Dates Clés des Boues de Forage 1929 : premier contrôle de viscosité • Viscosification avec bentonite • ‘Dé-viscosification’ avec phosphates
1935 : viscosification des saumures • Apparition des attapulgites
1944 : inhibition gonflement des argiles • Apparition des boues à la chaux
1955 : formulation des fluides • L’ère empirique est terminée
Thierry Maysounabe
Rôle des Fluides de Forage Fonctions Primaires : • Contrôle des pressions • Protection des parois • Transport des déblais
Fonctions secondaires : • • • • • • • •
Refroidissement de l’outil Lubrification de l’outil et de la garniture Maintien des déblais en suspension dans l’annulaire Séparation des déblais en surface ‘Allègement’ de la garniture et des tubages Transmission de la puissance hydraulique de l’outil Protection des zones productrices Vecteur d’informations vers la surface
(formations, fluides, accidents, …)
Thierry Maysounabe
Interactions Boues/Roches Instabilité des parois liée à : • Résistance des roches insuffisante pour supporter les contraintes • Augmentation des contraintes internes dues à l’adsorption d’eau (autofissuration) • Diminution de la résistance des roches du fait de l’adsorption d’eau
Roches particulièrement sensibles : • Argiles et Marnes • Sables non consolidés • Le sel : plasticité quand T Thierry Maysounabe
Délitage des roches fracturées Par action du train de tiges Par effet piston Par action hydraulique de la boue
Thierry Maysounabe
Nettoyage du puits Définition du Nettoyage puits : • Nettoyage du front de taille • Remontée des déblais • Élimination des déblais en surface
Alternatives : • LAO • Esther • PAO • Ether • LAB • sans aromatiques
Boues à l’air sec
humide
mousse
Air Azote Gaz naturel
Choix du type de fluide : en fonction du problème à traiter Argiles à Haut Pouvoir de Dispersion • Définition : • Fort caractère colloïdal • Dispersion rapide et en grande quantité
Boues à l’huile Boues au KCl Boues au gypse Boues à haute teneur en dérivés ligneux Boues polyacrylates Boues PHPA
Choix du type de fluide (2)
Argiles Gonflantes • Définition : • Sensibilité à l’hydratation par le filtrat • Sensibilité à l’eau dispersée et non liée
• Boues de Forage adaptées : • • • •
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Boues à l’huile Boues au KCl Boues au gypse Boues à haute teneur en dérivés ligneux
Choix du type de fluide (3) Argiles Fluantes • Définition : • Argiles sous compactées
• Boues de Forage adaptées : • Boues à l’huile • Boues au KCl (pour la partie gonflante) • Boues alourdies
Argiles Boulantes • Définition : • Structure schisteuse fragile mais pas colloïdale
• Type de Boues de Forage indifférent mais : • Écoulement laminaire • Faible cisaillement à la paroi • Filtrat contrôlé Thierry Maysounabe
Choix du type de fluide (4) Gypse & Anhydrite • Boues de Forage adaptées : • • • •
Traitement au Na2CO3 si épaisseurs faibles Boues rouge calcique (FCl) Boues au gypse Boues salées saturées
Sels & Sels Complexes • Boues de Forage adaptées : • Boues salées saturées (NaCl) • Boues à l’huile (sels complexes)
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Choix du type de fluide (5)
Températures élevées : • Boues de Forage adaptées : • Boues à l’huile • Boues à haute teneur en dérivés ligneux • Boues polyacrylates NB : Utilisation d’attapulgite au lieu de bentonite
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Boues à l’eau douce
Boue naturelle
Boues bentonitiques
Boues calciques
Fluides à faible teneur en solides
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Boue naturelle Composition : eau + argile de formation Qualité : médiocre Utilisation : • Forage peu profond • Secteur connu
Conversion : • Conversion possible en n’importe quel type de boue à l’eau
Boues calciques Boues à la chaux : • Eau + bentonite + tanin + chaux éteinte + amidon • Qualité : • Pas d’impact des argiles forées sur la rhéologie
• Utilisation : Forage de Marne • Limite : 130°C maximum • Conversion : pas possible
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Boues calciques (2) Boues au gypse : • Eau + bentonite + lignosulfonate + gypse + CMC • Qualité : • Forage au gypse même en zone à haut gradient géothermique
• Utilisation : Forage de Marne et d’argile • Conversion : éventuellement boue saturée
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Faible teneur en solides Eau Qualité : • Économique • Avancement rapide
Utilisation : • Cas particuliers uniquement
Conversion : • Tout type de boue à l’eau
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Faible teneur en solides (2) Eau et floculant : • Eau + guar (ou composés à longue chaîne)
Densité > 1.20 Tenue thermique environ 130°C Bonne inhibition des argiles Économiques
• Utilisation : • Forage zones salinifères HPHT
• Conversion : • Pas de conversion Thierry Maysounabe
Boues à l’air : des fluides spéciaux
Forage à l’air
Forage à la mousse légère
Forage à la mousse compacte
Forage à la boue aérée
Thierry Maysounabe
Forage à l’air L’air remplace la boue Avantage : avancement rapide Inconvénients : • • • • • •
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Usure rapide de la garniture de forage Pas de forage zones haute pression Mobilisation importante compresseurs Déblais très petits Bruyant Mise en boue du puits avant la descente du tubage
Forage à la mousse légère Composition : • Eau + surfactant + inhibiteur de corrosion
Qualités : • Tolère une légère venue d’eau (10 m3/h) • Avancement rapide
Inconvénients : • • • •
Pas de forage zones HP Nécessité inhibiteur de corrosion Risque de cassage de mousse Mise en boue du puits avant la descente du tubage
Conversion : • Mousse compacte ou lourde
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Forage à la mousse compacte Composition : • Eau + surfactant + inhibiteur de corrosion + polymère
Qualités : • Tolère une légère venue d’eau (60 m3/h) • Avancement rapide • Récupération de déblais assez gros
Inconvénients : • • • •
Pas de forage zones HP Pas de forage zones plastiques Autodestruction de la mousse en surface Ne supporte pas la garniture de forage en cours de forage • Mise en boue du puits avant la descente du tubage Thierry Maysounabe
Forage à la boue aérée Composition : • Boue au polymère e à l’eau avec de l’air
Qualités : • Celles de boues à l’eau et des mousses cumulées
Inconvénients : • Forage zones HP • Nécessité d’un séparateur pour pouvoir re-circuler la boue
Conversion : • Boue non aérée Thierry Maysounabe
Types de boues Synthèse
Thierry Maysounabe
Types de boues : Synthèse
boue salée saturée aux amincissants organiques
boue Boue salée boue au gypse bentonitique au saturée FCL/LC
Type de boue
Composition moyenne ( / m3 ) bentonite : 50 - 100 kg FCL : 20 - 40 kg soude : 2 - 4 kg CMC : 0 - 5 kg (LC : 10 - 20 kg) (antimousse : 0.1 - 0.3 %) bentonite : 50 - 70 kg FCL : 12 - 15 kg soude : 3 - 4 kg CMC : 5 - 10 kg gypse : 5 - 10 kg (LC) sel : 350 kg argile : 50 kg amidon : 30 - 40 kg chaux : 0 - 10 kg sel : 350 kg argile : 50 kg amidon : 20 - 30 kg soude : 4 - 6 kg FCL : 30 - 45 kg LC : 10 - 15 kg (conversion boue saturée salée)
Thierry Maysounabe
Caractéristiques Stabilité aux contaminants
Domaine d'utilisation
pH > 9.0 T < 220°C
bonne [Cl-] : 50 - 70 g/l
puits 6000 m large domaine d'application
pH > 9.0 T < 200°C
bonne [Cl ] : jusqu'à 70 g/l
gypse ou anhydrite argiles faiblement salinifères
d > 1.20 corrosive T < 150°C
bonne : gypse, anhydrite moyenne : argiles
argiles peu dispersantes argiles moyennement dispersante
Composition moyenne ( / m3 ) polymères : 4 kg chlorure chromique : 1 - 2 kg soude : 8 - 10 kg bactéricide : 0 - 0.5 kg bentonite : 15 kg (FCL + CMC) bentonite : 40 - 60 kg CMC : 0 - 5 kg
Caractéristiques
Stabilité aux contaminants
Domaine d'utilisation
faible teneur en solides d < 1.03 filtrat > 12 cm3
moyenne
formations peu problématiques amélioration ROP
pH : 8.5 - 9.0 T < 150°C
faible
boue de démarrage peu de risques de contamination
moyenne
profondeur < 3000 m
calcium : 300 g/l ; chlorure : 20 g/l
gypse, anhydrite, argiles
bentonite : 40 - 60 kg tanin : 2 - 4 kg
pH < 11
soude : 0.5 - 1 kg
filtrat : 2 - 4 cm
CMC : 1 - 5 kg huile : 715 l eau : 205 l CaCl2 : 55 kg émulsifiant : 15 l reducteur de filtrat : 18 l chaux : 30 kg viscosifiant : 15 kg (mouillant = f(solides) ) (alourdissant = f(densité) )
