchéité imperméable entre les ensembles de tubages doit être assurée ;

Tout fluide de forage déversé sera confiné et évacué dans le bassin à boue. Un Plan

d’intervention d’Urgence et un équipement approprié de confinement et de récupération

sera disponible sur place ;



Le recyclage est un moyen important de diminuer la demande en eau nécessaire à

l’appareil pour les opérations forage. L’eau libre du bassin à boue sera recyclée (utilisée

pour asperger les routes, vidanger les chutes à déblais et nettoyer autour de la zone du

tamis vibrant), ce qui réduira les besoins en eau de l’appareil de forage ainsi que le volume

d’eau sale susceptible de contaminer l’environnement ;

La consommation d’eau pendant le processus de forage doit être surveillé en vue de gérer

la conservation de l’eau ;

XVIII-4-5-Végétations

Des mesures d'atténuation concernant le sol et les eaux souterraines réduiront les effets

sur la végétation ;

Pendant la construction du campement, du chantier de forage et, principalement, de la

route, les perturbations de la végétation doivent être réduites au minimum. En particulier,

lors du nivellement du terrain, l’étouffement de la végétation dû au mouvement du sable

doit être contrôlé et minimisé ;

Toute élimination de végétation par le personnel doit être interdite et strictement

surveillée ;

La conduite en dehors des routes existantes ou des routes d’accès doit être interdite ;

L’eau pompée du puits d’eau pour le forage et les besoins domestiques doit être contrôlée

et minimisée pour éviter les répercussions sur la disponibilité de l’eau pour la végétation

de la zone étudiée ;

Le personnel doit être formé pour ne pas ramasser de plantes pour faire du feu ou autre,

XVIII-4-6-Faune

Installation des panneaux de signalisation pour respecter les limites de vitesse établies ou

réglementaires afin de réduire les risques de dommages accidentels dus à des collisions de

véhicules ;

Les déchets alimentaires seront transférés hors du site, loin des récepteurs sensibles, dans

un lieu qui reste à déterminer où ils seront profondément enfouis ou convenablement

brûlés pour éviter d’attirer les animaux et les mouches ;

Des clôtures et d’autres structures seront installées pour empêcher les animaux sauvages,

les personnes et le bétail de pénétrer dans les bassins à boue et à eaux usées. La zone sera

clairement signalée à l’aide de panneaux « Accès interdit » ;



XVIII-4-7-Paysage

Prendre des enregistrements photographiques des sites avant le développement pour

aider la restauration en fin de projet ;

Le nettoyage du site se fera au fur et à mesure du déroulement du projet ;

Tous les déchets seront gérés de façon appropriée ;

Lors du démantèlement, toutes les installations de surface doivent être retirées et la zone

doit être renivelée pour reprendre son niveau d’origine avec le remplacement d’une

couche de matériau superficiel. Une végétation d’herbe appropriée doit être plantée afin

de restaurer le sol et l’écosystème ;

Après le séchage du bassin à boue, la zone sera remblayée et nivelée à l’aide de matériau

superficiel ;

XVIII-4-8-Biodiversité

Des mesures d'atténuation concernant le sol, les eaux souterraines, la végétation, la faune

et le paysage réduiront les effets sur la biodiversité ;

Minimiser la superficie au sol». Utiliser dans la mesure du possible l’infrastructure

existante afin d’éviter ou de limiter la construction de routes et le déblayage ;

Les sources de lumières doivent être convenablement masquées et orientées vers les

zones du site ;

Sensibiliser la main d’œuvre aux préoccupations environnementales et à la planification et

mettre en œuvre des politiques pour protéger la biodiversité ;

Fournir un matériau support compatible avec les conditions au sol local ;

Planifier les besoins de restauration futurs avant et pendant les opérations ;

Contrôler les activités de la main d’œuvre (par ex., chasse, braconnage et interactions avec

les populations locales) ;

XVIII-4-9-Communautés

Le trafic dans les zones peuplées doit, autant que possible, être minimisé ;

La vitesse de circulation doit être définie pour limiter le risque d’accidents, en particulier

pour la conduite dans les zones peuplées. Les chauffeurs doivent être encouragés à

respecter les limites de vitesse grâce à des mesures incitatives et dissuasives ;



Une limite de vitesse de 30 km/h doit être rigoureusement respectée lors des visites de

villages ou d’autres zones plus peuplées ;

Des cours de conduite pour les chauffeurs de la société ou de l’entrepreneur doivent faire

partie de la stratégie générale de développement des ressources humaines de la société ;

Les cours de conduite encourageront la courtoisie de rigueur vis à vis de la population

locale vivant ou travaillant à proximité des routes et des pistes ;

La conduite de nuit doit être évitée et fortement dissuadée ;

Un dialogue doit être encouragé entre l’entrepreneur et la communauté locale, les

administrateurs régionaux et les représentants officiels. Le dialogue doit viser à obtenir des

avantages mutuels et éviter les problèmes ;

En l’absence de quota imposé, l’entrepreneur en forage devra démontrer sa volonté à

employer des personnes de la région quand ceci est possible et approprié ;

Le cas échéant, assurer des paiements d’indemnité pour les pasteurs et les fermiers

si/quand leur pâture temporaire est perturbé par les opérations. Toute petite désaffection

doit être traitée sérieusement et la cause doit être présentée devant un comité

compensatoire statutaire en vue d’une résolution transparente ;

Privilégier les produits et l’approvisionnement de provenance locale, en particulier pour le

ravitaillement du campement ;

XVIII-4-10-Campement et chantier de forage

XVIII-4-10-1-Emplacement du campement et du chantier de forage

L’emplacement du campement et du chantier de forage doit se trouver aussi éloigné que

possible des lagunes et des aires d’oiseaux. Il est fortement recommandé de rapprocher le

chantier de forage de la côte pour obtenir une distance maximale entre les activités de

forage et la zone protégée ;

Le programme de construction de la route d’accès sera soumis à l’Administration pour

approbation ;

XVIII -4-10-2-Construction du campement et du chantier de forage

L’entrepreneur devra accepter une obligation contractuelle formelle pour minimiser les

dommages non nécessaires, et une clause pénale imposant des amendes en cas de non-

respect ;



Avant de construire le campement ou de construire/améliorer une route d’accès, une

simple enquête doit être menée pour évaluer la zone vis à vis des structures locales

importantes. L’enquête doit être menée par la société/entrepreneur avec du personnel de

la région ;

Noter l’emplacement (coordonnées) et prendre des photographies du ou des sites avant le

développement pour aider la restauration du site en fin de projet ;

Lors du démantèlement, toutes les installations de surface doivent être retirées et la zone

doit être renivelée pour reprendre son niveau d’origine avec le remplacement d’une

couche de matériau superficiel (le cas échéant) ;

L’entrepreneur doit être soumis à un examen indépendant pour s’assurer qu’il a respecté

ses obligations et que les standards sont maintenus ;

XVIII-4- 10-3-Activités du campement

Des moyens de réduire le bruit provenant des générateurs et de l’appareil et des pompes

de forage doivent être examinés. Une simple clôture déviant ou absorbant le son peut

réduire la pollution acoustique et améliorer le milieu de travail, et aussi réduire la

perturbation potentielle pour les oiseaux ;

Placer le générateur aussi loin que possible des quartiers d’habitation ou du milieu de

travail, et l’entourer de clôtures de sécurité ;

Les lumières inutiles doivent être éteints ;

XVIII-4-10-4-Logements du campement

Tout le personnel disposera de sa propre installation de couchage avec un lit et sa literie.

Les tentes à trois compartiments n’accueilleront pas plus de huit personnes et seront

équipées de ventilateurs ou d’humidificateurs pendant les périodes chaudes ;

Toutes les caravanes seront équipées de climatiseurs, de marches dotées de rampes, de

moyens de contrôler la température et de sorties s’ouvrant de l’intérieur et dégagées en

permanence ;

Toutes les caravanes seront équipées d’un extincteur à incendie, à raison d’un extincteur

par caravane, de type ABC ou à poudre, de 6 kg minimum ;

Toutes les caravanes et les tentes seront nettoyées tous les jours ; les ordures et les

déchets seront évacués tous les jours ;



Toutes les caravanes de couchage seront équipées de détecteurs de fumée. Des gardiens

seront affectés au service de nuit afin d’assurer la détection des incendies et de sonner

l’alarme rapidement ;

Une personne doit être nommée responsable de l’évacuation complète des installations de

couchage en cas d’urgence. Tout le personnel doit connaître l'emplacement du point de

rassemblement ;

XVIII- 4-10-5-Installations médicales du campement

Le médecin sera responsable de s’assurer que toutes les trousses de premier secours et

l’équipement médical détenus par l'équipe fonctionnent correctement ;

Le médecin devra conserver une trace de tout le personnel soigné sur le formulaire de

rapport médical quotidien ;

L’équipe disposera d’un véhicule sous le contrôle du médecin, à utiliser en cas d’urgence.

Ce véhicule sera disponible en permanence pour être sûr que le médecin de l’équipe puisse

se rendre sur les lieux d’un accident afin de déplacer un blessé. Une plate-forme

d’hélicoptère sera construite selon les pratiques normales à côté du chantier. Elle sera

seulement disponible pour les cas d’urgence ;

Tous les véhicules seront équipés d’une trousse de premier secours et de fournitures

médicales de base. Elle contiendra : des bandes, sparadraps, coton, pansements,

désinfectant, lotion pour les yeux, ciseaux et crème antiseptique. Des analgésiques

mineurs tels que l’aspirine seront également présents. De l’eau propre sera disponible

dans tous les véhicules ;

Une formation de secourisme sera prévue de sorte qu’au moins une personne de chaque section

puisse prêter assistance aux accidentés. Tout le personnel sera formé pour comprendre et être

capable de commencer la procédure médicale d’urgence.

XVIII-4-11-Gestion des déchets

Le Plan de Gestion des Déchets doit être soumis à l’Administration pour approbation avant le

commencement des opérations de forage. Un certain nombre de pratiques générales doivent être

suivies :

Des pratiques de minimisation des déchets (réduction, réutilisation, recyclage et

récupération) seront suivies dans la mesure du possible ;



Le campement devra rester exempt d’ordures ; tous les déchets seront entreposés dans

des conteneurs en métal ou en plastique avant leur élimination appropriée ;

Tous les déchets solides non biodégradables seront évacués du site et éliminés à l’aide de

la technologie la mieux adaptée ;

Une première séparation des déchets (métal, produits chimiques, déchets domestiques,

papier et gravats) contribuera à la récupération et au remblayage. Seuls les déchets non

dangereux et non adaptés au recyclage seront utilisés pour le remblayage ;

Les déchets dangereux (produits chimiques, solvants) seront entreposés de façon sûre et

évacués du site vers un endroit adapté ;

Les déchets biomédicaux et les déchets solides combustibles non dangereux seront brûlés

de manière efficace ; un matériel anti-incendie sera facilement accessible,

Les ouvriers manipulant des déchets seront munis d’un équipement de protection

individuel approprié et auront suivi une formation adéquate ;

Les eaux usées sanitaires (eaux noires) et les eaux ménagères (eaux grises) doivent être

canalisées, provisoirement stockées dans des cuves et fréquemment évacuées du site pour

être éliminées de façon appropriée ;

Les véhicules doivent être révisés régulièrement de façon à minimiser les risques de

déversements et de fuites. Des aires de révision seront désignées et doivent être utilisées

pour l’entretien des véhicules. Les gros engins et l’appareil de forage produiront des

quantités importantes d'huiles usées et de résidus de lubrifiants qui devront être

entreposés dans des conteneurs étiquetés et évacués du site. Utiliser des bacs récepteurs

ou des plateaux d’égouttement pour se protéger contre les fuites pendant l'entretien des

véhicules et des machines ;

Tableau 75: Types des déchets

Types du déchet

Déchets solides inertes boîtes de conserve, bouteilles en plastique

Déchets domestiques barils, conteneurs, ferraille

Déchet dangereux médicaux/cliniques, huiles usées, chiffons gras, filtres, piles sèches,

déchets de peinture, solvants, nettoyants, diluants, bombes aérosols

Tous les déchets doivent être déposés dans les conteneurs de déchets appropriés, qui seront

clairement étiquetés. Il ne doit rester AUCUN déchet dans la région avoisinante.



XVIII-4-12-Prévention et contrôle des déversements

Il convient d’établir et de mettre en œuvre des plans d’urgence et des plans de secours

pour le site, avec notamment un plan de prévention et de contrôle des déversements. Ces

plans doivent être soumis à l’Administration pour approbation avant le commencement

des opérations de forage ;

Une procédure écrite pour inspecter et tester le matériel et les systèmes de prévention de

la pollution doit être établie et maintenue sur le chantier de forage et au campement. Les

procédures doivent faire partie des plans généraux de prévention et de contrôle des

déversements ;

Le test et l’inspection du matériel et des systèmes de traitement des fluides sur le chantier

de forage et au campement doivent être menés selon un calendrier fixe et périodique

tenant compte de la complexité, de la condition et des circonstances de l’installation ;

Tous les réservoirs seront soumis à un test d’intégrité périodique (inspection visuelle et

test non destructif d’épaisseur de la robe), en tenant compte de la conception et de

l'utilisation ;

Le matériel de nettoyage des déversements et d’intervention d’urgence doit être conservé

de façon centrale et du personnel doit être formé à son utilisation correcte ;

Des équipements de protection individuels doivent être disponibles à tous les points de

manutention des fluides, i.e. dans la cour des véhicules, à proximité des générateurs et

dans les ateliers ;

Du matériel approprié d’intervention en cas d’urgence doit être disponible aux postes de

travail et doit inclure au minimum :

Premier secours avec un rince œil ;

Extincteurs d’incendie ;

Sorbants ;

Equipement de protection individuel (casques, visières, gants, tabliers, masque

protecteur) ;

XVIII-4-13-Prévention et plan anti-éruption

Les mesures relatives à cet aspect du programme de forage doivent comprendre :

La sélection de programmes de fluides de forage assurant des opérations de forage sûres,

d’après les données disponibles issues d’autres puits ;



L’utilisation de programmes de tubages conçus pour permettre un forage et une finition

sûrs du puits ;

L’utilisation de toutes les informations disponibles et la planification des profondeurs et du

calibre du tubage pour minimiser le risque d’éruption pendant le forage ;

L’utilisation des techniques disponibles de détection des pressions anormales et la

formation du personnel pour les mettre en œuvre ;

La formation du personnel de forage à la détection précoce et au contrôle d’une

pénétration de fluide ;

La protection contre les opérations de forage susceptibles de pistonner du fluide étranger.

Le maintien en permanence du trou rempli lors des manœuvres. La fourniture

d’équipement et/ou de méthodes adaptées pour mesurer avec précision les volumes de

remplissage. Le maintien d’une surveillance attentive des volumes des bassins pendant

toutes les phases des opérations de forage ;

L’adoption de pratiques d’exploitation visant à minimiser les sautes de pression et les

pertes de retours du fluide de circulation en résultant ;

Le test et le maintien des équipements combinés de prévention anti-éruption selon un

calendrier préétabli. De tels tests fonctionnels et/ou essais de pression respecteront ou

dépasseront les exigences réglementaires. Tous les tests doivent être consignés avec tous

les détails dans le rapport de forage quotidien ;

La conduite d’exercices planifiés et non planifiés visant les obturateurs pour s’assurer que

les équipes de forage et le personnel de service connaissent leur place et leurs fonctions en

cas de condition d’éruption critique ;

La construction d’un accotement de 1 m de haut sur le chantier de forage autour des

installations pour empêcher l’écoulement d’agents de désagrégation en cas d’éruption ;

XVIII-4-14-Plan de secours et d’intervention d’urgence

La politique HSE (Hygiène Sécurité et Environnement) des entrepreneurs doit prévoir un Plan

d’Intervention d’Urgence (Emergency Response Plan ou ERP) pour traiter les incidents se

produisant pendant le programme de forage. Le Plan Hygiène Sécurité et Environnement et le Plan

d’Intervention d’Urgence doivent être soumis à l’Administration pour approbation avant le

commencement des opérations de forages.



Les installations et les procédures doivent viser à éviter les déversements et seront en place

pendant les opérations, avec notamment :

La mise à disposition de dispositifs d’emballage et de stockage sûrs du pétrole et des produits

chimiques, des délimitations autour des zones et de l’équipement contenant du pétrole et

l’adoption de procédures sûres de transfert de carburant.

Les plans d’intervention d’urgence traitant des incidents de déversement seront établis lors de la

phase de planification pour les emplacements concernés. Ces plans comprendront :

L’identification des ressources critiques et des zones protégées prioritaires ;

L’identification d’organisations, de responsabilités et de ressources d’urgence internes

(humaines, équipements et matériaux) pour les interventions en cas de déversement et

des stratégies d’intervention et de nettoyage en cas de déversement ;

Des principes appropriés de traitement des produits chimiques et des matières

dangereuses seront couverts dans le plan HSE, y compris :

La disponibilité de matériel de nettoyage de déversements sur les gros véhicules en

cas de fuites de carburant ou de liquide hydraulique ;

L’utilisation de produits chimiques et de matériaux écologiques dans la mesure du

possible ;

XVIII-4-15-Plan de conformité et de surveillance environnementale

La gestion environnementale demande la participation inconditionnelle de la direction, des chefs

de chantier et des équipes sur le terrain. Une formation adéquate est essentielle pour une

exploitation respectueuse de l’environnement. L’entrepreneur doit faire en sorte que tout le

personnel suive une formation de niveau approprié pour assurer ses fonctions de manière efficace

et sûre et minimiser l’impact du programme de forage sur l’environnement.

La santé et le bien-être de l’équipe font également partie du plan de gestion environnemental. Les

paramètres environnementaux comme les températures maximales, la force du vent et l’activité

des tempêtes de sable doivent être surveillées de façon informelle pour s’assurer que les équipes

ne sont pas exposées à des conditions de travail dangereuses sur le terrain.

Conduire est une activité dangereuse dans toutes les opérations sur le terrain. Tous les chauffeurs

doivent avoir suivi des cours de conduite tout-terrain adéquats et posséder certaines

connaissances de la région. Des procédures détaillées pour les déplacements hors des routes et la



survie doivent être établies et respectées. Tous les véhicules doivent être maintenus dans un état

de fonctionnement sûr et passer des contrôles techniques réguliers.

Un agent des services d’hygiène, sécurité et environnement (HSE) doit être nommé pour contrôler

que des vérifications périodiques des opérations sont menées afin de s’assurer que les objectifs de

direction sont respectés et maintenus.

La politique HSE de l’entrepreneur et du client doit être à la base de toutes les activités sur site

pendant l’étude. Une surveillance constante et des revues régulières des performances de l’équipe

pour tous les aspects HSE doivent être effectuées.

XVIII-4-16-Sensibilisation et formation des employés

Un cours d’initiation sur l’environnement et la sécurité doit être dispensé à l’ensemble du

personnel et des contractants avant le début du programme. Des réunions hebdomadaires de

sécurité seront organisées, ainsi que des séances de briefing quotidiennes. Tout le personnel doit

suivre une formation de base de sensibilisation à l’environnement comprenant:

Une description des règlements s’appliquant à la région ;

Les pratiques de travail permettant d’éviter ou de limiter les impacts, en particulier pour

les opérateurs d’engins de terrassement ;

Le traitement des ordures et des eaux usées au campement ;

La minimisation des impacts dans les zones écologiquement sensibles ;

Les procédures de traitement des objets critiques du point de vue culturel susceptibles

d’être découverts ;

Les règles régissant l’utilisation des véhicules hors des routes, la chasse, la perturbation

inutile des animaux sauvages et les procédures de sécurité, en portant une attention

particulière sur l’utilisation sûre des véhicules et de l’équipement ;

XVIII-4-17-Restauration du site

Les plans de restauration doivent être préparés avant le début du forage et être acceptés par la

direction opérationnelle. Il appartient à chaque membre de l’équipe de s’assurer qu’il ne reste

aucune ordure dans la zone des activités et que tout l’équipement utilisé est évacué. Dans certains

cas, il peut être nécessaire d’employer une équipe de restauration supplémentaire pour se charger

de la restauration et de la réhabilitation de la zone conformément au plan de restauration. Il

incombe à la hiérarchie de s’assurer que le programme de restauration est suivi.

CONCLUSION


CONCLUSION

Aujourd’hui, plusieurs compagnies pétrolières effectuent des recherches de gisement de

pétrole à Madagascar. Plusieurs puits d’exploration onshore ou offshore sont déjà forés dans la

Grande Ile en particulier dans le Bassin de Morondava.

En se basant sur la connaissance des paramètres physiques et géologiques du point de

forage, notre puits comporte les quatre sections classiques guide, de surface, technique et de

production. Ces sections sont tubées et cimentées jusqu’au jour à part la section de production

qui est le liner de 9 5/8’’. Durant l’exécution du forage des sections guide et de surface, les trains

de sonde ne comportent que des masses-tiges de longueur 72 ft et 500 ft respectifs. Pour la

section technique et de production, la composition des trains de sonde sont les suivantes :

Pour la section technique, le train de sonde est composé par 3 604 ft des tiges de forage de

grade E-75, 4 236 ft des tiges de forage de grade X-95, 180 ft des tiges lourdes et en fin

510 ft des masses-tiges ;

Pour la section de production, le train de sonde est composé par 11 505 ft des tiges de

forage de grade G-105, 475 ft des tiges de forage de grade S-135, 180 ft des tiges lourdes

et en fin 840 ft des masses-tiges ;

Le forage proprement dit consomme 3 802,15 bbl d’eau, 0,63 bbl de CaCl2, 4,16 bbl de HR-4, 96,14

bbl d’NaOH et de KCl, 3 266 sacs de bentonite, 11 763 sacs de barytine, et enfin 1 159 sacs de

ciment de classe H. Le coût total de la campagne de forage est estimé à 14 716 827 US$. Il faut

noter que tous les résultats dans ce travail sont à titre indicatif car il se peut qu’on ajoute un ou

plusieurs sections techniques selon la pression des pores et de fracturation pour éviter l’éruption

ou la perte de circulation durant le forage. L’étude d’impacts environnementaux effectuée pour

ce programme minimise les dégâts sur l’environnement. Les populations locales peuvent tirer

profit de ce projet grâce à la construction des routes et aux emplois qu’il engendre.

Ce travail m’a beaucoup fait comprendre les déroulements d’un forage pétrolier ainsi que

tous les calculs et les matériaux consommables ou non nécessaires pour effectuer un programme

de forage pétrolier.

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ET WEBOGRAPHIQUES

RANAIVOSOA Tojoarimanana Hiratriniala Page I


BIBLIOGRAPHIES : [1] American Petroleum Institute, DRILL STEM DESIGN and OPERATING LIMITS , Eleventh

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[5] Décret MECIE Publié au Journal Officiel n° 2648 du 10 juillet 2000 et n° 2904 du 24 mai

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[6] DOWELL SCHLUMBERGER, Cementing technology, Edition DS, London,1984

[7] Code Pétrolier, LOI N° 96-018, L'Assemblée nationale a adopté en sa séance du 20 août

1996

[8] HALLIBURTON Service, Halliburton Cementing table, USA, 1981

[9] Hughes tool division, oilfield catalog, Houston Texas, 1984

[10] J. P Nguyen. Le forage, Technique d’exploitation pétrolière, le Forage Technip, 1993

[11] KHOJA Mohamed, Les fluide de forage : Etude de performance et Considération

environnementale, Thèses, Algérie, 2008

[12] Land and Marine Rentale Company ,Drilling, Completion and Production Equipment,

1984

[13] Monographie de la Région Menabe, Ministère de l’Agriculture, 2003

[14] Monographie de la Région Melaky, Ministère de l’Agriculture, 2007

[15] RAFARALAHY, Basic drilling principles, cours polycopié, 3émme ingénierie pétrolier ESPA

2011

[16] RAFARALAHY, Forage avancé, cours polycopié, ingénierie pétrolier 4émme ingénierie

pétrolier ESPA 2012

[17] RAFARALAHY, Diagraphie pétrolier, cours polycopié, 5émme ingénierie pétrolier ESPA 2013

[18] RICHARDSON,TX, Applied Drilling Engineering, Society of petroleum Engineers, 1991

[19] William Lyon, Working guide to drilling Equipment and Operations, 2010

[20] Worley Parsons, Etude d’impact sur l’environnement : Programme proposé pour le

forage de puits d’exploration-Mauritanie, 2006


RANAIVOSOA Tojoarimanana Hiratriniala Page II

WEBOGRAGHIES: [I] www.Droit-Afrique.com, 2014

[II] www. Wikipédia. Com, 2014

http://www.droit-afrique.com/

ANNEXES

RANAIVOSOA Tojoarimanana Hiratriniala Page III

ANNEXES

ANNEXES

RANAIVOSOA Tojoarimanana Hiratriniala Page IV

ANNEXES DES DONNEES

ANNEXE I : Données des tubages

Données des tubes disponibles pour le tubage technique

Tableau 76: Données des tubes disponibles pour la section technique

Tubes conventionnel

Acier TD q

uL Coefficient de sécurité

CP tF aH aF

in ppf ft Ecrasement rupture psi Lb ft GL Lb

J-55 12,615 54,50 42 1,05 1,50 1 130 853 000 2 192,37 568 666

J-55 12,515 61,00 42 1,05 1,50 1 540 962 000 2 987,83 641 333

J-55 12,415 68,00 42 1,05 1,50 1 950 1 069 000 3 783,29 712 666

N-80 12,347 72,00 40 1,05 1,50 2 670 1 661 000 5 180,20 1 107 333

N-80 12.275 77 40 1.05 1.5 3 100 1 773 000 6 014,47 1 182 000

N-80 12.159 85 40 1.05 1.5 3 870 1 951 000 7 508,38 1 300 666

N-80 11.937 98 40 1.05 1.5 5 910 2 287 000 11 466,29 1 524 666

Tubes anticorrosif

Acier TD q


CP tF aH aF


C-75 12,347 72 40 1,05 1,50 2 590 1 558 000 5 024,99 1 033 333

C-75 12.275 77 40 1.05 1,50 2 990 1 662 000 5 801,05 1 108 000

C-75 12.159 85 40 1.05 1,50 3 810 1 829 000 7 391,97 1 219 333

C-75 11.937 98 40 1.05 1,50 5 720 2 144 000 11 097,66 1 429 333

Donnée des tubes disponibles pour le tubage production

Tableau 77: Données des tubes disponible pour la section de production

Tubes conventionnel

Acier TD q


CP tF aH aF


J-55 8,921 36 42 1,05 1,5 2 020 564 000 2 322,43 376 000

J-55 8,835 40 42 1,05 1,5 2 570 630 000 2 954,78 420 000

N-80 8,835 40 40 1,08 1,5 3 090 916 000 3 453,95 610 666

ANNEXES

RANAIVOSOA Tojoarimanana Hiratriniala Page V

Tubes conventionnel

Acier TD q


CP tF aH aF


N-80 8,755 43,5 40 1,08 1,5 3 810 1 005 000 4 258,75 670 000

N-80 8,681 47 40 1,08 1,5 4 750 1 086 000 5 309,46 724 000

N-80 8,535 53,5 40 1,08 1,5 6 620 1 244 000 7 399,72 829 333

P-110 8,755 43,5 38,5 1,125 1,5 4 430 1 381 000 4 753,70 920 666

P-110 8,681 47 38,5 1,125 1,5 5 310 1 493 000 5 698,01 995 333

P-110 8,535 53,5 38,5 1,125 1,5 7 930 1 710 000 8 509,45 1 140 000

V-150 8,535 53,5 38,5 1,125 1,5 8 970 2 232 000 9 625,44 1 488 000

V-150 8,435 58,4 38,5 1,125 1,5 11 750 2 532 000 12 415,43 1 688 000

V-150 8,378 61,1 38,5 1,125 1,5 13 130 2 651 000 14 089,42 1 767 333

V-150 8,125 71,8 38,5 1,125 1,5 19 640 3 136 000 21 075,11 2 090 666

ANNEXES II : Données des tiges de forage disponible

ANNEXES

RANAIVOSOA Tojoarimanana Hiratriniala Page VI

ANNEXE III : Classification des outils de forage selon le bearing et la formation

RANAIVOSOA Tojoarimanana Hiratriniala Page VII

ANNEXES DES CALCULS

ANNEXE IV : Les étapes de calcul pour le dimensionnement des tiges de forge

Etapes 1 : la sélection de la dimension des tiges de forage qu’on va employer. Pour ce faire

il faut calculer la pression hydrostatique correspondre à la profondeur admissible

d’introduction des tiges de forage.

0,052 .h bp H psi

:h Profondeur à laquelle en introduit les tiges de

forage b : Densité de la boue

Ensuite, en cherche le tube qui a une pression d’écrasement corrigé ( ccP ) le plus proche de hp .

Le formule ci-dessous permet de calculer la pression d’écrasement réduite due à la tension ( ccP ).

2

1 0,75 0,5z zcc c

m m

P P psiY Y

TSz

Ppsi

A

TSP : Poids du train de tiges en dessous de la tige de forage

ccP : Pression extérieure admissible due à l'effet de la tension

cP : Pression extérieure admissible

A : Section area body of pipe

z : Contrainte axiale

mY : Limite d'élasticité minimale de la tige

Etape 2 : Après avoir choisi les tiges de forage, en calcul la nouvelle force de traction

(corrigertP ) pour les tiges.

RANAIVOSOA Tojoarimanana Hiratriniala Page VIII

2

2 .3

corrigert t

ATP P Lb

Z

Etape 3 : On calcul la longueur des tiges de forage sélectionnées dans l’étape 1.

La formule générale pour calculer la longueur des tiges de forage est donnée par la relation :

( 1) ( 1) 1 1. . . .

.... .

corrigert TF n TF n TF TF TL TL MT MTTFn

TFn n TFn TFn TFn TFn

P q L q L q L q LL ft

F q SF q q q q

Pour ce faire on calcule successivement par ordre de résistance la longueur des tiges de forage

jusqu’à ce que la longueur totale des tiges de forage soit atteinte.

1

1

1 1 1 1

. .

. .

corrigert TL TL MT MTTF

TF TF TF

P q L q LL ft

F q SF q q

2 1 12

2 2 2 2 2

. . .

. .

corrigert TF TF TL TL MT MTTF

TF TF TF TF

P q L q L q LL ft

F q SF q q q

Où

corrigertP : Nouvelle force de traction

A : Section de la tige

Z : Moment d’inertie Polaire


MTq : Poids linéaire de la masse-tige

tP : Force de traction théorique

T : couple de serrage pour tools joint

TFL : Longueur nécessaire des tiges de forage

SF : Coefficient de sécurité à la traction 1,4 à 2,8

TLq : Poids linéaire des tiges lourdes

TFq : Poids linéaires moyennes des tiges de forage

Etape 4 : révisions de la MOP qui doit être supérieure à 100 000 Lb

.n TSMOP P F P Lb

Avec 0,9n tP P

MOP : Force supplémentaire (100 000 Lb minimum)

RANAIVOSOA Tojoarimanana Hiratriniala Page IX


TSP : Poids total en l’air de l’ensemble des tiges

nP : Force de traction maximale applicable sur la tige

Etape 5 calcul de la charge maximale admissible du train de sonde qui peut être suspendu

au coin de retenue.

max 1/ 22

. .1

2. 2.

t

e e

s s

pW Lb

D K D KSF

L L

Avec

1 .tan

tan

fK

f

maxW : Charge maximale admissible du train de sonde qui peut être suspendu dans le slip

SF : safety factor to account for dynamic loads when slips are set on moving drill pipe SF=1.1)

f : Coefficient de frottement entre le coin de retenue et le slip bowl qui est de 0.08

: slips taper (9°27’45 ‘’)

tP : Force de traction théorique

eD : Diamètre extérieure de la tige de forage

sL : longueur du coin de retenue

K : lateral load factor of slip

Si le poids total de toutes les tiges dans la boue de forage est inférieur à maxW donc le

dimensionnement des tiges est parfait.

ANNEXE V : Les formules permettant de calculer les différentes pertes de charge durant le

pompage de laitier de ciment

20,039 . . TfT T T R

T

LP f v

D

min

2avec 17,1582

p

T

T

Qv

D

2

0

0,0478 . .TD TD

TDfa TD a L

e

LP f v

D D

min

2 2avec 17,1582

TD

p

a

o e

Qv

D D

20,0478 . .TT TT

TTfa TT a L

Ta e

LP f v

D D

min

2 2 avec 17,1582

TT

p

a

Ta e

Qv

D D

minpQ : Débit minimal de pompage des fluides

RANAIVOSOA Tojoarimanana Hiratriniala Page X

Tf : Coefficient de perte de charge dans le tubage

TDf : Coefficient de perte de charge dans l’espace annulaire découvert-tubage

Tv : Vitesse du fluide avale dans le tubage

L : Densité du laitier de ciment

TaD : Diamètre intérieur du tubage antérieur

eD : Diamètre extérieur du tubage

TDL : Longueur du trajet du fluide dans le découvert-tubage R : Densité’ du fluide de refoulement

a : Densité du fluide amont

TDav : Vitesse du laitier de ciment dans l’espace annulaire découvert-tubage

TTf : Coefficient de perte de charge dans l’espace tubage-tubage

TTav : Vitesse du laitier de ciment dans l’espace annulaire tubage-tubage

TD : Diamètre intérieur du tubage


TL : Longueur du trajet du fluide dans le tubage TTL : Longueur du trajet du fluide dans le tubage-tubage

ANNEXE VI : Principe du dimensionnement des tubages

Dimensionnement aux sollicitations composées Les contraintes qui résultent de la sollicitation composée sur les trois directions d’un système

d’axes rectangulaires (x,y,z) représentent les directions radiale, tangentielle et normale à une

section donnée de tubage sont :

La contrainte radiale σr=σy qui est donnée par la pression intérieure ;

La contrainte tangentielle σt=σx qui est donnée par la pression extérieure ;

La contrainte normale σn=σz qui est donnée par la force axiale ;

La contrainte équivalente est :

1/2

2 2 2

x y z x y y z z x

Cette contrainte équivalente représente la contrainte critique ( c ).En plus, la contrainte radiale

est d’habitude négligeable donc :

1/2

2 2

c x z z x

RANAIVOSOA Tojoarimanana Hiratriniala Page XI

2 2 2

c x z z x

En divisant membre à membre par c

On a :

2 2

1x xz z

c c c c

Cette équation représente l’équation d’une ellipse inclinée de 45° dans système d’axe 0, , xz

c c

,

de demi-axe 1/22a sur la première bissectrice et 1/2

2 / 3 sur la seconde bissectrice. Cette ellipse

est appelée ellipse de plasticité

Schématisation du dimensionnement des tubages avec l’ellipse de plasticité

Les calculs se fait en 3 étapes :

Calcul des contraintes z , x à l’aide des forces qui les engendrent :force axiale pour la

traction et pression extérieur pour l’écrasement.

Calcul des quantités z et x :

axz

c a

Fz

F

Avec a

a

t

F AC

x

c e a e a

H Hx

C H C H

:A Section transversale pleine des tubes

b : Densité du fluide de l’espace annulaire

RANAIVOSOA Tojoarimanana Hiratriniala Page XII

eC : Coefficient de sécurité à l’écrasement

H : Hauteur réelle de l’espace annulaire

aH : Hauteur admissible du tubage annulaire

aF : force de traction admissible

Vérifications résultats avec l’ellipse de plasticité

Méthodologie :

Au début, la longueur ( 1L ) du premier tronçon est prise arbitrairement telle que

11

1

2 2

S

a a

H LHx

H H

Avec

2

2

2

ca

e

PH

C

1 1 1

1

2 2

B B

a a

P F q L Fz

F F

2

2 2

2

a

a

t

F AC

3 32

et 2

min min4

B L L C TF P S P D D

Avec minL f a C R R L R CP P H H H H

Il faut diminuer ou augmenter 1L jusqu’à ce que le couple ( 1x , 1z ) vérifie l’équation de plasticité.

Si l’équation de plasticité est vérifiée avec une valeur de 1L donc le premier tronçon de longueur

1L résiste simultanément à la traction et à la pression extérieure.

Pour le second tronçon :

2

3 2

212 S

a a

H LHx

H H

L

1 2 1 1 2 2

2

2 3

B B

a a

P P F q L q L Fz

F F

On prend 2L arbitrairement.

Pour le néme tronçon

1

1

2 ...Sn

n

an a

n

n

H LHx

L L

H H

1 2 1 1 2 2

1 1

... ...n B n n B

n

an an

P P P F q L q L q L Fz

F F

NB : Les indices 1,2,…, n indique les numéros du tronçon pris successivement.

Dimensionnement à la traction

RANAIVOSOA Tojoarimanana Hiratriniala Page XIII

Il dérive du dimensionnement à la sollicitation composé, mais pour le dimensionnement à la

traction, on ne considère pas la pression extérieure.

D’où, la formule pour calculé la longueur du tronçon n est donnée per la formule suivante :

1 1 2 2 1 1 sup...na n n l

n

n

F q L q L q L FL

q

ANNEXE VII: Tableau de conversion des unités de mesure anglo-saxonne

GRANDEURS

UNITES DE MESURE EQUIVALENT

METRIQUE DENOMINATION ABREVIATION TRADUCTION

FRANCAISE

LONGUEUR

Inch In Pouce 0,0254 m

Foot Ft Pied 0,3040 m

Yard Yd Yard 0,914 m

Statute mile Mile Mile terrestre 1,609 km

Nautical mile mile Mile marin 1,853 km

SURFACE

Square inch Sq.in Pouce carré 6,452 cm2

Square foot Sq.ft Pied carré 929 cm2

Acre Acre Acre 4 047 m2

Square mile Sq.mile Mile carrée 2,589 m2

VOLUME

Cubic inch Cu.in Pouce cube 16,39 cm3

Cubic foot Cu.ft Pied cube 0,028 m3

Barrel Bbl Baril 158,98 dm3

US gallon US gal Gallon américain 3,785 dm3

Imper. Gallon Imp gal Gallon anglais 4,54 dm3

POIDS

Pound Lb Livre 0,454 kg

Short ton Sh.ton Tonne américaine 0,907 T

Long ton Lg.ton Tonne anglaise 1,106 T

DENSITE

Pound per gal ppg Livre/ gallon 0,1198 kg/l

Pound per cu. Ft pcf Livre/ pouce cube 0,0160 kg/l

PRESSION Pound per sq.in psi Livre/ pouce carré 0,0703 kg/cm2

PUISSANCE Horse power hp Chevaux 0,013 CV

TEMPERATURE

° Fahrenheit °F ° Fahrenheit (9/5) (° + 32)

° Centigrade °C ° Celsius (5/9) (°F -32)

TRAVAIL Pound. Foot Lb.ft Livre. Pied (5/9) (°F -32)

RANAIVOSOA Tojoarimanana Hiratriniala Page XIV

TABLE DES MATIERS

REMERCIEMENT .............................................................................................................................. i

SOMMAIRE ....................................................................................................................................... ii

LISTE DES TABLEAUX .................................................................................................................. iii

LISTE DES FIGURES ......................................................................................................................... v

LISTES DES PHOTOS ...................................................................................................................... vi

LISTE DES ACCRONYMES ........................................................................................................... vii

LISTE DES UNITES DE MESURE ................................................................................................ viii

NOMENCLATURES ......................................................................................................................... ix

GLOSSAIRE DES TERMES TECHNIQUES ................................................................................ xiv

INTRODUCTION ................................................................................................................................ 1

Partie I : LE BASSIN DE MORONDAVA NORD ......................................................................... 3

Chapitre I- MONOGRAPHIE GENERALE ......................................................................... 6

I-1-Milieu physique ...................................................................................................................... 6

I-2-Milieu humain et social ........................................................................................................ 14

Chapitre II-APERÇU GEOLOGIQUE .............................................................................. 21

II-1-Traits physiques généraux ................................................................................................... 21

II-2-Stratigraphie ........................................................................................................................ 23

II-3-Tectonique ........................................................................................................................... 24

II-4-Ressources pétrolières ......................................................................................................... 29

II-5- Paramètres physiques ......................................................................................................... 32

Partie II : FORAGE ET EXPLORATION PETROLIERE......................................................... 35

Chapitre III-FORAGE PETROLIER ....................................................................................... 36

III-1-Généralités sur le forage .................................................................................................... 36

III -2-Campagne de forage ......................................................................................................... 36

III -3-Technique du forage rotary ............................................................................................... 40

III -4-Appareil de forage ............................................................................................................ 45

III -5-Boue de forage .................................................................................................................. 57

Chapitre IV-EXPLORATION PETROLIERE .................................................................... 60

Chapitre V-FORAGE D’EXPLORATION ......................................................................... 62

V-1-Les investigations de routine .............................................................................................. 62

V-2-Les investigations spéciales ................................................................................................ 63

Chapitre VI- LE PROSPECT A EXPLORER ..................................................................... 65

VI-1-Justification du choix de la structure ................................................................................. 65

VI -2-Stratigraphie présumée ..................................................................................................... 66

RANAIVOSOA Tojoarimanana Hiratriniala Page XV

VI -3-Log lithologique ............................................................................................................... 68

VI -4-Les objectifs pétroliers secondaires .................................................................................. 70

VI -5-Pressions de formation et de fracturation ......................................................................... 70

Partie III : LES DIVERS PROGRAMMES DE FORAGE ......................................................... 73

Chapitre VII-CASING DESIGN ........................................................................................... 74

VII -1-Determination du nombre des sections ........................................................................... 74

VII -2-Profondeur d’arrêt de chaque section .............................................................................. 74

VII -3-Determination des diamètres de forage, de tubage et d’outil .......................................... 74

Chapitre VIII-PROGRAMME D’OUTILS ........................................................................ 76

VIII -1-Le poids sur l’outil ......................................................................................................... 76

VIII -2-Détermination de la vitesse de rotation ......................................................................... 77

Chapitre IX-PROGRAMME DE BOUE .............................................................................. 79

IX -1-Composition de la boue .................................................................................................... 79

IX -2-Opération classique sur les boues ..................................................................................... 79

Chapitre X-PROGRAMME D’INVESTIGATION ............................................................. 81

XI -1-Surveillance géologique ................................................................................................... 81

X -2-Diagraphies ........................................................................................................................ 88

X-3-Test de productivité ........................................................................................................... 89

Chapitre XI- PROGRAMMES DE CIMENTATION DES TUBAGES ............................ 90

XI -2-Fluides de cimentation...................................................................................................... 90

XI -3- Equipements de cimentation ........................................................................................... 92

XI -4- Opération de cimentation ................................................................................................ 94

Partie IV : LES CALCULS AFFERENTS AUX PROGRAMMES ............................................ 96

Chapitre XII-DIMENSIONNEMENT DES TUBAGES ..................................................... 97

XII -1-Dimensionnement des tubages ........................................................................................ 97

XII -2-Resultats des calculs ........................................................................................................ 97

XII- 3-Charge au crochet durant la descente des tubages ........................................................ 106

Chapitre XIII- DIMENSIONNEMENT DES TIGES ...................................................... 108

XIII -1- Masses-tiges ................................................................................................................ 108

XIII-2-Tiges lourdes ................................................................................................................. 110

XIII-3-Tiges de forage ............................................................................................................. 111

XIII -4-Tige d’entraînement ..................................................................................................... 115

XIII-5-Calcul de la charge au crochet ...................................................................................... 116

Chapitre XIV- CALCULS RELATIFS AUX BOUES DE FORAGE .............................. 118

X IV-1-Volume de boue nécessaire ......................................................................................... 118

XIV -2-Quantité de produits .................................................................................................... 119

XIV -3-Calcul des additifs et imprévus dus à l’éventuelle perte de circulation...................... 120

XIV -4-Détermination de débit minimal nécessaire ................................................................ 121

RANAIVOSOA Tojoarimanana Hiratriniala Page XVI

Chapitre XV-CALCUL DE LA CIRCULATION .............................................................. 123

XV-1-Pertes de charge fixes .................................................................................................... 123

XV-2-Pertes de charge variables .............................................................................................. 123

XV-3-Résultats des calculs ...................................................................................................... 124

Chapitre XVI- CALCUL DE LA CIMENTATION .......................................................... 128

XVI -1-Calcul matériel ............................................................................................................. 128

XVI -2-Calcul temporel de la cimentation ............................................................................... 131

XVI-3-Calcul hydraulique de la cimentation ........................................................................... 132

Partie V : ASPECTS COLLATERAUX ...................................................................................... 135

Chapitre XVII-COUT DE LA CAMPAGNE ..................................................................... 136

XVII-1-Coût de la mobilisation ............................................................................................... 136

XVII -2-Coût du forage ........................................................................................................... 136

XVII-3- Coût du repli ............................................................................................................... 140

Chapitre XVIII-ETUDE D’IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX ................................. 142

XVIII-1-Cadres juridique et règlementaire des EIE d’un projet pétrolier .............................. 142

XVIII-2-Identification des impacts potentiels du projet sur les différents domaines de

l’environnement ....................................................................................................................... 146

XVIII-3-Composants valorisés de l’écosystème ...................................................................... 149

XVIII-4-Mesures d’atténuation des impacts ............................................................................ 156

CONCLUSION ................................................................................................................................ 169

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ET WEBOGRAPHIQUES ................................................. I

ANNEXES ......................................................................................................................................... III

ANNEXES DES DONNEES .................................................................................................. IV

ANNEXES DES CALCULS ................................................................................................. VII

TABLE DES MATIERS ................................................................................................................ XIV

RESUME :

Madagascar possèdent quatre grands bassins sédimentaires qui peuvent contenir des gisements

pétroliers considérables. Beaucoup de compagnies pétrolières s’investissent pour la recherche de ces

gisements. La recherche d’un gisement pétrolier implique plusieurs disciplines telles que géophysique,

géochimie, géologie, … mais seul le forage peut prouver avec exactitude sa présence dans le sous-sol. A

cause de son coût élevé, il est la dernière étape à faire pour une campagne d’exploration de gisement.

Pour réaliser un forage d’exploration, il faut élaborer un programme adéquat aux formations à traverser

et à la profondeur à atteindre. Le but de ce programme est de minimiser le coût du forage en évitant

tous problèmes techniques et minimiser leurs impacts sur l’écosystème durant le forage.

Mots clés : forage pétrolier, dimensionnement, programmes, étude d’impact environnemental

ABSTRACT :

Madagascar has four large sedimentary basins that can contain oil deposits. Many oil companies are

investing in the search for these deposits. The exploration for oil field involves several disciplines such as

geophysics, geochemistry, geology ,... but only drilling can prove exactly its presence. Because of its high

cost, it is the last step to make for a deposit exploration campaign. To conduct an exploration drilling, we

have to elaborate appropriate plan, according to formation and depth to be reached. The purpose of this

program is to minimize the cost of drilling, avoiding all technical problems and minimize their impact on

the ecosystem during drilling.

Keywords: oil drilling, calculation, programs, environmental impact

Titre : « ELABORATION D’UN PROGRAMME DE FORAGE POUR L’EXPLORATION D’UN PROSPECT PETROLIER SITUE DANS LE BASSIN DE

MORONDAVA NORD »

Nombre de pages : 169

Nombre des tableaux : 75

Nombre de figures : 50

Nombre de photos : 3

Nombre des annexes : 7

Impétrant : RANAIVOSOA Tojoarimanana Hiratriniala

Tél : 033 81 156 43

E-mail : [email protected]

Encadreur : Mr. RAFARALAHY

ELAORATION D’UN PROGRAMME DE FORAGE POUR …

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