Les risques inhérents aux opérations de forage pétrolier et gazier sont intimidants, le plus grave étant l’incertitude relative à la pression au fond du trou. Selon l'Association internationale des entrepreneurs en forage,Forage sous pression géré (MPD)est une technique de forage adaptative utilisée pour contrôler avec précision la pression annulaire dans tout le puits de forage. Au cours des cinquante dernières années, de nombreuses technologies et méthodes ont été développées et perfectionnées pour atténuer et surmonter les défis posés par l’incertitude de pression. Depuis l'introduction du premier dispositif de commande rotatif (RCD) au monde en 1968, Weatherford a été un pionnier dans l'industrie.
En tant que leader du secteur des MPD, Weatherford a développé de manière innovante diverses solutions et technologies pour élargir la gamme et les applications du contrôle de pression. Cependant, le contrôle de la pression ne consiste pas seulement à contrôler la pression annulaire. Elle doit prendre en compte d'innombrables conditions opérationnelles particulières dans le monde entier, des formations complexes et des défis sur différents sites de forage. Forts de décennies d'expérience accumulée, les experts techniques de l'entreprise réalisent qu'un excellent processus de contrôle de pression doit être adapté pour relever différents défis plutôt que d'être un système unique pour n'importe quelle application. Guidées par ce principe, des technologies MPD de différents niveaux ont été développées pour répondre aux différents besoins des sociétés exploitantes, quels que soient les défis de leurs conditions ou environnements.
01. Création d'un système en boucle fermée à l'aide de RCD
Le RCD fournit à la fois une assurance de sécurité et un détournement de flux, servant de technologie d'entrée de gamme pour MPD. Développés à l'origine dans les années 1960 pour les opérations terrestres, les RCD sont conçus pour détourner le flux au-dessus desBOPpour créer un système de circulation en boucle fermée. L'entreprise a continuellement innové et amélioré la technologie RCD, obtenant un succès éprouvé sur le terrain pendant plusieurs décennies.
À mesure que les applications MPD se développent dans des domaines plus difficiles (tels que de nouveaux environnements et défis), des exigences plus élevées sont imposées aux systèmes MPD. Cela a entraîné des progrès continus dans la technologie RCD, qui présente désormais des pressions et des températures nominales plus élevées, obtenant même des qualifications pour une utilisation dans des conditions de gaz pur de l'American Petroleum Institute. Par exemple, les composants d'étanchéité haute température en polyuréthane de Weatherford ont une température nominale 60 % plus élevée que les composants en polyuréthane existants.
Avec la maturité du secteur de l'énergie et le développement des marchés offshore, Weatherford a développé de nouveaux types de DDR pour relever les défis uniques des environnements en eaux peu profondes et profondes. Les RCD utilisés sur les plates-formes de forage en eaux peu profondes sont positionnés au-dessus du BOP de surface, tandis que sur les navires de forage positionnés dynamiquement, les RCD sont généralement installés sous l'anneau de tension dans le cadre de l'ensemble de colonne montante. Quelle que soit l'application ou l'environnement, le RCD reste une technologie essentielle, maintenant une pression annulaire constante pendant les opérations de forage, formant des barrières résistantes à la pression, empêchant les risques de forage et contrôlant l'invasion des fluides de formation.
02. Ajout de vannes d'arrêt pour un meilleur contrôle de la pression
Bien que les RCD puissent détourner les fluides revenant, la capacité de contrôler activement le profil de pression du puits de forage est obtenue par les équipements de surface en aval, en particulier les vannes d'étranglement. La combinaison de cet équipement avec des RCD permet la technologie MPD, offrant un contrôle plus fort des pressions à la tête de puits. La solution PressurePro Managed Pressure de Weatherford, lorsqu'elle est utilisée conjointement avec des RCD, améliore les capacités de forage tout en évitant les incidents liés à la pression en fond de trou.
Ce système utilise une seule interface homme-machine (IHM) pour contrôler les vannes d'étranglement. L'IHM est affichée sur un ordinateur portable dans la cabine du foreur ou sur le plancher de la plate-forme, permettant au personnel de terrain de contrôler virtuellement les vannes d'étranglement tout en surveillant les paramètres de forage cruciaux. Les opérateurs saisissent la valeur de pression souhaitée, puis le système PressurePro maintient automatiquement cette pression en contrôlant le SBP. Les vannes d'étranglement peuvent être automatiquement ajustées en fonction des changements de pression en fond de trou, permettant des corrections rapides et fiables du système.
03. Réponse automatique pour réduire les risques de forage
La solution Victus Intelligent MPD est l'un des produits MPD les plus importants de Weatherford et l'une des technologies MPD les plus avancées du marché. S'appuyant sur les technologies matures de RCD et de starter de Weatherford, cette solution élève la précision, le contrôle et l'automatisation à des niveaux sans précédent. En intégrant des équipements de forage, il permet la communication entre les machines, l'analyse en temps réel de l'état des puits et des réponses automatiques rapides à partir d'un emplacement centralisé, maintenant ainsi avec précision la pression au fond du trou.
Sur le plan des équipements, la solution Victus améliore les capacités de mesure de débit et de densité en intégrant des débitmètres massiques Coriolis et un collecteur avec quatre vannes d'étranglement à commande indépendante. Les modèles hydrauliques avancés prennent en compte les températures des fluides et des formations, la compressibilité des fluides et les effets des déblais de forage pour déterminer avec précision la pression de fond en temps réel. Les algorithmes de contrôle de l'intelligence artificielle (IA) identifient les anomalies de forage, alertent le foreur et les opérateurs MPD et envoient automatiquement des commandes de réglage aux équipements de surface MPD. Cela permet une détection en temps réel des afflux/pertes dans les puits de forage et permet des ajustements appropriés de l'équipement basés sur une modélisation hydraulique et un contrôle intelligent, le tout sans avoir besoin d'une intervention manuelle des opérateurs. Le système, basé sur des automates programmables (PLC), peut facilement s'intégrer à n'importe quel endroit de la plate-forme de forage pour fournir une infrastructure MPD fiable et sécurisée.
Une interface utilisateur simplifiée aide les utilisateurs à rester concentrés sur les paramètres clés et à émettre des alertes en cas d'événements soudains. La surveillance basée sur l'état suit les performances des équipements MPD, permettant une maintenance proactive. Des rapports automatisés fiables, tels que des résumés quotidiens ou des analyses post-travaux, optimisent davantage les performances de forage. Dans les opérations en eaux profondes, la commande à distance via une interface utilisateur unique facilite l'installation automatique de la colonne montante, la fermeture complète du dispositif d'isolation annulaire (AID), le verrouillage et le déverrouillage du RCD et le contrôle du chemin d'écoulement. De la conception du puits aux opérations en temps réel, en passant par les résumés post-travaux, toutes les données restent cohérentes. La gestion des aspects de visualisation en temps réel et d'évaluation/planification technique est assurée via la plateforme d'optimisation de la construction de puits CENTRO.
Les développements actuels incluent l'utilisation de débitmètres haute pression (installés sur la colonne montante) pour remplacer les simples compteurs de courses de pompe afin d'améliorer la mesure du débit. Grâce à cette nouvelle technologie, les propriétés rhéologiques et les caractéristiques de débit massique du fluide entrant dans le circuit de forage en boucle fermée peuvent être comparées aux mesures du fluide de retour. Comparé aux méthodes traditionnelles de mesure manuelle de la boue avec des fréquences de mise à jour beaucoup plus faibles, ce système offre une modélisation hydraulique supérieure et des données en temps réel.
04. Fournir un contrôle de pression et une acquisition de données simples et précis
Les technologies PressurePro et Victus sont des solutions développées respectivement pour les applications de contrôle de pression d'entrée de gamme et avancées. Weatherford a reconnu qu'il existe des applications adaptées aux solutions se situant entre ces deux niveaux. La dernière solution Modus MPD de la société comble cette lacune. Conçu pour diverses applications telles que les environnements à haute ou basse température, à terre et en eaux peu profondes, l'objectif du système est simple : se concentrer sur les avantages en termes de performances de la technologie de contrôle de la pression, permettant aux sociétés d'exploitation de forer plus efficacement et de réduire les risques liés à la pression. problèmes.
La solution Modus présente une conception modulaire pour une installation flexible et efficace. Trois appareils sont logés dans un seul conteneur d'expédition, ne nécessitant qu'un seul levage lors du déchargement sur site. Si nécessaire, des modules individuels peuvent être retirés du conteneur d'expédition pour un placement spécifique autour du site du puits.
Le collecteur d'étranglement est un module indépendant, mais s'il est nécessaire de l'installer dans une infrastructure existante, le système peut être configuré pour répondre aux exigences spécifiques de chaque plate-forme de forage. Équipé de deux vannes d'étranglement à commande numérique, le système permet une utilisation flexible de l'une ou l'autre vanne pour l'isolement ou une utilisation combinée pour des débits plus élevés. Le contrôle précis de ces vannes d'étranglement améliore la pression du puits de forage et le contrôle de la densité de circulation équivalente (ECD), permettant un forage plus efficace avec des densités de boue plus faibles. Le collecteur intègre également un système de protection contre les surpressions et une tuyauterie.
Le dispositif de mesure du débit est un autre module. À l'aide de débitmètres Coriolis, il mesure les débits de retour et les propriétés des fluides, reconnus comme une norme de précision dans l'industrie. Grâce aux données continues sur le bilan massique, les opérateurs peuvent identifier immédiatement les changements de pression en fond de trou apparaissant sous la forme d’anomalies de débit. La visibilité en temps réel de l'état des puits facilite des réponses et des ajustements rapides, résolvant les problèmes de pression avant qu'ils n'aient un impact sur les opérations.
Le système de contrôle numérique est installé dans le troisième module et est responsable de la gestion des données et des fonctions des appareils de mesure et de contrôle. Cette plate-forme numérique fonctionne via l'IHM d'un ordinateur portable, permettant aux opérateurs de visualiser les conditions de mesure avec les tendances historiques et de contrôler la pression via un logiciel numérique. Les graphiques affichés à l'écran fournissent des tendances en temps réel des conditions de fond, permettant une meilleure prise de décision et des réponses plus rapides basées sur les données. Lorsqu'il fonctionne en mode pression de fond constante, le système peut appliquer rapidement une pression pendant les périodes de connexion. D'une simple pression sur un bouton, le système ajuste automatiquement les vannes d'étranglement pour appliquer la pression requise au puits de forage, maintenant ainsi une pression constante en fond de trou sans débit. Les données pertinentes sont collectées, stockées pour une analyse post-travaux et transmises via l'interface du système de transmission d'informations sur les puits (WITS) pour être visualisées sur la plateforme CENTRO.
En contrôlant automatiquement la pression, la solution Modus peut réagir rapidement aux changements de pression en fond de trou, protégeant ainsi le personnel, le puits de forage, l'environnement et d'autres actifs. Dans le cadre du système d'intégrité du puits de forage, la solution Modus contrôle la densité de circulation équivalente (ECD), fournissant une méthode fiable pour améliorer la sécurité opérationnelle et protéger l'intégrité de la formation, permettant ainsi un forage sûr dans des fenêtres de sécurité étroites avec de multiples variables et inconnues.
Weatherford s'appuie sur plus de 50 ans d'expérience, des milliers d'opérations et des millions d'heures de fonctionnement pour résumer des méthodes fiables, attirant une société d'exploitation basée dans l'Ohio pour déployer la solution Modus. Dans la région des schistes d'Utica, la société d'exploitation devait forer un puits de forage de 8,5 pouces jusqu'à la profondeur de conception pour atteindre les objectifs de dépenses autorisés.
Par rapport au temps de forage prévu, la solution Modus a réduit le temps de forage de 60 %, complétant ainsi toute la section du puits en un seul voyage. La clé de ce succès a été l'utilisation de la technologie MPD pour maintenir des densités de boue idéales dans la section horizontale conçue, minimisant ainsi les pertes de pression de circulation dans le puits de forage. L’objectif était d’éviter les dommages potentiels causés par la boue à haute densité dans les formations aux profils de pression incertains.
Au cours des phases de conception de base et de conception de construction, les experts techniques de Weatherford ont collaboré avec la société exploitante pour définir la portée du puits horizontal et fixer les objectifs de forage. L'équipe a identifié les exigences et créé un plan de prestation de services de qualité qui a non seulement coordonné l'exécution et la logistique du projet, mais a également réduit les coûts globaux. Les ingénieurs de Weatherford ont recommandé la solution Modus comme étant le meilleur choix pour la société exploitante.
Une fois la conception terminée, le personnel de terrain de Weatherford a mené une étude du site dans l'Ohio, permettant à l'équipe locale de préparer le chantier et la zone de montage, ainsi que d'identifier et d'éliminer les dangers potentiels. Pendant ce temps, des experts du Texas ont testé l’équipement avant son expédition. Ces deux équipes ont maintenu une communication continue avec la société exploitante pour coordonner la livraison des équipements dans les délais. Une fois l'équipement Modus MPD arrivé sur le site de forage, une installation et une mise en service efficaces ont été réalisées, et l'équipe de Weatherford a rapidement ajusté la configuration des opérations du MPD pour s'adapter aux changements dans la conception de forage de la société exploitante.
05. Candidature réussie sur site
Cependant, peu de temps après l'atterrissage du puits, des signes de blocage sont apparus dans le puits de forage. Après avoir discuté avec la société exploitante, l'équipe MPD de Weatherford a fourni le dernier plan opérationnel pour résoudre le problème. La solution préférée consistait à augmenter la contre-pression tout en augmentant lentement la densité de la boue de 0,5 ppg (0,06 SG). Cela a permis à l'appareil de forage de continuer à forer sans attendre les ajustements de la boue et sans augmenter significativement la densité de la boue. Avec cet ajustement, le même ensemble de forage de fond a été utilisé pour forer jusqu'à la profondeur cible de la section horizontale en un seul voyage.
Tout au long de l'opération, la solution Modus a surveillé activement les afflux et les pertes dans les puits de forage, permettant à la société exploitante d'utiliser des fluides de forage de densités inférieures et de réduire l'utilisation de barytine. En complément de la boue de faible densité dans le puits de forage, la technologie Modus MPD applique activement une contre-pression à la tête de puits pour gérer facilement les conditions changeantes du fond de puits. Les méthodes traditionnelles prennent généralement des heures ou une journée pour augmenter ou diminuer la densité de la boue.
En appliquant la technologie Modus, la société exploitante a foré jusqu'à la profondeur cible neuf jours avant les jours de conception (15 jours). De plus, en réduisant la densité de la boue de 1,0 ppg (0,12 SG) et en ajustant la contre-pression pour équilibrer les pressions de fond et de formation, la société d'exploitation a réduit les coûts globaux. Avec cette solution Weatherford, la section horizontale de 18 000 pieds (5 486 mètres) a été forée en un seul voyage, augmentant le taux de pénétration mécanique (ROP) de 18 % par rapport à quatre puits conventionnels à proximité.
06.Perspectives sur l'avenir de la technologie MPD
Les cas décrits ci-dessus, où la valeur est créée grâce à l'amélioration des performances, ne sont qu'un exemple de l'application plus large de la solution Modus de Weatherford. D’ici 2024, un lot de systèmes sera déployé dans le monde entier pour étendre davantage l’utilisation de la technologie de contrôle de la pression, permettant ainsi à d’autres sociétés d’exploitation de comprendre et d’obtenir une valeur à long terme avec moins de situations complexes et une meilleure qualité de construction de puits.
Pendant de nombreuses années, l’industrie énergétique a appliqué uniquement la technologie de contrôle de la pression lors des opérations de forage. Weatherford a un point de vue différent sur le contrôle de la pression. Il s'agit d'une solution d'amélioration des performances applicable à de nombreuses catégories, sinon à toutes, de puits de pétrole, notamment les puits horizontaux, les puits directionnels, les puits de développement, les puits multilatéraux, etc. En redéfinissant les objectifs que le contrôle de la pression dans le puits de forage peut atteindre, y compris la cimentation, le déroulement du tubage et d'autres opérations, tous bénéficient d'un puits de forage stable, évitant l'effondrement du puits et les dommages à la formation tout en augmentant l'efficacité.
Par exemple, le contrôle de la pression pendant la cimentation permet aux sociétés d'exploitation de gérer de manière plus proactive les événements de fond tels que les afflux et les pertes, améliorant ainsi l'isolation zonale. La cimentation à pression contrôlée est particulièrement efficace dans les puits avec des fenêtres de forage étroites, des formations faibles ou des marges minimales. L'application d'outils et de technologies de contrôle de la pression pendant les opérations de complétion permet un contrôle facile de la pression lors de l'installation des outils de complétion, améliorant ainsi l'efficacité opérationnelle et réduisant les risques.
Meilleur contrôle de la pression dans des fenêtres d’exploitation sûres et applicable à tous les puits et opérations. Avec l'émergence continue de solutions Modus et de systèmes de contrôle de pression adaptés à différentes applications, le contrôle de la pression dans davantage de puits de pétrole est désormais possible. Les solutions de Weatherford peuvent fournir un contrôle complet de la pression, réduisant les accidents, améliorant la qualité des puits de forage, augmentant leur stabilité et améliorant la production.
Heure de publication : 20 mars 2024