Pourquoi Shell a foré un puits « en fer à cheval » dans le bassin permien

Comment améliorer les rendements d'un puits horizontal court ? Lorsque vous arrivez à la fin, tournez le foret et commencez à forer vers la plate-forme. C'est exactement la manœuvre que Shell a réussi après avoir rencontré des problèmes de forage sur une plate-forme multipuits dans le bassin permien.

"L'année dernière, nous avons rencontré un problème pour accéder à une partie du réservoir", a déclaré Jason Peart, le responsable des opérations de puits qui a dirigé le projet pour Shell en février 2019. Lors du forage de la section verticale d'un puits horizontal, il a expliqué que des pertes de boue "excessives" ont été observées à faible profondeur. "Ce que cela a fait, c'est nous empêcher de forer et de terminer l'un de nos latéraux de 5 000 pieds."

Il fallait faire un choix. Abandonnez bien le problème et essayez d'en forer un autre, ce qui signifiait risquer de perdre un autre puits. L'équipe d'ingénierie aurait également pu choisir de bien abandonner le problème et de ne pas accepter le risque d'en forer un nouveau.

Au lieu de cela, les ingénieurs ont emprunté la route la moins fréquentée : ils ont abandonné le puits unique, mais ils ont également prolongé un puits adjacent qui a été foré avec succès au-delà de la zone de circulation perdue. La torsion était qu'à l'extrémité du côté de ce puits, le forage se poursuivrait jusqu'à ce qu'un virage à 180° soit effectué et qu'un autre puits de forage de 5 000 pieds soit créé dans la même formation cible.

Une section verticale, deux sections latérales.

"Nous l'appelons le puits en fer à cheval", a déclaré Peart, soulignant que le puits représentait son propre risque simplement parce que "cela n'a jamais été fait auparavant". La récompense du succès ici était que Shell ne laisserait aucune de ses séquences de production prévues sur le pad.

Une vue 3D du puits Neelie 4H dans le comté de Loving, au Texas, basée sur des données de sondage de forage accessibles au public. On se souviendra probablement de lui comme du "puits en fer à cheval" en raison de son virage distinctif à 180° qui crée deux sections latérales à une profondeur de plus de 11 100 pieds. Source : 3Dwellbore.com

D'un point de vue économique, le puits en fer à cheval a permis d'économiser 25 % sur le temps de forage et environ 20 % sur le coût total par rapport au forage de deux puits de mêmes longueurs latérales. Dans une moindre mesure, certaines économies ont été réalisées du côté des complétions en ne nécessitant qu'un seul passage de tubes enroulés au lieu de deux.

En dehors de sa forme, le puits en fer à cheval est en fait très typique. L'espacement des deux embranchements est d'environ 1 300 pieds, ce qui laisse suffisamment de place pour un puits de remplissage prévu au milieu. Chaque latéral, atterri dans le Wolfcamp Shale, a également reçu le même nombre de grappes de fractures que deux puits distincts auraient. Peart a déclaré que la section de demi-tour n'avait pas été stimulée, servant simplement de "point de transit" d'un latéral à l'autre. Tous ces facteurs ont réduit les inquiétudes concernant l'interférence des fractures entre les deux sections horizontales.

L'idée de forer ce puits était sur la planche à dessin depuis un certain temps après qu'un ingénieur de Shell eut proposé le concept dans le cadre d'un effort visant à explorer des méthodes de forage économiques. Un autre concept est celui du puits multilatéral, qui est également considéré comme une option économique puisqu'il repose également sur un puits de forage pour forer plusieurs puits secondaires.

Cependant, la technique multilatérale nécessite un point de jonction et une isolation mécanique qui peuvent ne pas résister à toute la force des conceptions de fracturation modernes. "Ce que fait la conception en fer à cheval, c'est essentiellement vous donner un multilatéral sans cette jonction", a déclaré Peart.

L'une des raisons pour lesquelles Shell forait des canalisations latérales de 5 000 pieds dans cette zone du Permien est due aux restrictions de location - un problème particulier au secteur américain du schiste dont les cartes de superficie sont souvent dictées par la propriété foncière privée et les conditions contractuelles. Cette contrainte n'est pas unique - il existe de nombreux soi-disant «baux au mile carré» aux États-Unis - soulignant que le premier puits en fer à cheval pourrait ne pas être le dernier.

"Ce puits a-t-il un futur rôle dans le Permien? Nous pensons que oui", a déclaré Peart. « A-t-il un futur rôle dans d'autres bassins ? Potentiellement. Il a expliqué que Shell évaluait toujours les résultats de production de la conception en fer à cheval pour comprendre sa véritable économie.

Les chiffres de production ne sont publiquement disponibles qu'au niveau du bail, mais montrent que la plate-forme à quatre puits dont fait partie le puits en fer à cheval a produit plus de 2 800 B/D en juin 2019, lorsque le puits a été achevé, et culminant à un peu plus de 5 000 B/D le mois suivant.

L'équipe à l'origine de la réalisation technique ne pense pas avoir « atteint la limite » de la manière dont la conception peut être utilisée. Shell étudie comment l'approche peut être utilisée pour forer des embranchements encore plus longs. Cependant, Peart a déclaré que les doubles latéraux de 10 000 pieds pourraient être trop longs. Le problème réside dans le fait que les tubes enroulés conventionnels ont du mal à percer les bouchons de fracture au-delà de 10 000 pieds, en plaçant un 20 000 pieds. distance latérale hors de portée de la technologie de fond de trou.

"La beauté de cette conception est qu'elle utilise une technologie prête à l'emploi", a souligné Peart, énumérant les systèmes orientables rotatifs (RSS), les moteurs à boue et les bouchons solubles comme quelques-uns des composants habilitants provenant de ses fournisseurs de services. Ensign Energy Services était l'entrepreneur de forage pour le projet tandis que Nabors Industries a fourni les services de mesure pendant le forage et de forage directionnel.

Un nouveau système de tubes enroulés a été développé par Shell et son fournisseur pour gérer les distances latérales impliquées. Mais finalement, cette nouvelle unité n'a jamais quitté l'usine de fabrication de Houston puisque l'unité conventionnelle sur place a pu percer tous les bouchons.

Les propres contributions de Shell comprenaient des modèles de couple et de traînée développés en interne qui ont permis de garantir que le trépan, la tige de forage et le tubage se déplaçaient en douceur dans la formation. Sur la base des enquêtes accessibles au public, le résultat de l'opération collaborative a été un chemin de puits relativement fluide et un demi-tour presque parfait.

Une grande partie de la supervision méticuleuse du côté du forage a été effectuée depuis le centre de forage à distance de Shell à Houston, où les ingénieurs de forage directionnel travaillent côte à côte avec des experts en géodirection. Mais que ce soit à Houston ou sur le terrain, ou travaillant pour Shell ou l'un de ses prestataires de services, toutes les personnes impliquées dans le projet suivaient de très près chaque étape de sa construction.

Peart a décrit le «cycle émotionnel de ce puits» comme atteignant divers pics à chaque fois qu'une opération critique était exécutée - atteignant la profondeur totale, faisant fonctionner le tubage ou chaque fois qu'un bouchon était pompé. "Vous voulez célébrer cet accomplissement", a-t-il dit, "mais ensuite vous vous rendez compte que tous les autres points doivent également s'aligner, sinon l'idée ne fonctionne pas du tout et tout le travail que vous avez fait ne compte tout simplement pas."

Une plate-forme se trouve sur une plate-forme de puits à environ 2 miles de Mentone, au Texas, où Shell a foré le "puits en fer à cheval". Il y a un total de quatre puits sur le pad. Source : GoogleMaps

"J'avais entendu des rumeurs sur ce projet et je savais que j'avais les outils pour trouver les données", a-t-il déclaré, ajoutant que lorsqu'il a trouvé les enregistrements, "il me restait beaucoup plus de questions que de réponses".

L'une de ces questions était de savoir comment appeler le puits. Gibson l'a d'abord signalé comme le "u-zontal". Un commentateur sur LinkedIn a suggéré le nom de "puits de trombone", tandis qu'un autre a déclaré que le puits devrait simplement être appelé "art".

"Le puits en forme de U est assez intéressant - je n'ai jamais rien vu de tel", a déclaré Jeff Chambers, fondateur et directeur général de MineralAnswers.com, un service Web qui fournit des données détaillées sur le pétrole et le gaz aux propriétaires de droits miniers aux États-Unis. Chambers a également publié un schéma du puits sur les réseaux sociaux. Pour lui, l'importance de l'expérience est d'autant plus grande qu'elle a été réalisée dans ce qui est considéré comme une "superficie de choix" dans le comté de Loving, au Texas.

Chambers a déclaré que les parties prenantes non opérationnelles seront probablement intéressées de voir comment les économies de coûts réalisées du côté du forage sont prises en compte dans la performance globale à mesure que les résultats de production apparaissent clairement.

Les publications sur les réseaux sociaux ont été vues par d'autres professionnels de l'industrie qui ont posé des dizaines d'autres questions et commentaires en ligne, nombre d'entre eux exprimant leur admiration pour l'exploit d'ingénierie. Une personne a été suffisamment inspirée pour désosser un modèle de couple et de traînée, puis partager son analyse en ligne. Quelques autres n'ont pas tardé à souligner l'histoire de l'industrie en matière de forage de puits fortement déviés ; Les propres puits "hameçons" de Shell au Brunei en sont un exemple. Cependant, aucune des autres variantes mentionnées ne partage le profil exact du fer à cheval.

"Ce qui est génial avec ce puits, ce n'est pas le fait qu'il soit nouveau, novateur et innovant", a déclaré Gibson. "C'est que cela démarre des conversations incroyables. Des conversations sur la remise en question du statu quo - et compte tenu du marché et du climat actuels, nous devons tous suivre l'exemple de Shell et sortir des sentiers battus sur tous les fronts."