LES EQUIPEMENTS DE FOND.pptx

Présenté par :
Institut National Polytechnique
Félix Houphouët Boigny
Département de Formation et de
Recherche des Sciences de la Terre
et des Ressources Minières
République de côte d’ivoire
Ministère de l’Enseignement
Supérieur et de la Recherche
Scientifique
Ecole Supérieure des Mines et
de Géologie
Enseignant :
 AFFIN Brou Valentin
 BALOGUN Mubarak
 DIABAGATE Amara
 YAPI Aké Thomas
Année-académique : 2019 - 2020
THÈME :
EQUIPEMENTS DE FOND
1

SOMMAIRE
INTRODUCTION
CONCLUSION
I. Les outils de forage
II. Les paramètres d’utilisation des outils de forage
III. La garniture de forage
2

INTRODUCTION
Dans le monde, les hydrocarbures restent et peuvent être pour longtemps l'énergie la plus
performante.
Pour récupérer les hydrocarbures le sondage est le seul moyen pour atteindre le réservoir
et extraire le pétrole avec un prix de revient le plus minimal possible et dans des meilleures
conditions de sécurité.
La technologie de forage des puits de pétrole et de gaz demande l’emploi d’un matériel
complexe de surface et du fond, des outils modernes, ainsi que d’une grande quantité de
matériaux.
3

 les outils à molettes ;
 les outils diamantés ;
 les outils hybrides.
On distingue :
5

Un outil à molettes est constitué de trois parties principales :
les molettes qui présentent des rangées circonférentielles de dents s’intercalant
entre les rangées de dents des cônes adjacents ;
les dents qui sont soit en acier, soit des picots de carbure de tungstène ;
les roulements montés sur des arbres de roulements qui sont une partie intégrante
du corps de l’outil.
1. Les outils à molettes
6

Figure 1 : Trépan à dents d’acier
1.1. Les différents types d’outils à molettes
 moins cher ;
 peut durer de nombreuses heures ;
 convient à des formations tendres,
moyennement dures.
7
Molettes
Arbre à roulements
Dents
Buse

Figure 2 : Trépan à pastille de tungstène
 plus cher ;
 dure plus longtemps ;
 fore en formations tendres et dures.
1.1. Les différents types d’outils à molettes
8

1.2. Les éléments caractérisant les tricônes
 Géométrie des cônes
Figure 3 : Principe de construction des molettes des tricônes
9

Trois types de paliers existent actuellement :
 les roulements à billes ou rouleaux non étanches ;
 les roulements à billes ou rouleaux étanches ;
 les paliers de friction.
 Conception des paliers
10

 Eléments de coupe
Figure 4 : Exemples de forme de dents en carbure
11

Figure 5 : Buse inclinée Figure 6 : Buse rallongée
 Hydraulique de l’outil
12

L’IADC (International Association of Drilling Contractors), classifie les tricônes à l’aide de
quatre caractères : trois chiffres et une lettre.
Exemple : un outil Hughes ATJ22 a une codification 5-1-7 (G).
1.3. Classification des tricônes
13

 Date d’apparition : 1952.
 Principalement constitués de:
 Fabrication artisanale.
 les diamants ;
 la matrice ;
 la tige.
2. Les outils diamantés
14

On a trois types d’outils diamantés :
les trépans à diamants naturels (NDB) ;
les trépans à diamants polycristallins (PDC) ;
les trépans à diamants thermiquement stables (TSP).
15

 La taille ;
 le type ;
 la quantité de diamants,
dépendent de :
o la vitesse d’avancement prévue ;
o la taille des déblais ;
o l’homogénéité de la formation à forer.
2.1. Les trépans à diamants naturels
16

2.1. Les trépans à diamants naturels
Figure 7 : Exemple de trépan à diamants naturels
17

Constitués d’un dépôt de quelque dixième de millimètre de diamants synthétiques sur
un disque en carbure de tungstène,
2.2. Les trépans à diamants polycristallins
Dépassent les outils tricônes en terme de métrage foré ;
Développent des taillants très résistants à l’abrasion et/ou aux impacts ;
Réduisent les frottement entre la face d’attaque du taillant et la roche.
18

Un inconvénient majeur de ces trépans est de ne pas supporter une
température au delà de 800°C.
19

Figure 8 : Exemple de trépan à diamants polycristallins
20

Contrairement au PDC :
 Eliminent les éléments incompatibles d’un point de vue dilatation thermique ;
 Ont une forme triangulaire présentant des arrêtes agressives.
2.3. Les trépans à diamants thermiquement stables
21

2.3. Les trépans à diamants thermiquement stables
Figure 9 : Exemple de trépan à diamants thermiquement stables
22

C’est une classification assimilable à celle des outils tricônes qui se fait selon quatre
caractères :
 le premier caractère (D, M, S, T, O) définit le type d’élément de coupe ;
 le deuxième caractère (chiffre de 1à 9) définit le type et la forme générale du
profil ;
2.4. Classification selon l’IADC
23

C’est une classification assimilable à celle des outils tricônes qui se fait selon quatre
caractères.
2.4. Classification selon l’IADC
 le troisième caractère concerne l’hydraulique ;
 le quatrième caractère (chiffre de 0 à 9) définit la taille des éléments de
coupe et leur densité sur l’outil.
24

Combinaison des tricône et des PDC qui permettent une :
 réduction du temps de forage dans les formations les plus complexes ;
 réduction de 40% du coût du mètre foré ;
 meilleure stabilité et une meilleur contrôle directionnel comparé au PDC.
3. Les outils hybrides
25

3. Les outils hybrides
Figure 10 : Outil hybride
26

II. LES PARAMÈTRES D’UTILISATION DES OUTILS DE
FORAGE
27

On les classe en deux catégories :
 les paramètres mécaniques ;
 les paramètres hydrauliques.
28

 Une coopération entre le géologue de chantier et le contrôleur de forage ;
 une étude comparative des premiers forages ;
 le meilleur outil permet d’obtenir le prix du mètre foré le plus bas, dans de bonnes
conditions techniques ;
1. Les paramètres mécaniques
 Choix de l’outil
29

 Choix de l’outil
 un programme d’outils qui tient compte de tous les renseignements :
 diagraphies électriques ;
 fiches d’outils (bits records) ;
 description lithologique.
30

 Po : prix de l’outil,
 Ph : prix de l’heure ;
 Tm : temps de manœuvre ;
 Prix de revient au mètre foré
 Tr : temps de rotation ;
 m : nombre de mètres forés.
Dans le prix de revient du mètre foré, intervient :
31

Il est donné par la formule suivante :
Pm=
𝑷𝒐+𝑷𝒉(𝑻𝒓+𝑻𝒎)
𝒎
 Prix de revient au mètre foré
32

 Le poids sur l’outil est limité par :
 La règle de base est :
 Poids sur l’outil
 sa construction même ;
 le poids des masses-tiges utilisées.
 une tonne par pouce de diamètre d’outil dans les terrains tendres ;
 trois tonnes dans les terrains durs.
33

 Le poids sur l’outil est étroitement lié à la vitesse de rotation.
 Vitesse de rotation
La vitesse de pénétration croit en proportion directe de la vitesse de rotation
dans les terrains tendres, mais pas dans les terrains durs.
 Cette vitesse de rotation peut être limitée :
 par les vibrations du train de tiges ;
 par les frottements en forage dévié.
34

 Influence la vitesse d’avancement.
 En pratique on préconise :
 pour les terrains tendres : vitesse annulaire 30 à 40 m/min ;
 pour les terrains durs : vitesse annulaire 25 à 30 m/min.
2. Les paramètres hydrauliques
 Débit
35

 nettoyer le fond du puits ;
 laver la denture de l’outil ;
 avoir une vitesse généralement de 80 à 150 m/s.
2. Les paramètres hydrauliques
 Les jets
Ils sont connus pour :
36

III. LA GARNITURE DE FORAGE
37

La garniture de forage (drill stem ou drill string), aussi appelée train de sonde
ou assemblage de fond est un arbre reliant l’outil travaillant au fond du puits
et l’équipement de surface.
Elle est donc :
Un moyen de liaison entre le fond et la surface.
38

• Permet la rotation de l'outil ;
• permet la circulation du fluide de forage avec le minimum de
perte de charge ;
• guide et contrôle la trajectoire du puits ;
• permet de connaître avec précision la profondeur atteinte du
forage.
1. Le rôle de la garniture de forage
39

• Drill collars (DC) (masses-tiges).
• Drill pipes (DP) (tiges de forage).
2. Composition de la garniture de forage
2.1. Les principaux éléments
40

• L’outil de forage ;
• la tête d’injection ;
• la tige d’entrainement ;
• les raccords de filetage ;
• les stabilisateurs ;
• l’amortisseur de chocs.
2. Composition de la garniture de forage
2.1. Les éléments accessoires
41

Elles permettent de :
 mettre du poids sur l'outil
 Jouer le rôle du plomb du fil à plomb pour forer un trou aussi droit et
vertical que possible.
 Ainsi il y a nécessité de rigidité
3. Rôle des composantes de la garniture de forage
 Les Masses-tiges
42

• les masses-tiges carrées ;
• les masses-tiges spiralées ;
• les masses-tiges cylindriques ;
• les masses-tiges lisses.
Les différents types de masse-tige
On a principalement :
43

Les différents types de masse-tige
Figure 11 : Masse-tige spiralée
Figure 12 : Masse-tige lisse
Figure 13 : Masses-tiges cylindrique
44

• Permettent la transmission de la rotation de la table à l’outil ;
• permettent le passage du fluide de forage jusqu’à ce dernier ;
• elles doivent travailler en tension.
 Les tiges de forage
45

• Les tiges normales
Les différents types de tige de forage
• Les tiges lourdes :
 forte flexibilité que celle des masses tiges ;
 faible flexibilité que celle des tiges normales ;
 fréquemment utilisées dans les forage verticaux comme intermédiaires entre les
masses-tiges et les tiges normales.
46

Figure 14 : Exemple de tiges de forage
47

• C’est le premier élément qui s’attaque au terrain.
• Les outils sont classés selon la nature des terrains.
 L’outil de forage
48

• Permet la suspension de la garniture à un crochet en surface.
 La tête d’injection
49

• Relient la tête d’injection et la dernière tige de forage ;
• transmettent le couple de rotation à la garniture de forage ;
• permettent le mouvement longitudinal de la garniture en forage tout en
maintenant la rotation ;
• conduisent le fluide de forage de la tête d’injection à l’intérieur de la
garniture.
 Les tiges d’entrainement
50

 Les tiges d’entrainement
La tige d’entrainement peut être de section carrée, hexagonale ou même
triangulaire :
o on visse sur la connexion supérieure une vanne de sécurité ;
o une vanne inférieure manuelle joue le même rôle.
51

• Adaptent les différents filetages.
 des tool-joints mâles ;
 des tool-joints femelles.
 Les raccords de filetage
On distingue :
Figure 15 : Les raccords de filetage
52

Comme leur nom l’indique :
• Ils sont incorporés à la garniture de forage
et plus précisément au niveau des masses-
tiges
• Ils permettent de garder et contrôler la
trajectoire de l’outil, qu’elle soit verticale
ou inclinée.
 Les stabilisateurs
53
Figure 16 : Les stabilisateurs

• Il se présente comme une masse-tige que l’on visse juste au-
dessus de l’outil.
• Sa fonction est d’amortir (filtrer) les vibrations générées par la
rotation de l’outil de forage
 L’amortisseur de choc
54

Cette composition d’éléments permet à la garniture de travailler en :
 Traction : la partie supérieure de la garniture ;
 Compression : la partie inférieure de la garniture.
Mais lors de la remontée, c’est toute la garniture qui travaille en traction car la
garniture est suspendue.
4. Les contraintes appliquées la garniture de forage
55

Figure 17 : Contraintes sur la garniture
56

Figure 18 : Contraintes sur la garniture 57

Figure 19 : La garniture de forage
58

L’arrangement des différents éléments de la garniture est fonction de la
trajectoire du puits.
59

L’étude présentée nous a permi :
 de savoir choisir l’outil adapté au forage car ce choix conditionne
le résultat obtenu en fin de forage ;
 d’approfondir nos connaissances dans les domaines des
équipements de forage en générale et sur un organe essentiel
dans ce domaine qui est la garniture de forage.
CONCLUSION
60

LES EQUIPEMENTS DE FOND.pptx

Recommandé

Recommandé

Contenu connexe

Tendances

Tendances (20)

Dernier

Dernier (6)

LES EQUIPEMENTS DE FOND.pptx