BP vise un taureau

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Par Henri Fontaine

HOUSTON - Pour entendre les gens de Baker Hughes le dire, un train de tiges - longueur après longueur de tuyau étroit qui peut s'étendre sur des kilomètres dans la terre - est loin d'être un assemblage rigide d'acier à haute résistance. C'est plus comme une nouille humide.

"Le défi n'est pas de le faire plier", a déclaré Aravindh Kaniappan, chef de produit chez Baker Hughes, une société d'équipement et de services de forage. "C'est pour qu'il ne se plie pas."

Étant donné qu'un train de tiges de forage, ainsi que le trépan rotatif à son extrémité de coupe, ont tendance à aller dans cette direction et dans cette direction, les foreurs ont besoin d'informations critiques sur l'emplacement d'un puits pendant son forage.

"Vous devez d'abord savoir où vous êtes", a déclaré M. Kaniappan. "Ensuite, vous devez savoir d'où vous êtes, où vous devez aller."

Le besoin d'informations de localisation précises - dans un environnement souterrain que les signaux satellites du système de positionnement global ne peuvent pas atteindre - est plus vrai que jamais, alors que les puits de pétrole et de gaz s'approfondissent et deviennent plus complexes, déviant horizontalement à travers d'étroits réservoirs d'hydrocarbures ou des puits existants parallèles.

Mais c'est particulièrement vrai en ce moment dans le golfe du Mexique, où BP fore un puits de secours pour croiser le puits en fuite qui crache du pétrole depuis avril.

Le puits de secours sera utilisé pour pomper de la boue de forage lourde, suivie de ciment, dans le puits endommagé pour arrêter le jaillissement de façon permanente. Mais d'abord, celui-ci, ou un deuxième puits de secours en cours de forage à proximité en tant que sauvegarde, doit atteindre la cible - le tube de tubage en acier du puits existant, à seulement sept pouces de diamètre, à plus de 3 miles sous la surface du golfe.

Le premier puits de secours est actuellement à environ 20 pieds horizontalement et à moins de 1 000 pieds verticalement du point d'interception. "Nous sommes très satisfaits des progrès que nous avons réalisés", a déclaré Kent Wells, vice-président de BP supervisant l'effort de puits de secours, lors d'une récente conférence de presse, mais n'a pas révisé la date d'achèvement estimée au début du mois d'août.

Baker Hughes et d'autres sociétés aident BP à atteindre l'objectif, en fournissant des techniques et des outils spécialisés pour mesurer et surveiller les puits de secours au fur et à mesure qu'ils sont forés, et en les orientant dans la bonne direction.

Bon nombre de ces services - diversement décrits comme "mesure pendant le forage", "diagraphie pendant le forage" et "forage directionnel" - sont utilisés dans presque tous les puits, et ce depuis des décennies. Mais les techniques ont été améliorées et étendues au fil des ans, aidées par les progrès des capteurs et du traitement.

Baker Hughes et des sociétés comme Halliburton, Schlumberger et Vector Magnetics utilisent des accéléromètres et des magnétomètres sophistiqués pour déterminer l'inclinaison, ou l'angle, et l'azimut, ou la direction de la boussole, du trou, renvoyant les données à la foreuse sous forme d'impulsions binaires dans la boue de forage qui circule à travers la tige de forage. Si le trépan s'est égaré, il peut être ramené sur sa trajectoire par plusieurs moyens, dont l'un utilise des coussinets de pression contre le puits de forage pour changer la direction du trépan.

Avec les puits de secours, des magnétomètres sont également utilisés pour localiser la cible, en détectant le champ électromagnétique créé par un courant électrique induit dans le tubage du puits en fuite. Les puits de secours sont alors dirigés de plus en plus près du point d'interception, à près de 18 000 pieds de profondeur.

Plus que la direction et l'emplacement, cependant, les outils de détection - des tuyaux creux qui ressemblent à des torpilles minces et brillantes, jusqu'à 30 pieds de long, avec des capteurs et des processeurs installés dans des cavités usinées avec précision - peuvent aider les compagnies pétrolières à mieux comprendre les réservoirs de roche et d'hydrocarbures, souvent en temps réel pendant qu'ils forent à travers eux.

"Au cours des cinq à dix dernières années, la technologie a connu un changement radical", a déclaré Mattiass Schlecht, vice-président de Baker Hughes pour les systèmes de forage. Des outils mesurent le rayonnement gamma naturel émis par la roche, la résistance électrique de tout fluide à l'intérieur, et même, grâce à une sorte d'appareil d'IRM inversé, la résonance magnétique des noyaux d'atomes d'hydrocarbures.

Les mesures gamma peuvent déterminer si le foret est en train de forer dans du sable (qui est plus susceptible de contenir des hydrocarbures) ou du schiste. Les informations de résistance indiquent si la formation contient du pétrole, du gaz ou de l'eau. Et les données de résonance nucléaire indiquent avec quelle facilité le pétrole s'écoulera de la roche poreuse. "Combien de ce fluide vous pouvez vraiment sortir des pores et dans le puits de forage", a déclaré le Dr Schlecht.

Stephen Prensky, consultant à Silver Spring, dans le Maryland, qui suit les tendances de la technologie de forage, a déclaré que bon nombre des changements ont été évolutifs, des améliorations des mesures existantes utilisant une électronique plus récente. Mais le passage à une collecte de données plus en temps réel est crucial, a-t-il déclaré, les puits en eau profonde et autres puits complexes coûtant plus de 100 millions de dollars.

"Vous voulez avoir autant d'informations que possible pour vous assurer de forer le meilleur puits possible", a déclaré M. Prensky. "L'information en temps réel est essentielle dans ces circonstances."

Mais même dans des puits verticaux relativement simples, les mesures et autres données sont cruciales. Les géologues ont peut-être cartographié les différentes formations rocheuses à l'avance sur la base de levés sismiques, mais les formations sont loin d'être homogènes, il peut donc être important de savoir précisément quel type de roche le puits a traversé. Et un puits ne peut pas être autorisé à dévier d'une ligne de bail, par exemple.

Les forets s'égarent tout le temps, car le foret rencontre des poches de roche plus tendre ou plus dure. « Forer directement vers le bas ne signifie pas nécessairement que vous allez directement vers le bas », a déclaré Scott Schmidt, président des services de forage et d'évaluation de Baker Hughes. "Le mors veut suivre le chemin de moindre résistance."

Dans tout puits, l'un des objectifs est de maintenir le puits de forage lisse et les virages graduels, en évitant ce que les ingénieurs de forage appellent une «sévérité élevée en dogleg».

"Une fois que vous avez un coude là-dedans, cela vous fera mal pour le reste du puits", a déclaré le Dr Schlecht. Cela créera une friction plus élevée pour le train de tiges, a-t-il dit, et rendra plus difficile l'envoi du tubage dans le puits.

Il y a des décennies, les relevés de puits n'étaient effectués qu'après avoir retiré la tige de forage du trou, un processus qui, selon la profondeur, pouvait prendre une journée ou plus. Les instruments ont été abaissés sur un fil, des lectures ont été prises et les instruments ont été remontés. (Certains des premiers équipements, appelés outils à un seul coup, prenaient en fait une photographie d'une rose des vents abaissée profondément dans le trou; les foreurs devaient attendre que le film soit développé pour déterminer l'azimut.)

Aujourd'hui, les outils de haute technologie font généralement partie intégrante du train de tiges, assemblés à la toute fin. Avec le trépan, peut-être un moteur à boue pour le faire tourner et un équipement de direction, les outils forment un "ensemble de fond de trou" qui peut mesurer plus de 100 pieds de long - et valoir facilement plusieurs millions de dollars, d'autant plus que le trépan est généralement incrusté de diamants synthétiques.

Étant donné que les outils font partie du train de tiges, ils doivent être creux pour permettre à la boue de forage de passer jusqu'au trépan, où elle assure la lubrification et le refroidissement et ramène les déblais rocheux à la plate-forme. Cela rend le travail du concepteur d'outils plus difficile, car tous les capteurs, puces de silicium et alimentations électriques doivent reposer dans les parois du tuyau. Dans un bâtiment long et bas près de l'aéroport international de Houston où Baker Hughes fabrique ses outils, les ouvriers réalisent régulièrement des exploits d'usinage extrêmes, comme percer un petit trou pour des fils à travers 30 pieds de paroi de tuyau.

Cependant, tous les outils ne peuvent pas fournir de données pendant le forage du puits. Les accéléromètres, de minuscules appareils en silicium qui mesurent l'attraction gravitationnelle le long de trois axes, fonctionnent mieux lorsqu'il n'y a pas beaucoup de vibrations externes, de sorte que le forage est généralement arrêté pour prendre des mesures, bien que la tige de forage reste en place.

Les magnétomètres fonctionnent mieux lorsqu'il n'y a pas d'interférence magnétique provenant d'autres aciers, donc dans les premiers stades du forage des puits de secours de BP, des courses de "télémétrie" pour déterminer à quelle distance les puits de secours se trouvaient du puits en fuite ont été effectuées avec la tige de forage retirée du trou et un magnétomètre séparé abaissé sur un fil. Un appareil a envoyé un courant dans la formation, induisant un courant dans le tubage métallique du puits en fuite. Le magnétomètre a détecté le champ créé par le courant induit et un logiciel a trié le signal pour déterminer la distance au tuyau.

Dans les séries de télémétrie ultérieures, cependant, les foreurs ont utilisé un système plus rapide qui ne nécessite pas que le train de tiges soit complètement retiré du puits. Le système dispose également d'un capteur directement derrière le trépan, ce qui donne aux foreurs une lecture plus précise de l'information la plus importante : où se trouve le trépan réel par rapport au puits en fuite.

Ces magnétomètres sont reliés à la surface par un fil qui peut traiter un grand nombre de données. Pour les autres outils qui font partie du train de tiges, cependant, les données sont généralement envoyées à la plate-forme par impulsion de boue. Une simple valve augmente et abaisse la pression dans la boue à l'intérieur du train de forage, et un capteur sur la plate-forme mesure les petits changements de pression.

Les données étant transmises à environ 10 bits par seconde, il faut environ 30 secondes pour transmettre les données de mesure de base, et c'est avec une grande partie des données étant broyées dans les processeurs de l'outil.

C'est extrêmement lent selon les normes modernes, mais comme le décrit M. Kaniappan, c'est toujours un exploit remarquable pour distinguer les petits changements de pression qui composent le signal de tout le bruit de fond. "C'est incroyable la technologie dont nous disposons", a-t-il déclaré.

Un article paru mardi sur le creusement de puits de secours pour intercepter et colmater la fuite de pétrole dans le golfe du Mexique faisait référence à tort à la nature des formations rocheuses. Ils sont « loin d'être homogènes », pas loin d'être « hétérogènes ».

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