Comment éviter le blocage de la garniture de forage (perte de poids sur le trépan) lors du forage ?

Le terme « perte de poids sur l’outil » (LWB) désigne un scénario de forage où le poids sur l’outil (WOB) prévu ne s’exerce pas sur l’outil de forage. En raison d’un frottement excessif entre la garniture de forage et la paroi du puits, la totalité du poids appliqué est absorbée par la garniture de forage.

Lors de l'application du WOB, le retrait du puits entraîne souvent que le poids soit entièrement exercé sur letige de forageou des stabilisateurs. Cela nécessite une application de poids continue, mais il faut tenir compte de la résistance à la compression de la garniture de forage. Chaque ajout de poids peut entraîner un léger déplacement vers le bas de la garniture ; des applications de poids répétées permettent à la garniture de dépasser la section rétrécie du puits. Au moment où la garniture sort de cette section, le trépan entre rapidement en contact avec le fond du puits. Comme le poids sur l'outil (WOB) est alors plus élevé que pour un forage normal, le trépan pénètre plus profondément dans la formation, ce qui provoque une augmentation soudaine du couple. Cela peut entraîner le blocage de la table de rotation ou du système d'entraînement. En cas de blocage, ne soulevez pas brusquement la garniture ; relâchez d'abord le couple. Le forage normal peut reprendre après plusieurs ajustements.

La perte de poids sur l'outil (WOB) se produit généralement dans les cas suivants : forage dirigé de puits verticaux avec alésage arrière ou de puits dirigés avec plusieurs opérations d'alésage arrière, fraisage de fenêtre et forage dirigé latéral, et forage dirigé de puits horizontaux. En raison de la trajectoire du puits et de divers facteurs de résistance, la pression appliquée à la garniture de forage se transmet difficilement à l'outil. Les instruments de diagraphie de boue et les indicateurs de poids montrent que : la position de l'outil reste inchangée et aucun gain de longueur n'est réalisé malgré une augmentation continue du WOB ; la pression de la pompe n'augmente pas et aucun blocage de la pompe ne se produit. Cependant, une augmentation supplémentaire du WOB peut entraîner un blocage soudain de la pompe. Pour les puits dirigés, la perte de poids sur l'outil perturbe non seulement le bon déroulement des opérations, mais risque également de provoquer un coincement de la garniture en cas d'erreur de manipulation.

1. Renforcer le contrôle de la trajectoire du puits et optimiser la configuration de la garniture de forage

Pour compenser la perte de poids sur l'outil de forage due à une trajectoire de puits imprécise, la principale mesure d'ingénierie consiste à renforcer le contrôle de la trajectoire. Pour les puits directionnels à forte inclinaison et à longue portée, un contrôle complet du puits doit être mis en œuvre afin de maintenir la déviation et l'azimut du puits conformes aux spécifications, évitant ainsi un réalésage en sens inverse dû à des écarts par rapport à ces spécifications.

Pour remédier aux pertes de poids sur l'outil dues à une mauvaise trajectoire de forage, la solution la plus efficace consiste à simplifier la configuration de la garniture de forage : réduire le nombre de tiges de forage et augmenter le nombre de tiges de forage lourdes. Ceci diminue la rigidité de la garniture, réduit la surface de contact entre la garniture et le gâteau de boue, et prévient à la fois les pertes de poids sur l'outil et le collage différentiel.

En cas de perte de poids sur le trépan dans les puits horizontaux, les mesures devraient se concentrer sur le nettoyage du puits, la lubrification et les techniques opérationnelles du foreur.

2. Améliorer le nettoyage

L'amélioration du nettoyage comprend le nettoyage du puits et la purification de la boue de surface à l'aide d'équipements de contrôle des solides de surface.

Améliorer la capacité de transport des déblais de la boue

Dans les projets de forage directionnel récents, on utilise couramment des trépans PDC associés à une technologie de moteur orientable, qui permettent d'atteindre des vitesses de forage relativement élevées et de broyer les déblais en fines particules, ce qui pose certains défis au nettoyage du puits.

Exigences de déplacement pour différentes sections de puits :Pour la section de puits φ311 mm, le déplacement doit être supérieur à 3,4 m³/min ; pour la section de puits φ216 mm, il doit être supérieur à 1,1 m³/min.

Ajuster les paramètres rhéologiques de la boue en fonction du retour des déblais de fond de puits :Pour les fluides de forage polymères à faible teneur en solides, le rapport de plasticité dynamique doit être maintenu entre 0,42 et 0,50 afin d'assurer une bonne évacuation des déblais. Concernant la viscosité et la résistance du gel de la boue, la viscosité des puits directionnels à forte inclinaison doit être maintenue au-dessus de 48 secondes ; une viscosité et une résistance du gel élevées contribuent à prévenir le tassement vertical des déblais.

Lors d'un projet de forage, lorsque la déviation du puits atteignait 50 à 60 degrés, l'ajout d'un gel organique positif a réduit la viscosité de la boue à environ 42 secondes, entraînant une mauvaise remontée des déblais et une perte de poids sur le trépan pendant le forage dirigé. Les conditions normales de fond de puits ont été rétablies après avoir augmenté la viscosité de la boue à 50 secondes.

Pour les puits d'une profondeur supérieure à 200-300 mètres, les sections horizontales peuvent être remontées avec une déviation de 20 à 30 degrés. Dans la configuration de la garniture de forage pour le forage dirigé, plusieurs sections de tiges de forage sont généralement utilisées. Dans les puits nouvellement forés, la présence de ces tiges augmente la vitesse de remontée de la boue annulaire, ce qui a pour effet de favoriser le dépôt des déblais dans l'ancien puits. Par conséquent, certaines équipes de forage ne remontent que la section nouvellement forée, ce qui a peu d'effet sur la fragmentation des déblais.

3. Améliorer la lubrification de la boue et la qualité du gâteau de boue

Améliorer la lubrification de la boue

Les mesures spécifiques visant à améliorer la lubrification de la boue comprennent, premièrement, l'augmentation du dosage des lubrifiants et, deuxièmement, l'utilisation d'une combinaison de différents lubrifiants.

Lors du forage dirigé, le pétrole brut est généralement mélangé à la boue. Bien que le pétrole brut possède un bon pouvoir lubrifiant, son ajout dégrade la qualité du gâteau de boue. Par conséquent, lors des opérations de forage dirigé, le pétrole brut doit être utilisé conjointement avec des lubrifiants à base d'eau. Ceci résout non seulement le problème de lubrification, mais évite également la formation de gâteaux de boue épais dus à un dosage excessif de pétrole brut.

Le frottement de glissement augmente avec le coefficient de frottement. Pour y remédier, on peut mélanger environ 3 à 5 tonnes de pétrole brut à la boue, sans que la teneur en pétrole brut ne dépasse 9 à 10 %.

Améliorer la qualité des gâteaux au chocolat

Pour améliorer la qualité du gâteau de boue, on peut y ajouter des matériaux comme du bitume sulfoné et de la résine phénolique. Un gâteau de boue de haute qualité réduit le risque de collage différentiel dû à une perte de poids sur le trépan.

Outre les lubrifiants liquides, les lubrifiants solides et les lubrifiants extrême pression sont également efficaces pour réduire les pertes de poids sur l'outil. Lors du forage dirigé dans des formations dures, l'ajout de 200 à 300 kg de graphite expansé en une seule fois permet de compenser efficacement les pertes de poids dues à une lubrification insuffisante.

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