Back Off & Side Track

LES INSTRUMENTATIONS EN FORAGE ---------------------------BACK OFF et SIDE TRACK

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SOMMAIRE Chapitre 1- Détermination du point de coincement ... 3 1-1 Mesure d'allongement (extensiométrie)--------- 3

1.1.1 Méthode ................................................................................................................. 3 1.1.2 Calculs .................................................................................................................... 4

1-2 Le Free point indicator (FPI) --------------------------- 5

1.2.1 Introduction .......................................................................................................... 5 1.2.2 Préparation du FPI.............................................................................................. 6

Chapitre 2- Le Back Off (Dévissage)........................ 12 2-1 Le dévissage à l'explosif --------------------------------- 12

2.1.1 Composition du "string shot" ........................................................................ 12 2.1.2 Sécurité. ............................................................................................................... 12 2.1.3 Procédures .......................................................................................................... 13

2-2 Le dévissage mécanique --------------------------------- 20

2-2-1 Le dévissage mécanique simple ........................................................ 20 2-2-2 Le dévissage mécanique avec une garniture à gauche ........ 21 2-2-3 Le dévissage mécanique avec l'outil inverseur de rotation 21

Chapitre 3- Le Side track ......................................... 22 3-1 Généralités ------------------------------------------------------- 22 3-2 Sélection de la zone de "kick off" ------------------- 24 3-3 Side track en trou ouvert - Procédures ---------- 25 3-4 Side track dans un tubage – Procédures

(cf. fig. 48)

29

3-4-1 Side track à travers une section de tubage détruite .............. 29 3-4-2 Side track dans le tubage avec utilisation du "Whipstock" . 36

3-5 Le "whipstock" – une alternative en instrumentation dans le découvert ----------------------- 41

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Chapitre 1- Détermination du point de coincement Lorsque les essais de décoincement n'ont donné aucun résultat, il faut procéder au dévissage (back off) de la partie libre de la garniture. Mais pour cela il faut déterminer la position du point de coincement. Deux méthodes existent pour déterminer le point de coincement : • une méthode mécanique par mesure d'allongement (extensiométrie) de la garniture coincée, donne une connaissance approximative du point de coincement mais permet d'anticiper sur le programme et le matériel nécessaire pour l'intervention après dévissage. • Une mesure électrique appelée "Free Point Indicator" qui donne d'excellents résultats dans les tiges et les tiges lourdes, mais qui reste souvent douteux dans les masses-tiges.

1-1 Mesure d'allongement (extensiométrie) 1.1.1 Méthode Les mesures sont faites en traction, le poids lu au Martin Decker devra être supérieur à ce qu'il était lorsque le coincement s'est produit. • Exercer sur la garniture une traction T1 supérieure au poids avant coincement. Faire une marque sur la garniture. • Exercer sur la garniture une traction supplémentaire de 5 à 10 kdaN et revenir à la traction T1. Faire un autre repère sur la garniture (logiquement, on devrait revenir à la même marque, la différence provient des frottements). Prendre comme base de la mesure (L1) le point équidistant des deux marques précédentes. • Exercer une traction T2 sur la garniture et repérer la position. • Exercer une traction supplémentaire (5 à 10 kdaN) puis revenir à la traction T2. • Prendre comme base de la mesure (L2) le point équidistant des deux marques. • L'allongement 8L de la garniture pour une différence de traction (T2 – T1) sera donné par la différence (L2 –L1) La précision des mesures est affectée par les frottements, la déviation du puits et les tiges tordues. Néanmoins, bien que peu précis (dans le meilleur cas, l'erreur est de 5 % à 10 % de la longueur libre), les résultats obtenus par cette méthode simple et rapide permet de connaître immédiatement le point de coincement. Même si cette information est approximative, elle permet de mieux adapter les manœuvres de décoincement. D'autre par~ elle permet de s'organiser et de prévoir à temps le programme et le matériel nécessaire pour l'intervention après dévissage. Remarque : Il ne faut pas dépasser la traction maximum que l'on peut appliquer sur la partie la plus faible de la garniture.

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B BA AC CK KO OFFFF e ett S SIID DE ET TR RA AC CK K 1.1.2 Calculs L'allongement d'une garniture coincée soumise à une traction est proportionnel à la longueur libre de cette garniture. Les formules suivantes permettent de déterminer la longueur libre L L = 26.75 x P(dp) x 8L (T2 – T1) avec : 8L: allongement différentiel correspondant à la variation de traction (T2 – T1) exprimé en cm, 8L = (L2 - L1) Avec : L2 : allongement produit par la traction T2 exprimé en cm, L1 : allongement produit par la traction T1 exprimé en cm P(dp) : masse linéaire des tiges (corps + tool joints) exprimée en kg/m L : longueur de tiges libres exprimée en m, (T2 – T1) variation de traction appliquée sur la garniture exprimée en kdaN. Exemples de calcul 1er exemple : Cas d'une garniture constituée d'un seul grade de tiges La garniture est composée de 2 500 m. de tiges 5" - grade E - 19.5 lb/ft - classe S et de 200 m de masses-tiges 6" 1/2. L'élongation produite par une variation de traction de 15 kdaN est de 40 cm. La longueur L de tiges libres donnée par la formule est: L = 26.75 x 31.06 x 40 15 L = 2215 m 2e exemple : Cas d'une garniture mixte La garniture est composée de 2 500 m de tiges 5" - grade E - 19.5 lb/ft, de 1000 m de tiges 3" 1/2 - grade E -13.30 lb/ft et de 180 m de masse-tiges 4" 3/4. Toutes les tiges sont de classe S. La masse linéaire des tiges 5" est 31.06 kg/m. et de 20.76 kg/m pour les 3 1/2. Pour une variation de traction de 10 kdaN, on obtient une élongation de 40 cm. L'élongation 8L produite sur les tiges 5" avec une variation de traction de 10 kdaN est : 8L = 2500 x 10 26.75 x 31.06 8L = 30 cm Or nous avons un allongement de 40 cm : le point de coincement se trouve donc dans les tiges 3 1/2. L'élongation des tiges 3 1/2 est (40 - 30) = 10 cm. La longueur L libre de tiges 3 1/2 est donc : L =26.75 x 20.76 x 10 10 L = 554 m Le point de coincement est environ : 2500 + 554 = 3054 m

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1-2 Le Free point indicator (FPI) 1.2.1 Introduction L'outil mesure l'allongement et la torsion de la garniture de forage coincée soumise à une traction et à un couple appliqués en surface. Le point de coincement est localisé à l'endroit où, à la fois, la traction et le couple ne sont plus transmis. Un capteur permet de mesurer quel pourcentage de tension et ou de torsion appliquée en surface est transmis au fond. Le capteur est descendu dans les tiges entre deux ressorts (ou entre un ressort et un ancrage mécanique – voir schémas suivants). Ces ressorts sont assez puissants pour ancrer le capteur dans les tiges lorsque celui-ci est immobile. Il peut alors mesurer les contraintes de traction et de torsion que l’on applique au train de tiges. En fait ce capteur est une simple jauge de contrainte dont on mesure la variation de résistance électrique quand elle s’allonge. Le slip joint ou le joint à rotule sépare mécaniquement le capteur du câble. Si les tiges sont coincées, les efforts de traction et ou de torsion ne sont pas transmis et on ne mesure alors aucune variation de résistance à la jauge. Il faut toutefois à la descente faire une mesure dans la partie de la garniture libre. Free-point descendu entre deux ressorts

Free-point descendu entre un ressort et un ancrage mécanique

Barres de charge CCL

Slip -joint

Joint à rotule

Ressort centraliseur Ancreur mécanique Appareil de mesure, senseur Ressort centraliseur

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B BA AC CK KO OFFFF e ett S SIID DE ET TR RA AC CK K 1.2.2 Préparation du FPI 1) Col de cygne: L'utilisation d'un col de cygne équipé d'un bouchon 3" est recommandé. En opérant ainsi avec le "FPI", on est davantage en sécurité si une venue se déclenche par les tiges. Si le col de cygne n'est pas muni d'un bouchon, il faut alors démonter le col de cygne (seules les têtes d’injection récentes sont équipés d’un bouchon de 3 “). 2) Coupe câble : Il est recommandé de posséder une cisaille hydraulique pour couper le câble. En cas de venue, cette cisaille permettra de couper le câble, et permettra par la suite de fermer la vanne supérieure de la tige d’entraînement (upper kelly cock) puis de réinstaller le bouchon ou le col de cygne. 3) Communication entre la cabine de surveillance géologique (mud logging) et le plancher : Il est conseillé d'utiliser une liaison par Interphone entre le chef de poste et le chef de cabine mud logging. 4) Principe de fonctionnement du "Free Point Indicateur" (F.P.I ) Il est composé d'un capteur qui permet de mesurer quel pourcentage de tension ou torsion appliquées en surface est transmis au fond ( dessin page …). Les connections des tiges sont repérées à l'aide d'un CCL. Le capteur est descendu dans les tiges entre deux ressorts. Ils sont assez puissants pour ancrer le capteur dans les tiges quand il est maintenu immobile. Il peut alors mesurer les contraintes de traction ou de torsion que l'on applique au train de sonde. Ce capteur est une simple jauge de contrainte dont on mesure la variation de résistance électrique quand elle s'allonge. Le slip joint au-dessus sépare le capteur du câble. La calibrage du F.P.I se fait dans les tiges de forage proches de la surface. Si les tiges de forage ou masse tiges au-dessus du FPI sont coincées, les efforts de traction / torsion ne sont pas transmis jusqu'au niveau du FPI. On n’obtient donc pas d'indication en surface. Le capteur s'étalonne en ajustant la lecture de l'appareil de surface à zéro quand le capteur est au repos et à 100 divisions lorsqu'il est complètement ouvert. Le capteur est extrêmement sensible : 100 divisions correspondent seulement à 0.032 pouces (0.80 mm) de déplacement axial ou 1.6° de déplacement angulaire entre les deux dispositifs d'ancrage. La correspondance entre la traction et le couple de torsion appliqués en surface et les lectures de la jauge en divisions dans le cas d'une transmission parfaite des contraintes est donnée selon les caractéristiques des tiges et des masses-tiges par des abaques. 5) Dispositif d'installation : Installer les poulies de "wireline". Une poulie de renvoi est située sur le plancher, l'autre suspendue au mât à l'aide d'une élingue.

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B BA AC CK KO OFFFF e ett S SIID DE ET TR RA AC CK K A titre indicatif ne pas oublier que : - le poids nominal du câble électrique dans l'air est d'environ 0,5 kg/m. La charge de rupture de ce câble est de 7700 kg. - Le point faible au-dessus de l'outil est généralement taré à 3300 kg. Tenant compte de ces remarques, le Superviseur de forage devra s'assurer que le point d'attache de la poulie suspendue au mât doit, avec une marge de sécurité, résister à 20 tonnes.

Dispositif d'installation des poulies "wire line"

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B BA AC CK KO OFFFF e ett S SIID DE ET TR RA AC CK K 6) Mesures d'extensiométrie -

Il faut tout d’abord calibrer le F.P.I dans les tiges de forage à proximité de la surface.

-

A chaque mesure, lors de la mise en tension, on ne devra jamais dépasser 80% de la capacité des tiges de forage en tension et en torsion. A chaque point de mesure, les mesures d'allongement et de torsion sont effectuées l'une après l'autre à partir des conditions de départ suivantes :

-

couple nul, - traction appliquée correspondant au poids des tiges dans la boue depuis la surface jusqu'au point de mesure. Tant que la garniture est libre en translation et en torsion, les mesures seront répétées autant de fois que nécessaire, à différents intervalles à espaces décroissants. L'intervalle de mesure sera diminué dès que la garniture est partiellement "gelée" en translation / torsion, jusqu'à ce que le point "gelé" soit finalement déterminé. En principe, le point de dévissage sera choisi à la première connexion immédiatement située au dessus du point gelé (exemples pages …, ..,…. et ….). Cependant, en fonction des conditions du puits ou de repêchage, le point de dévissage pourra être choisi plus haut. Cette connexion devra obligatoirement être libre à 100% en translation et torsion (au mieux > à 80%). Calculer à ce point, la valeur du poids de la garniture. Plusieurs théories s'affrontent, une bonne approximation consiste à choisir le poids dans l'air de la garniture entre la surface et le joint à dévisser. Ajouter à ce poids celui du moufle. C'est cette valeur qui sera reprise plus tard pour le dévissage. -

-

-

-

-

-

7) Résultats Trois cas peuvent se présenter: • Puits vertical et coincement mécanique très localisé (par exemple au niveau d'un stabilisateur) : les deux mesures s'annulent au même point avec une rapide décroissance de la transmission (figure A). • Collage par pression différentielle ou coincement sur une importante longueur (éboulement par exemple) : la diminution progressive de la transmission de l'allongement axial et du couple est caractéristique de ces types de coincement (figure B). • Puits déviés et dog legs : le couple se transmet mieux que la traction et dépend de la traction appliquée aux tiges ; le point de dévissage sera choisi en fonction des mesures de la torsion, uniquement une fois que la traction optimum sera appliquée (figure C). Remarque: Ces mesures donnent d'excellents résultats dans les tiges et les tiges lourdes. Il n'en va pas de même dans les masse-tiges où les résultats sont souvent douteux.

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Exemple A : F P I sur un puits vertical (Coincement parfaitement localisé)

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B BA AC CK KO OFFFF e ett S SIID DE ET TR RA AC CK K Exemple B : F P I sur un puits vertical (Coincement par pression différentielle ou coincement sur une importante longueur)

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Exemple C : F P I sur un puits dévié (Coincement au niveau des tiges)

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Chapitre 2- Le Back Off (Dévissage) Il existe deux méthodes pour dévisser une garniture coincée : - le dévissage à l'explosif - le dévissage mécanique

2-1 Le dévissage à l'explosif Il consiste à dévisser un train de sonde coincé dans un puits à l'aide d'une charge explosive que l'on fait détonner à hauteur du filetage d'un joint. Le dévissage du joint choisi est favorisé par les vibrations provoquées par l'explosion déclenchée au niveau de ce joint. L'explosif est descendu au bout d'un câble conducteur qui permet ensuite de déclencher électriquement la mise à feu à partir de la surface. Le back-off est réalisé grâce à un assemblage appelé "string shot". Il est précis et garant d'un bon succès pour l'opération. Le back off est une opération délicate et dangereuse. Auparavant il faut Déterminer le point neutre au Free Point Indicator (FPI), Le back off doit être réalisé le plus rapidement possible après les mesures d'extensiométrie (FPI). Il est aujourd'hui possible de faire les deux en une seule descente. 2.1.1 Composition du "string shot" Il est constitué de bas en haut: •

d'une barre métallique d'un mètre environ servant de support au détonateur et aux cordons d'explosif,

•

d'une barre de charge qui facilite la descente,

•

d'un casing collar locator (CCL) qui permet de positionner exactement la charge au droit du joint à dévisser

2.1.2 Sécurité. Si l'appareil est équipé d'une tête d'injection motorisée (top drive) •

Le couple à droite pour rebloquer la garniture et le couple à gauche pour le dévissage seront appliqués par la tête d'injection motorisée.

•

Il est recommandé d'éliminer les tiges en excès pour avoir la tête d'injection le plus près possible du plancher, faciliter le démontage du col de cygne et l'introduction du string shot.

Si l'appareil n'est pas équipé d'une tête d'injection motorisée L'utilisation de la tige d'entraînement est obligatoire Il est conseillé d’utiliser la tige d’entraînement pour pouvoir transmettre le couple à la garniture par l’intermédiaire de la table de rotation. Sans la tige d'entraînement, l'utilisation des cales et des clés de forage est nécessaire pour maintenir le couple en surface, mais cette méthode est très dangereuse et comporte de gros risques pour l'équipe de plancher.

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B BA AC CK KO OFFFF e ett S SIID DE ET TR RA AC CK K Si la tige d'entraînement n'est pas vissée ou si les carrés d'entraînement ne sont pas engagés, il est conseillé de dévisser puis d'enlever le dernier joint pour pouvoir introduire la tige d'entraînement. Pour cela, il est recommandé de suivre les méthodes suivantes : Remarque : Si une crépine a été intégrée en tête des tiges pendant le forage, il faut la retirer après le dévissage de la tige d'entraînement. Si le tool joint est situé entre les mâchoires des BOP et la surface : - actionner la fermeture sur tiges en mettant le maximum de pression derrière les mâchoires, - dévisser et enlever la tige de surface, - visser la tige d'entraînement, - récupérer la tension et ouvrir la fermeture sur tiges. Si le tool joint se trouve au niveau des mâchoires des BOP : - poser une partie du poids de la garniture, garder 20 tonnes pour poser sur les cales et attacher les poignées ensembles, - appliquer du couple à gauche avec les cales et poursuivre si nécessaire avec les clés de forage (il faut du poids sur les cales pour appliquer le torque). Attention le dévissage peut se produire à quelques longueurs de la surface, - dévisser et enlever la tige de surface, le cas échéant ajuster avec une tige courte, - visser la tige d'entraînement, et bloquer au torque maximum possible. - récupérer la tension. 2.1.3 Procédures 1) Préparation au dévissage, précaution : Pour augmenter les chances de réussite il faut tenter de dévisser sur une longueur. • En général, 1 à 2 joints au-dessus du point de coincement. • S'il s'agit de masses-tiges, on choisira de préférence un joint de "longueur" qui est dévissé à chaque manœuvre. Éviter tout dévissage au niveau d'une coulisse ou d'une réduction. 2) Blocage de la garniture à droite : Avant le dévissage, il faut systématiquement rebloquer à droite l'ensemble de la garniture de façon homogène. Le couple maximum que l'on peut appliquer à droite est le couple de serrage de la connexion la plus faible de la partie libre de la garniture. Le tableau ci dessous permet de déterminer le nombre de tours à droite à appliquer. Ce tableau indique le nombre de tours maximal de torsion pouvant être donné à 1000 m de tiges neuves soumises à une traction déterminée. (voir formulaire du foreur section K) Pour des tiges de classe premium, prendre 80% de ces valeurs. Pour des classe II, prendre 70% de ces valeurs.

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Nombre de tours de torsion par 1000m de tiges Traction 0 20 50 70 100 120 150 170 (tonnes) Diamètre, poids et grade 3"1/2 12,75 12,50 11,75 10,25 13,3# E 3"1/2 16 15,75 15,25 14,25 12 10 2 13,3 # X 3"1/2 17,75 17,25 16,75 16,25 14,25 12 8 13,3 # G 3"1/2 22,75 22,50 22 21,50 20,25 18,75 16,50 14,50 13,3 # S 5" # 5" # 5" # 5" #

19,5 8,75 8,75 E 19,5 11,25 11,25 X 19,5 12,50 12,25 G 19,5 16 15,75 S

8,50

8

7,25

6,50

4,50

2

11

10,75

10

9,50

8,25

7,25

12

11,75 11,25

11

10,25

9

15,5

15,5

200

9

4,25

15,25 14,75 13,50 12,25

Il est recommandé de vérifier physiquement avec l'indicateur de couple de la table de rotation ou avec le tensiomètre des clés que le nombre de tours appliqué ne produit pas un couple supérieur à la valeur maximale que peut supporter la garniture. Lorsque les frottements dans le puits sont importants, il ne faut pas hésiter à mettre la garniture en compression (en général, le couple se transmet mieux en compression qu'en traction dans les puits déviés). Le reblocage de la garniture doit être effectué avant la descente du string shot. Se rappeler que la tige et les carrés d'entraînement doivent être engagés au niveau de la table de rotation. Pour rebloquer correctement au couple la partie libre, il est recommandé : • Ajuster le poids de la garniture correspondant au point à dévisser de façon à obtenir le point neutre au niveau de la connexion à dévisser. • Sécuriser les carrés d'entraînement avec la table de rotation (impératif) • Appliquer lentement le nombre de tours à droite en contrôlant le couple appliqué avec l'enregistreur de couple et noter le nombre de tours donnés ( 1 ). Verrouiller la table. • Huiler ou graisser le passage de la tige d'entraînement dans les carrés. • Descendre lentement le poids jusqu'à 15 tonnes. • Remettre en tension au point neutre plus 5 à 10 tonnes.

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B BA AC CK KO OFFFF e ett S SIID DE ET TR RA AC CK K Afin de bien transmettre le couple dans la garniture, répéter ces deux derniers points plusieurs fois (au moins pendant une trentaine de minutes) et en manœuvrant la garniture très lentement. Se positionner au point neutre, relâcher le couple à droite et compter le nombre de tours de la table ( 2 ). La différence ( 1 ) moins ( 2 ) sera le nombre de tours gardés par la garniture. Cette opération de reblocage de la garniture doit se prolonger jusqu’à ce que : ( 1 ) moins ( 2 ) = zéro , c’est à dire jusqu'à ce que la garniture ne prenne plus de tours à droite. Le temps moyen de travail de la garniture pour transmettre le couple est de 30 minutes pour 1000 mètres. 3) Transmission du couple à gauche : Pour dévisser au niveau des masses-tiges, le couple appliqué à gauche sera en général de l'ordre de 70 % du couple de reblocage. Pour les tiges, il sera de 50 %. Il est important de transmettre correctement ce couple au point de dévissage, c'est un facteur primordial qui limite les risques de dévissage intempestifs en d'autres points de la garniture. D'autre part, un couple bien transmis permet de dévisser avec une torsion plus faible en surface. Il faut faire attention aux tool joints qui ont été survissés, ils tiennent très mal le couple à gauche. Si c'est le cas, ou si le couple est très difficile à transmettre (frottements), le back-off peut être remplacé par une coupe à l'explosif. Rappel : la tige et les carrés d'entraînement sont toujours engagés au niveau de la table de rotation. Procédure : • • • • •

• •

Retirer le bouchon 3" du col de cygne ou démonter le col de cygne. Descendre la charge d'explosif 200 à 300 m dans la garniture Ajuster la tension à la valeur qui a été calculée lors de la localisation du point neutre avec le "FPI". Appliquer lentement, à gauche, le nombre de tours calculé (80% du nombre de tours à droite). Verrouiller la table. Transmettre le couple en manœuvrant la garniture plusieurs fois en translation. Il faut opérer comme précédemment pour le blocage de la garniture, soit : manœuvrer la garniture entre 15 tonnes et le point neutre + 5 à 10 tonnes, et ceci plusieurs fois comme cité ci-dessus en (2). Relâcher la torsion et la tension, descendre la charge à la profondeur prévue pour le tir Remettre la tension et la torsion, verrouiller la table et procéder au tir en maintenant ces deux valeurs.

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B BA AC CK KO OFFFF e ett S SIID DE ET TR RA AC CK K 4 ) Détermination de la tension à appliquer pour le dévissage : La détermination de la tension à appliquer en surface est délicate ; elle résulte de la répartition des contraintes axiales au sein de la garniture. La tension T exprimée en kdaN à appliquer en tête de la garniture en tenant compte de la pression hydrostatique s'exerçant sur la section d'étanchéité du joint à dévisser est donnée par la formule suivante : T = P + (Ph x S) / 1000 Avec :

T : traction à appliquer sur la garniture exprimée en kdaN, P : poids dans la boue de la garniture libre exprimé en kdaN, Ph : pression hydrostatique régnant au droit du joint à débloquer exprimée en bar, S : section d'étanchéité au droit du joint à débloquer exprimée en cm2. La valeur de S est donnée dans le formulaire du foreur.

Dans la pratique, la valeur donnée par cette formule n'est pas souvent prise en compte. Certains prennent une traction égale au poids dans l'air de la partie libre de la garniture, d'autres prennent le poids dans la boue augmenté de la valeur des frottements, d'autres encore prennent le poids dans la boue majoré de quelques kdaN (2 à 3 kdaN) ou de 10 %. Il est important d'être le plus proche possible du point neutre au droit de la connexion à dévisser. Cependant, il ne faut pas appliquer une traction trop importante au niveau du joint à dévisser car la réussite du back off peut être compromise pour les raisons suivantes : • la tension appliquée s'ajoute à celle due à l'explosion qui est déjà considérable, • le dévissage en tension provoque souvent le grippage des filets. On constate parfois une véritable soudure des filets et il devient impossible de terminer le dévissage. Dans les puits présentant des frottements élevés, il peut être nécessaire de mettre le joint en compression pour réaliser le back-off. 5 ) Préparation des charges explosives : Les explosifs utilisés pour le dévissage sont du type RDX Primacord d’un poids de 80 grammes au pied par cordon. Sclhumberger à un tableau d’utilisation, tableau qui va d’un maximum à un minimum et qui offre une certaine latitude. La préparation des cordons sur le support doit également suivre une procédure afin de ne pas dépasser le diamètre intérieur de la garniture dans laquelle il doit être descendu. Les primacords sont toujours descendus en tandem avec le C C L.

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B BA AC CK KO OFFFF e ett S SIID DE ET TR RA AC CK K Préparation des primacord suivant le nombre de cordons

Ce diamètre doit passer dans toutes les garnitures Nombre de «primacord» recommandé par Schlumberger Le nombre de cordons est choisi en fonction du joint à dévisser (voir tableau cidessous). Nombre de cordons (Le tableau est donné à titre indicatif, pour des cordons de 80 g/ft.) Profondeur depuis la surface 2000 à 3000 à 4000 à 0à 1000 à 3000 4000m 5000m 1000m 2000m m Eléments Diamètres Tiges de 1 2 2/3 3/4 4/6 2" 3/8 à 2" 7/8 forage Tiges de 3" 1/2 à 4" 2 3 3/4 4/6 5/8 forage Masse tiges 4" ½ à 6" 9/16 2 3/4 4/6 5/9 6/12 Tiges de 3" 1/2 à 4" 2/4 2/5 3/7 3/8 4/9 forage Tiges de 4" 1/8 à 5" 1/2 2/4 3/6 4/8 4/10 5/12 forage Masse tiges 5" 3/4 à 7" 3/6 4/8 5/10 6/12 7/15 Masse tiges 7" 1/4 à 12" 4/6 5/9 6/12 7/15 8/18 Pour les valeurs indiquées, la plus faible correspond à une boue de densité 1,20 et la plus haute correspond à une boue lourde de densité 2,00. Le contrôle de la côte de dévissage se fait avec le CCL, celui- ci étant toujours descendu en tandem avec les explosifs. Bien vérifier que le diamètre extérieur des charges passe bien dans le diamètre intérieur le plus petit.

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B BA AC CK KO OFFFF e ett S SIID DE ET TR RA AC CK K Note : Si les explosifs sont mis en place avant d’appliquer la torsion à gauche, il ne faut pas les descendre au niveau de la cote à dévisser, mais les laisser à 200/300 mètres de la surface. En effet durant la mise sous torsion à gauche il peut y avoir un dévissage intempestif et un risque de coincer le câble de wire-line avec les explosifs non tirés. La radio doit toujours être arrêtée durant ces opérations. 5 ) Procéder au tir : Dès que le tir a eu lieu : - Observer les indices sur le plancher (indication de poids, choc au niveau de la garniture en surface). - Remonter l'outil Back Off sur 200 à 300 mètres (impératif). Si les indices de dévissage sont positifs (il n’y a plus de torque à la table lorsqu’on relâche le couple résiduel à gauche) :

• Tourner 3 à 4 tours à gauche pour être certain d’avoir complètement dévissé le filetage.

• Dégager la tige d'entraînement et les carrés, contrôler le poids de la garniture à l'indicateur.

• Poser la garniture sur cales plus le poids de la tige carré pour dégager le

crochet et permettre la remontée de l'outil Back Off sans que le câble ne frotte sur le crochet.

• Remonter l'outil de Back Off

(si un réservoir a été foré, afin d'éviter un pistonnage, remonter lentement l'outil B.O).

• Lorsque l'outil Back Off a été enlevé, remonter la partie de la garniture libre en prenant soin de ne pas tourner à la table. Rebloquer les joints éventuellement dévissés.

Si les indices de dévissage ne sont pas évidents (il y a toujours du torque lorsqu’on relâche le couple résiduel à gauche) :

• Relâcher le couple à gauche en comptant les tours de table. • Remonter l'outil Back Off. • Si le nombre de tours à gauche est inférieur à celui qui a été transmis, il peut

y avoir un début de dévissage. Dans ce cas continuer jusqu'au dévissage complet de la connexion (garniture au point neutre, tourner 4 à 5 tours à gauche).

• Dégager alors la tige d'entraînement et contrôler le poids de la garniture. • Remonter la garniture au jour en prenant soin de ne pas tourner à la table. Si les indices de dévissage sont négatifs :

• Remonter l'outil Back Off et le contrôler. • Recommencer l'opération mais il faut optimiser le nombre de cordons et insister davantage pour transmettre le couple à gauche au niveau du filetage à dévisser.

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B BA AC CK KO OFFFF e ett S SIID DE ET TR RA AC CK K 6 ) Règles de sécurité Couper la radio pendant la connexion des détonateurs et des cordons d'explosifs en surface, et pendant toute l’opération descente, tir et remontée . La radio ne doit être mise en service que lorsque la charge est de retour en surface et après vérification que toute les charges ont été tirées. 7) Note : Points délicats dans ces opérations : - Si l ‘on est obligé d’enlever une tige, il faut ajuster correctement la garniture afin

d’avoir le maximum de tige carrée engagé dans le carré d’entraînement. - Après le tir des explosifs, il faut remonter la charge de 200 à 300 mètres. En

effet si il y a amorce de dévissage au dessus de la charge, on risque de coincer le câble si l’on termine le dévissage avant de remonter le câble. - Si il y a frottement du câble sur le col de cygne, il faut soit après dévissage poser

sur cales pour permettre au câble de ne pas frotter et de ne pas s'abîmer, soit relâcher une partie du poids de la garniture dans le trou et poser le poids de la tige carrée sur le collier Bash-ross. - A partir du moment ou l’on connecte les explosifs et jusqu’à leur remonté en

surface la radio doit être déconnectée.

- Il faut être très patient pour transmettre les couples à droite et par la suite à

gauche, et manœuvrer la garniture très lentement et sans à coups. Il faut durant ces opérations attacher les carrés d’entraînement, en effet pendant les manœuvres de garniture sous couple à droite ou à gauche les carrés d’entraînement peuvent se désengager et l’on peut dévisser mécaniquement.

- Il ne pas oublier également de bien graisser la tige d'entraînement

sur son passage dans les carrés. Pendant ces opérations minimiser le nombre de personnel sur le plancher.

8 ) Back-off en trou dévié Les dévissages à l'explosif sont parfaitement possibles à condition de respecter quelques règles : • Manœuvrer beaucoup plus longuement pour transmettre le couple et la tension. • Lors de la détermination du point de coincement, repérer la meilleure façon de transmettre le couple ; en principe le couple se transmet beaucoup mieux en compression. • Ne pas hésiter à mettre le joint à dévisser en compression même importante (20 à 30 kdaN) pour rebloquer à droite et au moment du tir.

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2-2 Le dévissage mécanique Lorsqu'il n'est pas possible de réaliser un back-off (garniture bouchée, etc.), la garniture peut être dévissée mécaniquement. Il existe plusieurs façons de dévisser, ce sont • Dévissage mécanique simple, • Dévissage mécanique avec une garniture à gauche, • Dévissage mécanique avec inverseur de rotation.

2-2-1 Le dévissage mécanique simple Il s'agit de dévisser en soumettant la garniture coincée à un couple à gauche. Cette opération est très délicate car, sans l'aide d'explosif, le point de dévissage est incertain. D'autre part, elle nécessite l'application d'un couple à gauche important, il doit être supérieur au couple de blocage à droite contrairement au back off. Cela se traduit fréquemment par des dévissages intempestifs et simultanés à différents points du train de sonde. Au mieux, on peut espérer dévisser dans une zone voisine du joint choisi. Malgré ces inconvénients, cette technique est parfois utilisée pour enlever ou mettre la tige carrée, pour avoir un tool-joint accessible à la table ou pour éliminer des tiges bouchées. Sans tige d’entraînement : Cette méthode est peu précise et aléatoire et le risque de dévisser à plusieurs endroits est important. Elle est parfois nécessaire si la position du tool-joint des tiges se situe au niveau la tête de puits. Il faut dévisser le plus près possible de la surface et si possible dans le tubage pour faciliter le revissage par la suite. Cette méthode est fortement déconseillée et ne peut être appliquée que sur dérogation. Procédure : • •

• • •

poser une partie du poids de la garniture coincée, garder 20 tonnes pour poser sur les cales et attacher leurs poignées ensembles, appliquer du couple à gauche avec les cales et poursuivre si nécessaire avec les clés de forage, il faut du poids sur les cales pour appliquer le torque. Attention le dévissage peut se produire à quelques longueurs de la surface. dévisser et enlever la tige de surface, (le cas échéant ajuster avec une tige courte), visser la tige d'entraînement et bloquer au torque maximum possible, récupérer la tension et procéder au blocage de la garniture à droite.

Avec tige d’entraînement : Comme précédemment elle est fortement déconseillée et ne peut être appliquée que sur dérogation. Procédure : •

Il faut procéder tout d’abord au blocage de la garniture à droite comme mentionné dans la méthode à l'explosif.

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B BA AC CK KO OFFFF e ett S SIID DE ET TR RA AC CK K •

• •

Ensuite appliquer le couple à gauche comme mentionné dans la méthode à l'explosif, mais le couple à appliquer à gauche devra être supérieur au couple appliqué à droite. Dans ce cas on bloque la garniture à 60 % de la valeur tolérée à droite et on applique 80 % du torque à gauche, que l’on amène par la suite au fond. Cette méthode à peu de chance de dévisser à l’endroit désiré, elle est fortement déconseillée.

2-2-2 Le dévissage mécanique avec une garniture à gauche C'est de loin la meilleure technique, parfois la seule efficace, mais les trains à gauche sont peu répandus. Pour être parfaitement exploité, le train de tiges à gauche doit être complété par une tige d'entraînement à gauche* ainsi que quelques outils d'instrumentation à gauche. Il est recommandé d'avoir : • • • • •

un taraud de repêchage (pin tap) à gauche avec un diamètre intérieur maximum (pour permettre le passage du string shot), une cloche et un taraud à gauche, un overshot Bowen FS à gauche, un joint de sécurité à gauche, une coulisse à gauche.

Les outils les plus importants sont l'overshot, la coulisse, le joint de sécurité et le pin tap, le taraud et la cloche n'étant utilisés que pour raccorder des têtes abîmées et / ou bouchées, difficilement repêchable. Attention aux réflexes conditionnés par les trains de tiges à droite.

2-2-3 Le dévissage mécanique avec l'outil inverseur de rotation Cet équipement permet de transformer une rotation à droite en rotation à gauche. Prolongé par un train de tiges à gauche et un taraud à gauche, il permet de récupérer un poisson par dévissages successifs. Voir Module M2 "Les intrumentations en forage" chapitre 5-11

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Chapitre 3- Le Side track 3-1 Généralités Le but du side-track est d’abandonner une partie du puits difficilement récupérable en procédant à une déviation permettant de quitter l’axe du puits initial et par la suite de reprendre parallèlement la partie abandonnée. Le side track concerne aussi bien les puits verticaux que déviés. Décision : Dans certains cas, lorsque le poisson ne peut plus être récupéré par une procédure simple telle que le repêchage par overshot, et qu’il semble nécessaire d’envisager une opération de surforage, le décideur peut se demander s’il ne serait pas plus économique d’abandonner le poisson et de procéder à un side track. Si les coûts des matériels et de la partie forée à abandonner sont relativement faciles à estimer, il est par contre plus délicat dans le cas ou l’on poursuit l’instrumentation avec pour objectif le repêchage définitif du poisson, d’évaluer la durée requise pour ces opérations. La décision de poursuivre ou non les opérations de repêchage est donc nécessairement subjective. Une procédure rigoureuse d’analyse des coûts peut permettre cependant d’éclairer utilement le décideur. Le prix de revient d’une opération de side track dépend des coûts suivants (voir chapitre 3-1-1) :

• ( A ) le coût du poisson à abandonner • ( B ) le coût de la déviation, cet item peut être estimé à partir des coûts

journaliers de location de l’appareil et des compagnies de service impliquées dans le side-track. Ce coût sera difficile à évaluer, il comprend : 1. le coût de la mise en place du bouchon de ciment, cet item comprend le coût des opérations préalables éventuelles de mesure de diamètre et / ou de déviation et d’azimut, le coût du ciment et de la préparation, de la mise en place puis du test du bouchon, 2. le coût de la déviation en temps et en matériel (cas du wipstock) 3. le coût du forage de la nouvelle section du puits pour revenir à la cote abandonnée. Pour estimer ces coûts, la question est : combien de temps va durer l’opération pour revenir à la cote perdue ? Pour ( 3 ) on prendra comme référence le temps de forage (nombre de jours) de la partie précédemment forée X par le coût journalier appareil. Pour ( 1 ) et ( 2 ) il est facile de faire un planning et une estimation.

• ( C ) Le coût des jours passées à instrumenter, ce coût sera difficile à définir,

mais l’application de la formule ci-dessous peut permettre de prendre la décision.

• ( D ) Le coût des compagnies de service impliquées dans l ‘instrumentation • ( E ) Le coût de la réparation des équipements repêchés dans le puits, E peut être égal à A.

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B BA AC CK KO OFFFF e ett S SIID DE ET TR RA AC CK K De plus en plus souvent, la décision d’abandonner le poisson après deux ou trois essais de repêchage infructueux par les méthodes classiques, paraît la plus économique (dans l’étude proposée, la probabilité de récupérer le poisson après 3 jours d’essais infructueux n’est plus que de 2,6 %). Voir tableau ci-après. Il n’existe pas de règle simple et unique, seule une étude sérieuse des coûts pourra guider le personnel responsable dans sa décision en appliquant la formule ci-dessous Paramètres de décision ( coût ) . Tant que et si se poursuivre

A+B > C+D+E l’instrumentation est conseillée et ou peut

Si A+B = C+D+E Si

l’instrumentation est déconseillée

A+B < C+D+E

l’instrumentation doit cesser immédiatement

Ce tableau est très simple à interpréter, il suffit de connaître les valeurs du matériel perdu dans le puits (= A,) ainsi que le coût journalier de l’appareil ( coût de l’appareil environné). L’estimation du coût du side track (= B) étant facile car l’on peut estimer le temps passé pour forer de la côte side track à la cote perdue. Le seul coût difficile à évaluer sera le coût C soit le nombre de jours passés à instrumenter, il faut prendre une valeur moyenne. Probabilité du succès d’une instrumentation dans le temps (rappel) Jour N°

Poisson abandonn é en %

Appareil poursuivant le jour suivant en %

Possibilités de réussite le jour suivant

53,8

0

46,3

1 sur 5,7

Le jour Poisson suivant récupér en % é en %

1 2

8%

61,8

0,2

38

1 sur 12,3

3

3,1 %

64,9

1,9

33,2

1 sur 12,3

4

2,6 %

67,5

3,2

29,3

1 sur 13,5

5

2,1 %

69,6

4,3

26,1

1 sur 15,3

6

1,7 %

71,3

5,5

23,2

1 sur 23,2

7

1%

72,3

7,3

20,4

1 sur 34

8

0,6 %

72,9

9,1

18

1 sur 36

9

0,5 %

73,4

10,8

15,8

1 sur 53

10

0,3 %

73,7

12,4

13,9

1 sur 70

Ce tableau de statistiques montre que les chances de réussite baissent très vite d’un jour à l’autre. Après le cinquième jour elles passent à 1 sur 15 et on constate que seulement 2,1 % des poissons sont récupérés au jour 5.

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B BA AC CK KO OFFFF e ett S SIID DE ET TR RA AC CK K Le critère temps doit être sérieusement considéré, il rentre dans le paramètre coût appelé ( C ) et il est en définitive le plus difficile à estimer, nous répéterons la recommandation suivante : Dans une instrumentation : Ne soyez pas optimiste Rare sont les instrumentations se déroulant comme prévues Note : Avant de débuter un side track, quel qu’il soit, il faut s’assurer que la garniture est en parfait état et ne nécessite pas une inspection, surtout si ce side track fait suite à une instrumentation de repêchage . Un side-track est défini dans le temps, de la façon suivante : Début du side-track Gerbage de l'extension tiges ou tubing pour la mise en place du bouchon de ciment sur le poisson ou pour abandonner une partie du découvert. Eventuellement descente du « caliper » pour évaluer le profil et le volume du puits, ou descente du « C B L » pour évaluer la qualité du ciment derrière le tubage. Ou : Gerbage de l'outil de side track, (soit casing cutter, section mill, bridge plug ou Whipstock) dans le cas d'un side track en tubage n'imposant pas la présence d'un bouchon de ciment. Fin du side-track Retour à la profondeur atteinte dans le puits précédent.

3-2 Sélection de la zone de "kick off" Dès la prise de décision de side-track il est nécessaire de rechercher la zone où la formation présente les caractéristiques les plus aptes à permettre un side-track. Cette opération se fait en analysant les avancements rencontrés dans le puits précédent. La formation idéale est une formation consolidée associée à une vitesse de pénétration élevée et un trou calibré. Dans tous les cas, il faut éviter de débuter le side-track dans des argiles en raison des risques de cavage en début de déviation. Les distances minimum prises en compte pour la réalisation d'un side-track sont généralement basées sur une variation d'angle de l'ordre de 1°/10 m. De ce fait on prendra comme hauteur verticale minimum réalisation : • Phase 6 " = 12 mètres + 50% sécurité • Phase 8 1/2" = 12 mètres + 50% sécurité = 18 • Phase 12 1/4" = 17 mètres + 50% sécurité • Phase 17 1/2" = 25 mètres + 50% sécurité

nécessaire à sa = 18 mètres mètres = 25 mètres = 37 mètres

En conditions extrêmes les 50% de sécurité peuvent être supprimées. Dans le cas d'un side track au dessus d'un poisson abandonné, la pratique recommande une distance supplémentaire permettant d'éviter toute collision avec le top du poisson, ceci afin de passer à ce niveau à une distance minimum de l'ordre de 2 à 3 mètres.

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3-3 Side track en trou ouvert - Procédures a) Descendre l'extension de tiges ou de tubings à la côte de mise en place du bouchon de ciment. b) Mettre en place le bouchon de ciment (cf. figure 45) de façon à couvrir un minimum de15 m au dessus de la côte choisie pour le début du side-track. La formulation de ce ciment doit être telle qu'elle permette d'obtenir un ciment très dur en 24 heures. c) Pendant l'attente séchage ciment (de l'ordre de 24 heures, voir figure 1), descendre un outil et araser le top du ciment jusqu'à 9 m de la côte théorique de début de side-track. Nettoyer le trou et tester la dureté du ciment en appliquant sur le bouchon 1,5 tonne/ pouce (diamètre outil) sans rotation mais avec un maximum de débit. Si aucune pénétration n'est observée dans de telles conditions le ciment sera considéré comme suffisamment dur, dans le cas contraire attendre 1 à 2 heures et refaire le test. Demander au "déviateur" d'être présent au moment du reforage. Lorsque le test est concluant, reforer le ciment jusqu'à la côte prévue pour le side track (tenir également compte des échantillons pris pendant la fabrication). d) Circuler et prendre une mesure de déviation (Single shot nécessaire). Attention : si l'on doit faire un side track orienté il est indispensable d'avoir gerbé suffisamment de masses tiges amagnétiques dans la garniture descendue. e) Descendre la garniture de side-track ( voir Fig 46 ). Le raccord coudé sera choisi de façon à obtenir une montée en angle de l'ordre de1°/10 m et de ne pas dépasser cette valeur afin d'éviter les problèmes éventuels d 'accrochages ultérieurs dans cette partie. Le raccord coudé sera choisi entre 1.5° et 2° en fonction du diamètre de side-track utilisé. Le raccord coudé ou Bent-housing est utilisable mais non recommandé, tout simplement parce que la montée en angle n’est pas assez importante dans la plus part des cas d’utilisation. f) Descendre les derniers 9 mètres en circulation lente et ajuster la longueur de la garniture de façon à avoir, outil posé au fond, une longueur complète de tige carrée au dessus de la table de rotation. • Si le side-track à effectuer est un side-track orienté, orienter le tool face dans la direction voulue et suivre les étapes ( g ) et ( h ) suivantes. • Si le side-track à effectuer n'est pas orienté, manœuvrer sur les 9 derniers mètres sans circulation ni rotation afin de permettre à l'outil de se stabiliser sur le fond. A ce moment là, bloquer la table de rotation et empêcher toute rotation ultérieure jusqu'à la fin de la passe de turbine. • Dans le cas d'un side-track non orienté dans un puits déjà dévié (d’un angle minimum de10°), la direction optimale de side-track est la partie basse du profil. Dans ce cas, la garniture de side-track sera simplement constituée par une garniture rotary descendante dite de « Drop-off » proche d'une garniture pendulaire.

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B BA AC CK KO OFFFF e ett S SIID DE ET TR RA AC CK K g) Avec la table bloquée et les pompes à un débit constant : • *Forer la moitié de la tige carrée à 1 m /heure. • *Forer la deuxième moitié de la tige carrée à 1,5 m / heure en vérifiant les pourcentages de ciment et formation en retour. • Faire la connexion avec précaution en s'assurant que la garniture ne tourne pas. • *Continuer le side-track sur les 9 mètres suivants avec un avancement de l'ordre de 2 m / heure Vérifier les retours de ciment et dès l'obtention de 100% de formation augmenter progressivement le poids sur l'outil. • Faire une nouvelle connexion et forer les 9 mètres avec des paramètres normaux. Note : dans le cas du side-track avec garniture rotary, seules les étapes marquées d'un astérisque " * " devront être suivies. h) Prendre une mesure de déviation au bout de 3 tiges forées et continuer le side-track jusqu'à l'obtention d'un angle minimum de 5° à l'outil. Dans ce cas prendre une nouvelle mesure et remonter la garniture de side-track. i) Dans certaines conditions et en particulier si l'on veut s'éloigner au maximum du premier puits pour éviter des problèmes de trou, on pourra être amené à poursuivre la déviation amorcée avec une garniture rotary. Cette garniture pourra être une garniture montante (build up) ou une garniture stabilisée (lock up) suivant les règles appliquées aux garnitures de déviation classiques. Si le side-track a simplement pour but de s'éloigner d'un poisson et reprendre le forage en vertical on descendra alors une garniture de type légèrement descendante (drop off). j) Penser à noter sur le rapport journalier le moment ou le puits en side-track atteint la côte d'arrêt du puits précédent (analyse des temps et suivi des coûts).

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B BA AC CK KO OFFFF e ett S SIID DE ET TR RA AC CK K Figure 45 - Les bouchons de ciments en trou ouvert

Trou ouvert

15 Mètres de ciment

ciment

Côte choisie pour démarrer le side-track Hauteur minimum de ciment nécessaire En 6” = 18 mètres En 8” 1/2 = 18 mètres

ciment

En 12” 1/4 = 25 mètres

Tête du poisson

Poisson

Les volumes de laitier nécessaires sont minimes notamment dans la phase 6 “ soit : 33 m x 18 l/m = 600 l si + 50 % : la mise en place de 900 l est difficile suite aux risques de contamination, il faut pour minimiser les risques prendre un volume minimum de 1500l et descendre pour araser le ciment sans perdre de temps.

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Figure 46 - Garniture de side track

Puits non orienté

Puits orienté

Masse tiges

Masse tiges

K Monel Raccord d'orientation Raccord coudé Moteur de fond

Outil

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3-4 Side track dans un tubage – Procédures

(cf. fig. 48)

Trois méthodes de side-track à l'intérieur d'un tubage sont applicables : A) Remontée de la partie supérieure non cimentée d'une colonne puis effectuer le side-track en trou ouvert comme décrit dans les pages précédentes. B) Ouverture d'une fenêtre dans la colonne par destruction d'une section de tubage sur toute sa circonférence puis réalisation du side-track comme cidessus. C) Ouverture d'une fenêtre dans la colonne sur une partie de la circonférence dans la direction de side-track prévu à l'aide d'un Whipstock. La sélection d'une de ces méthodes sera fonction du statut du puits, des conditions rencontrées et du type de side-track prévu. L’utilisation du Whipstock est recommandée dans le cas d’un side track orienté.

3-4-1 Side track à travers une section de tubage détruite Comme dans le cas du side-track en trou ouvert on choisira au préalable la zone de side-track en fonction des terrains et de la forabilité de ceux ci. La longueur minimum de tubage à détruire sera de 22 mètres, 18 mètres étant considéré comme la longueur nécessaire pour sortir de l'ancien trou en phase 8 1/2" (voir les distances minimum pages précédentes). La destruction du tubage est en général facilitée si ce dernier est bien cimenté dans la zone considérée, il faudra en tenir compte au moment du choix, si nécessaire il faudra faire un CBL. Attention : La destruction du tubage est à l'origine de fabrication de copeaux plus ou moins gros d'acier qui sont souvent difficile à éliminer et qui peuvent poser des problèmes de coincements. Il sera en particulier nécessaire de prévoir une boue très visqueuse pour cette étape et la mise en place d'aimants dans la goulotte en amont des vibrateurs. L'utilisation de la boue à l'huile, par expérience, est fortement déconseillée. a) Descente d'une « casing section mill » (cf. figure 47) et destruction d'une longueur minimale de 22m de tubage. Pour cette opération, compte tenu de la longueur moyenne des joints de tubage, il sera nécessaire de détruire 1 à 2 manchons. La destruction de ces deux manchons provoque une usure importante sur les couteaux de la « section mill ». Il est donc indispensable de réduire au maximum le nombre de manchons à détruire en jouant sur la position du début de coupe compte tenu de la liste et de l'habillage de la colonne de tubage. Si nécessaire il faut faire un CCL de confirmation. Prévoir de même un nombre suffisant de couteaux de rechange pour la «section mill ». b) Descente d'une extension tiges ou tubing au minimum 9 mètres au dessous de la base de la coupe réalisée.

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B BA AC CK KO OFFFF e ett S SIID DE ET TR RA AC CK K c) Mise en place d'un bouchon de ciment remontant au minimum de 15 mètres au dessus du début de la fenêtre (45 à 50 mètres mini). La formulation du laitier doit être réalisée de façon à obtenir un maximum de dureté au bout de 24 heures. Le volume de laitier peut dans le cas de tubages 7 “ et 9 “5/8 s'avérer très faible et augmenter les risques de contamination (moins importants qu’en trou ouvert, mais toutefois à prendre en compte). En pratique il est difficile de manipuler moins de 1,5 m3 de laitier, il faut dans ce cas soit descendre l'extension de tiges (ou tubings) de cimentation beaucoup plus bas que le bas de la fenêtre ouverte, soit descendre sans attendre pour araser ou circuler hors du puits l’excès de ciment. d) Suivre les opérations décrites en side track en trou ouvert de c à j. Exception sur le début du side-track qui se fait 2 mètres sous le top de la fenêtre précédemment ouverte et dans le cas d’un side-track directionnel il faudra prévoir l'utilisation d'un « single shot gyro » pour les mesures en raison des perturbations magnétiques liées au tubage. Ces perturbations persisteront jusqu'à ce que l'outil ait atteint environ 12 à 15 m de déport par rapport au tubage.

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B BA AC CK KO OFFFF e ett S SIID DE ET TR RA AC CK K Figure 47 a - Le « casing section mill » Le casing section section mill est un outil hydraulique servant à fraiser une fenêtre dans le tubage. Cet outil comporte : - un raccord supérieur - un corps - un piston avec cames - un ressort de piston - un indicateur de débit ( flo-tel) - des couteaux Il suffit de 300 psi pour ouvrir les couteaux et le "flo-tel" indique par une chute de pression ou un accroissement du débit le moment ou le tubage est complètement coupé, on peut alors commencer le fraisage. Utilisation : L’outil est descendu au bout des masses tiges, 2 à 4 tonnes sont suffisants pour fraiser. A la côte de coupe, mettre la rotation 80 Rpm et démarrer la pompe et monter pour avoir une pression de 80 à 100 bars. La perte de charge à l’outil est d’environ 40 à 60 bars. Conserver la rotation jusqu’à la chute de pression. Lorsque le tubage est coupé, continuer à nettoyer la coupe pendant 10 à 15 minutes, puis augmenter le poids progressivement jusqu’à 4 tonnes maximum suivant le torque et augmenter la rotation jusqu’à 100/125 Rpm. Débit nécessaire pour fraiser un tubage : • Pour un 7 “ = 1200 l / min • Pour un 9” 5/8 = 1200 l / min • Pour un 13 “ 3/8 = 2600 l / min En général un jeux de couteaux est suffisant pour ouvrir une fenêtre sur la longueur mentionnée (22m). L’utilisation de la boue à l’huile n’est pas recommandée, à cause la mauvaise remontée des copeaux. Il faut utiliser des boues à la bentonite ou à base de type M M H.

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B BA AC CK KO OFFFF e ett S SIID DE ET TR RA AC CK K Figure 47 b - Baker Oil Tool Section Mill » Modèle D Section Mill

Lockomatic Section Mill

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B BA AC CK KO OFFFF e ett S SIID DE ET TR RA AC CK K Figure 48 a - Side track en tubage Phases opérationnelles 1

Opérations

1

Destruction du tubage

1 Descente d'un " Casing Section Mill "

2

Coupe du tubage sur la hauteur définie

3 Réduire le nombre de manchon à détruire en positionnant le début de la coupe

Destruction sur 22 m minimum

Ciment Formation Tubage page 33 / 45

B BA AC CK KO OFFFF e ett S SIID DE ET TR RA AC CK K Figure 48 b - Side track en tubage Phases opérationnelles 2

Opérations

1 9 m minimum au dessous de la fenêtre réalisée

2

2

Mise en place du bouchon de ciment

15 m minimum au dessus de la fenêtre réalisée

3 Formulation : dureté maxi au bout de 24 h

15 m minimum

45 m minimum

Bouchon de Ciment

9m

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B BA AC CK KO OFFFF e ett S SIID DE ET TR RA AC CK K Figure 48 c - Side track en tubage Phases opérationnelles 3

Opérations Même procédure qu'en trou ouvert

3

Reforage du ciment et Side Track

SAUF

K.O.P à 2 m sous le top de la fenêtre

KOP

2 m

Si side track directionnel prévoir les mesures avec un " single shot gyro "

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3-4-2 Side track dans le tubage avec utilisation du "Whipstock" Dans le cas ou le tubage est bien cimenté et en bon état (absence de corrosion ou de déformation) cette technique est la plus sûre. Comme pour les autres méthodes le choix de la zone de side-track sera faite en fonction des formations rencontrées. La longueur minimum de fenêtre nécessaire pour sortir du tubage dans ce cas est de 9 mètres. Il faut éviter d'avoir un manchon et des centreurs dans la zone d'ouverture et il sera nécessaire d’effectuer un CCL et un CBL de confirmation. Procédures (voir pages suivantes) (cf. figure 49): 1 ) Faire une passe de scraper 2 ) Mettre en place le Packer permanent : a) Dans le cas d'un side-track directionnel, le packer permanent doit être mis en place avec les tiges de forage afin de permettre l'orientation du Whipstock grâce au raccord d'orientation. La garniture utilisée sera celle du schéma opérationnel étape 1 soit : • packer permanent avec pins d'alignement pour le Whipstock • setting tool hydraulique avec bille en place car cette dernière ne passe pas dans le raccord d'orientation. • raccord d'orientation avec « mule shoe » • tiges lourdes puis tiges de forage. La procédure de mise en place est la suivante : • descendre à la côte de pose et orienter le packer en utilisant un single shot gyro . Ancrer le packer en appliquant la pression • dégager le setting tool en de mettant en traction ce qui permet de casser les shear pins et de se libérer du whipstock. b) Dans le cas d'un side track non directionnel, le packer sera mis en place soit avec les tiges, soit au wire line. Il ne sera pas nécessaire d'orienter le packer. Notes : il est intéressant de poser le packer environ 1 m au dessus d'un manchon de tubage de façon à pouvoir ouvrir la future fenêtre dans le corps du joint. 3 ) Descendre et mettre en place le whipstock (schéma opérationnel étape 2 et 3) soit : • • •

Casing whipstock avec son raccord d'ancrage Starting mill connecté au whipstock par une shear pin Tiges lourdes puis tiges de forage

La procédure est la suivante : a) Engager le whipstock dans le packer permanent, ceci sans rotation de façon à ce que le whipstock s'oriente par rapport à la clef d'orientation située sur le packer. Le whipstock s'ancre alors automatiquement dans le packer. b) Casser la shear pin de la starting mill en appliquant du poids (5 à 6 t ).

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B BA AC CK KO OFFFF e ett S SIID DE ET TR RA AC CK K 4 ) Coupe de la fenêtre : a) La coupe de la fenêtre se fait alors par rotation normale de la starting mill en laissant descendre la garniture de 30 centimètres en 15 minutes sur une longueur totale de 1 mètre. La forme du whipstock va alors repousser la face coupante de la starting mill contre le corps du tubage à couper (schéma opérationnel étape 3). La coupe sera effective lorsque le nez de la starting mill rentrera en contact avec le corps du tubage. Remonter cette garniture dés que la starting mill prend du poids. Ne jamais travailler avec du poids sur le whipstock, les risques de le désancrer et /ou de le faire tourner étant importants. b) La garniture à descendre (schéma opérationnel étape 4) est composée de: • Fraise diamant • Watermelon mill • 1 joint de tiges lourdes • Un minimum de masse tiges (10 t). Au top du whipstock, commencer le reforage (reaming) du début de la fenêtre amorcé par la starting mill à environ 90 tours/mn. Lorsque le torque disparaît, augmenter la rotation à 130 tours/mn et ajuster le poids de façon à obtenir un torque faible et constant jusqu'à ce que 3 mètres de formation aient été forés. Remonter alors cette garniture. c) La nouvelle garniture suivante ( schéma opérationnel étape 5) est composée de : • Taper mill • String mill • Watermelon mill • Masses tiges ( Incorporer des masses tiges amagnétiques si nécessaire). Comme précédemment, reforer systématiquement au niveau de la fenêtre et forer 2 longueur de tiges. Après mesure de déviation, reprendre le forage sur 3 longueurs de tiges et reprendre une mesure. On forera ainsi jusqu'à l'obtention d'un déport minimum de 3 mètres par rapport à l'ancien trou. A ce stade remonter pour descendre une garniture de forage classique.

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B BA AC CK KO OFFFF e ett S SIID DE ET TR RA AC CK K Figure 49 a - Side track en tubage avec « Whipstock » Phases opérationnelles 1, 2 et 3

ETAPE 1

ETAPE 3

ETAPE 2

HWDP

HWDP HWDP Starting mill

Raccord d’orientation

Shear pin

Début de la coupe

Bille en place WHIPSTOCK

Setting tool hydraulique Raccord D’ancrage

Packer

Pup joint 1à2m et bull plug

1 - Orientation et mise en place du packer et du WHIPSTOCK

2 - Connexion du WHIPSTOCK et du packer

3 - Début de coupe de la fenêtre

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B BA AC CK KO OFFFF e ett S SIID DE ET TR RA AC CK K Figure 49 b - Side track en tubage avec « Whipstock » Phases opérationnelles 4 et 5

ETAPE 5

ETAPE 4

Top de la fenêtre 60 cm au dessus du Whipstock

Top de la fenêtre 1,20 m au dessus du Whipstock Masse-tiges

HWDP

Watermelon mill

Watermelon mill String mill

Fraise diamant

4 - Descente de la fraise et de la Watermelon

Taper mill

5 - Agrandissement de la fenêtre

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B BA AC CK KO OFFFF e ett S SIID DE ET TR RA AC CK K Figure 50 - Exemple : Weatherford Whipstock Système

Fraises conventionnelles utilisées pour l'ouverture de la fenêtre

WHIPSTOCK

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3-5 Le "whipstock" – une alternative en instrumentation dans le découvert Quand les problèmes surgissent en cours de forage, il est raisonnable de limiter les manœuvres dans le trou pour essayer de repêcher le poisson. Souvent il est décidé d'abandonner celui ci et de procéder au "side track" immédiatement. Ces décisions sont basées sur les raisons économiques de forage, en tenant compte du coût total des opérations par rapport au coût des équipements laissés dans le trou. Dans la plupart des applications de forage, le risque et les raisons économiques associés au repêchage dans le découvert conduisent à choisir une méthode adaptée à la reprise des opérations de forage. Les méthodes actuelles dans le cas d'un abandon du poisson consistent soit à placer un bouchon de ciment et à procéder à un side track classique (voir chapitre 11-3 dans le découvert), soit dans le tubage à ouvrir une fenêtre et procéder au side track par la méthode classique (voir chapitre 11-4-1) ou bien par l'utilisation du whipstock (chapitre 114-2). L'utilisation du bouchon de ciment a été la méthode la plus choisie au cours de ces dernières années dues à la situation technologie du moment et à la facilité de mise en oeuvre. Cependant, les progrès réalisés dans les technologies du side track en trou tubé ont augmenté considérablement les possibilités d'application dans le découvert. Aujourd'hui, avec les nouveaux systèmes décrits ici, le risque est minimal, et la mise en oeuvre est relativement facile et habituellement plus économique et plus rapide que l'utilisation des bouchons de ciment. Au cours des trois dernières années, après plusieurs essais, la technologie de side track dans le découvert a été développée et apporte ainsi à l'opérateur des solutions nouvelles et optionnelles quand les problèmes de forage se produisent. En utilisant le poisson coincé comme support d'ancrage pour un whipstock, les opérations de forage peuvent reprendre rapidement. En plus de l'intégrité mécanique, ce système économique apparaît comme une alternative au repêchage ou à la mise en place d'un bouchon de ciment. En conséquence, le système de whipstock dans le découvert permet d'économiser de l'argent et réduit le temps d'instrumentation lors des opérations de side track. Jusqu'à présent, deux méthodes ont été utilisées pour ancrer le whipstock sur le poisson. La première utilise un overshot pour se reconnecter au poisson ayant un diamètre extérieur lisse. L'autre option consiste à se revisser sur le poisson par l'intermédiaire d'une réduction de même type de filetage. L'usage d'un overshot pour ancrer le whipstock permet l'orientation de celui ci si nécessaire. Cela est possible avec un MWD ou un raccord d'orientation (UBHO). Dans le cas d'un revissage sur le poisson, l'orientation du side track est une option quand le raccord d'orientation est descendu avec le système whipstock. Limitations de l'utilisation des bouchons de ciment. La méthode traditionnelle de placer un bouchon de ciment est généralement longue, économiquement prohibitive, et parfois non concluante. Les exemples dans lesquels les bouchons de ciment peuvent ne pas être de bonnes solutions sont : • puits fortement déviés, • découverts de petit-diamètre, • puits profonds, • intervalles à hautes températures et à haute pression.

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B BA AC CK KO OFFFF e ett S SIID DE ET TR RA AC CK K À des profondeurs profondes, avec des températures et des pressions élevées, les bouchons de ciment sont rarement plus dures que la formation environnante, ce qui n'est pas l'idéal pour un bon départ de kickoff. Dans les puits fortement déviés, les poses de bouchons de ciment sont souvent perturbées le long de la parois du trou. Sans la dureté d'un bon bouchon de ciment, le side track devient difficile. Souvent, de nombreux bouchons de ciment seront nécessaires pour obtenir des résultats acceptables. C'est à la fois long et coûteux. Options du whipstock en trou ouvert. Employer un whipstock au lieu d'un bouchon de ciment est une alternative sûre et économique. Quand un poisson est laissé dans le découvert, un whipstock peut être descendu et ancré sur le poisson. C'est un moyen simple, rentable et facile de s'écarter du poisson. Selon ce qui est laissé dans le trou, il y a différentes options d'ancrage du whipstocken trou ouvert : Whipstock avec overshot (cf. figure 51) : •

•

•

Si le top du poisson n'est pas abimé, un overshot peut être utilisé pour se raccorder au poisson. Avec ce système, le whipstock peut être descendu avec un dispositif directionnel traditionnel, tel qu'un raccord UBHO, et peut être orienté avant le raccordement au poisson. Si c'est dans un trou dévié, l'orientation peut être réalisée avec un MWD. Une fois le whipstock orienté (si exigé), on se raccorde au poisson par l'intermédiaire de l'overshot. La reprise du poids et une traction appliquée à la garniture de pose permettra de cisailler l'axe de retenue de l'outil de pose. La garniture est alors remontée au jour et une garniture d'amorce de déviation est descendue. Suivant les conditions du trou et du poisson, l'opération est plus rentable que le traditionnel side track à partir de la pose d'un bouchon de ciment.

Whipstock avec raccord à visser (filetage mâle) : •

•

Si le raccordement se fait par vissage, un raccord avec filetage mâle correspondant au filetage femelle du poisson est descendu sous le whipstock (figure 2), puis vissé au poisson en appliquant le torque adéquat. Après vissage, la suite des opérations est similaire aux opérations avec overshot comme expliquée ci-dessus.

Si l'orientation du whipstock est nécessaire, il est possible, en incorporant un "Downhole Orienting System" "DOS" (figure 3) entre le raccord de vissage et le whipstock, de se visser au torque correct, puis d'orienter le whipstock dans la direction désirée (désengagement du DOS, orientation du whipstock avec le MWD ou UBHO, puis ré-engagement du DOS et blocage du swivel).

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B BA AC CK KO OFFFF e ett S SIID DE ET TR RA AC CK K Figure 51 – Whipstock avec overshot

Fig. 1. Système whipstock/Overshot.

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B BA AC CK KO OFFFF e ett S SIID DE ET TR RA AC CK K Fig. 52. Système whipstock/Raccord de vissage.

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Fig. 53. Système whipstock/Raccord de vissage et DOS.

Références : World Oil, august 1999 - Angelique R. Eubanks, BP-Amoco, Houston; Ken Brock et Rocky Seale, Smith Drilling & Completion, Houston

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