Pas seulement pour le forage : une enquête sur l'application de la technologie gérée

Chaque activité dans un puits modifie la pression exercée sur le trou ouvert, et chaque technique d'atténuation tente de maintenir la pression souhaitée dans des limites acceptables. Si la pression devient trop faible, les coups de pied, les ruptures de forage et l'effondrement du trou en sont les principales conséquences (Fig. 1). Une pression trop élevée peut endommager le réservoir, induire des pertes de liquide et ralentir les opérations. Lorsque ces événements malheureux se produisent, des actions correctives sont généralement nécessaires, augmentant l'exposition à la sécurité, le temps non productif et les coûts globaux du projet.

Pour atténuer ces préoccupations, les opérateurs ont utilisé les techniques de forage à pression contrôlée (MPD) pour maintenir la pression annulaire et créer une barrière étanche à la pression contre les risques de forage et gérer l'afflux de la formation pendant le forage. Alors que le forage conventionnel utilise la pression hydrostatique de la boue de forage pour gérer la pression du puits de forage, le MPD utilise une combinaison de pression de surface, de pression hydrostatique et de frottement annulaire pour équilibrer la formation exposée. Au fil des décennies, le MPD a été associé à une technologie utilisée uniquement sur des puits problématiques et uniquement en dernier recours. Cependant, les développements récents ont mis en évidence que la gestion de la pression ne concerne pas uniquement les opérations de forage ou les puits les plus difficiles.

Lorsqu'elle est intégrée au début des opérations dans le cadre d'un plan de puits complet, la gestion de la pression devient une solution d'amélioration des performances pour tout type de classification de puits, y compris le développement, directionnel, multilatéral et horizontal. La stabilité du puits de forage est maintenue tout au long de l'opération et la pression est modifiée dynamiquement dans l'anneau, permettant à toute opération de devenir plus rapide avec moins de défis tout en offrant un puits plus productif et en réduisant les coûts globaux et l'exposition aux risques dangereux. L'approche de gestion de la pression a même été mise à profit pour optimiser pleinement un programme de développement de champ/réservoir.

Un exemple de la façon dont les techniques MPD peuvent être intégrées dans un plan de puits global s'est produit sur un puits d'exploration en eau ultra-profonde foré par TotalEnergies dans les eaux mexicaines du golfe du Mexique (SPE 200503). L'opérateur et les prestataires de services souhaitaient gérer la pression tout au long du programme de forage, y compris le forage, le déclenchement, le tubage et la cimentation, afin de gérer l'incertitude de la pression interstitielle, l'augmentation de la rampe de pression et une fenêtre étroite de pression interstitielle/gradient de fracture (PP/FG).

Le fond marin reposait sous 10 748 pieds (3 276 m) d'eau, et avec la nature exploratoire du puits, la solution conventionnelle impliquait un nombre excessif de colonnes de tubage et un poids de boue (MW) suréquilibré. L'intégration des techniques MPD a permis à l'opérateur d'ajuster instantanément la pression de fond de trou, le résultat étant une reconnaissance que la cimentation conventionnelle d'une colonne de 13⅜ -in. le tubage pour isoler la formation critique et poursuivre en toute sécurité le forage d'étapes ultérieures du puits n'était pas pratique. Pour rendre la situation encore plus difficile, les ingénieurs ne connaissaient pas précisément la taille du trou.

Une collaboration entre les équipes d'ingénierie de l'opérateur, le prestataire de services de cimentation et les professionnels de MPD a abouti à un plan généré. Une bouillie de queue de 15,86 ppg (1,90 SG) a suivi une bouillie étanche aux gaz de plomb de 12,52 ppg (1,50 SG). À une profondeur totale de 13 622 pieds (4152 m), la combinaison a maintenu la densité circulante équivalente (ECD) à 9,18 ppg (1,10 SG) sans dépasser 9,51 ppg (1,14 SG). Au sabot de tubage, situé à 12 801 pieds (3902 m), le plan prévoyait un 9,01 ppg (1,08 SG) sans dépasser 9,35 ppg (1,12 SG), comme le montre la Fig. 2.

Le personnel de terrain a parfaitement exécuté l'opération avec des retours complets observés tout au long du processus de cimentation et aucun afflux détecté, vérifiant la fenêtre MW. L'application des techniques MPD pour les opérations de cimentation a permis d'économiser 5 jours, l'équivalent de 3,5 millions de dollars, et d'éliminer la nécessité d'exécuter une contingence intermédiaire de 16 pouces. doublure de boîtier.

Les techniques MPD sont non seulement bénéfiques pour les opérations de cimentation ou de forage, mais également dans le cadre de la phase d'abandon. Tullow Oil, un opérateur en mer du Nord, devait réintégrer et abandonner un puits de gaz précédemment abandonné (SPE 195718). Des véhicules télécommandés ont révélé une fuite à travers le 9⅝-in. tubage et des tests en laboratoire ont confirmé que les bulles étaient du gaz de réservoir. L'exploitant a conclu que les bouchons de ciment installés n'isolaient pas suffisamment le réservoir de l'environnement et, si aucune mesure n'était prise, il existait un potentiel élevé de recharge du réservoir.

Citant les coûts, le temps et les risques associés à une intervention traditionnelle de tube enroulé, l'opérateur a opté pour la recommandation de forer à travers les deux bouchons de ciment au-dessus d'une zone de haute pression potentielle à la profondeur cible. Un bouchon reposait à 1074 pieds (327 m) tandis que l'autre était assis à 6162 pieds (1867 m). Pour maintenir la pression sous contrôle, les retours de fluide annulaires ont été détournés du sol de la plate-forme via une propagation MPD personnalisée comprenant un dispositif de commande rotatif (RCD) pour créer une boucle fermée.

L'équipe a facilement fraisé les bouchons et atteint la profondeur cible sans aucun problème de contrôle de puits ni incident avec perte de temps. Le RCD contrôlait et détournait tous les fluides et gérait la pression du puits de forage pendant les opérations standard de forage, de décapage et de raccordement. Une gestion constante a maintenu la pression dans les limites de sécurité prédéterminées dans des conditions statiques et dynamiques.

La technologie MPD a permis de forer à travers les bouchons de ciment existants et d'atténuer les risques liés au gaz piégé. De plus, l'utilisation du bon équipement MPD a permis de percer les deux bouchons sans aucun événement d'étranglement bouché. Les opérations ultérieures de rebouchage et de réabandon n'ont duré que 9 jours, soit la moitié des 18 jours estimés qui seraient nécessaires avec les méthodes conventionnelles de tubes enroulés.

Shell avait besoin de couler et de cimenter des colonnes de tubage dans les conditions difficiles d'eau profonde du golfe du Mexique (SPE 194554). Ce qui a incité l'opérateur à considérer le MPD, c'est la capacité de cette technologie à manipuler et à gérer avec précision la pression annulaire en utilisant un poids de boue statiquement sous-équilibré dans une fenêtre de pression étroite.

Dans cette situation, l'opérateur a supposé que la fenêtre de pression au pied de la colonne de tubage serait d'environ 100 psi (0,6 MPa), mais les mesures de fond de trou ont révélé que la fenêtre réelle était de 50 psi (0,3 MPa) lorsque des pertes ont été rencontrées lors du forage de la section de trou ouvert à travers le réservoir cible. Pour surmonter ce défi, l'équipe devait maintenir les pertes à un rythme acceptable tout en évitant simultanément un afflux ou un effondrement de la formation.

Les achèvements sont une autre phase des opérations pétrolières et gazières qui peuvent bénéficier des techniques associées à la gestion de la pression. Les experts de Weatherford ont conçu un plan pour exécuter la complétion inférieure, déplacer le trou ouvert et effectuer un travail à l'acide. Le déplacement en trou ouvert serait la seule opération où le trou ouvert et l'assemblage de gravier étaient exposés à la circulation de la boue à base synthétique (SBM), des entretoises en trou ouvert et du fluide de complétion. Pour une réalisation réussie, des techniques MPD étaient nécessaires pour maintenir la stabilité du trou ouvert et minimiser les pertes, empêchant la réduction de l'ECD au talon et au pied du trou ouvert. Il était également impératif d'empêcher le SBM de se déplacer le long de la colonne de travail ainsi qu'autour de l'espace annulaire entre le trou ouvert et les écrans et l'ensemble de gravier.

En combinaison avec des mesures de fond de trou en temps réel, MPD a permis au personnel de terrain de déployer l'écran de contrôle du sable à la profondeur cible avec des pertes minimales ou nulles tout en maintenant un contrôle complet du puits, y compris la stabilité du trou ouvert. La pression au fond du trou est restée dans la plage de 9,15 ppg (1,10 SG) et 9,25 ppg (1,11 SG) avec un poids de boue de 8,3 ppg (0,99 SG). Le trou ouvert a été déplacé avec de la saumure de poids mort, réduisant avec succès les pertes au minimum en gérant à la fois la contre-pression de surface ainsi que les ECD de fond de trou. Le brise-roche a ensuite été pompé en deux étapes - du talon à la pointe puis de la pointe au talon - en maintenant les pertes à un faible niveau avec une pression de 9,15 ppg (1,10 SG) et le starter à une position optimale pour éviter toute restriction sur l'équipement de surface.

L'opération réussie a prouvé que les outils et les techniques développés et utilisés pour le forage à pression contrôlée peuvent améliorer l'efficacité et réduire les risques lors d'une opération de complétion inférieure dans un puits à marge étroite. Il en va de même pour les opérations d'abandon de puits, les travaux de cimentation et une foule d'autres opérations couramment rencontrées sur presque tous les types de puits. La technologie de gestion de la pression est un moyen adaptatif, précis et proactif de contrôler le profil de pression annulaire, garantissant un puits de forage stable et évitant les surprises coûteuses tout au long du cycle de vie du puits.

SPE 200503 Cimentation sous pression gérée réussie sur une opération de puits d'exploration dans les eaux ultra-profondes du Mexique par R. Bermudez, M. Arnone, et al.

SPE 195718 De nouvelles techniques RCD et MPD permettent la rentrée et le déclassement en toute sécurité d'un puits suspendu qui fuit par GL Carvalho, A. Adenipekun, S. Ignjatic, A. Hunter, T. Clay et E. Stoian.

SPE 194554 Utilisation du forage sous pression géré et du système de détection précoce des coups de pied/pertes pour exécuter un travail difficile de complétion en eaux profondes dans le golfe du Mexique par J. Hernandez, M. Arnone, J. Valecillos, J. Vives, R. van Noort, D. Groves et A. Hawthorn.

Rudy Flores est actuellement le responsable des opérations US MPD pour le groupe de forage et d'évaluation de Weatherford International. Il a commencé sa carrière dans le forage sous-équilibré avec des fluides multiphasiques compressibles. Depuis le début de sa carrière chez Weatherford il y a 14 ans, il a travaillé avec les technologies MPD/UBD à divers titres, notamment ingénieur de terrain, superviseur de terrain, ingénieur de projet et responsable technique. Il est titulaire d'un BS en génie pétrolier de la Texas A&M University.

Maurizio Arnone est le chef de l'équipe d'ingénierie MPD et de soutien aux performances opérationnelles pour Weatherford North America. Il a 25 ans d'expérience dans les technologies et applications de forage et liées au forage, travaillant pour des opérateurs et des fournisseurs de services dans l'industrie pétrolière et gazière. Au cours des 16 dernières années, il a été impliqué dans différents rôles liés à l'application de la MPD sur les zones terrestres, peu profondes et profondes avec Weatherford, travaillant directement dans 19 pays et cinq continents à travers le monde. Il est titulaire d'un baccalauréat et d'une maîtrise en génie mécanique de l'Universidad de Los Andes et de l'Universidad Central de Venezuela, respectivement, et d'une maîtrise en génie mécanique de l'Université de Houston.

Chad Wuest est actuellement responsable de la ligne de produits mondiale pour MPD intelligent chez Weatherford. Il était auparavant responsable de la ligne de produits mondiale pour MPD offshore et avait auparavant occupé plusieurs postes de direction dans la région Asie-Pacifique, y compris les opérations et le développement commercial. Il travaille dans l'industrie pétrolière et gazière depuis plus de 24 ans.