Forage UBD

1/Historique:

 Le concept du forage avec un fluide, dont la pression de circulation est inférieure à celle de réservoir a   été fait   breveter   la   première fois aux Etats-Unis   en 1866. Les premières applications utilisaient l'air comprimé pour forer  le trou. L’évolution de la technologie au  cours  des années, permet d’introduire d’autres fluides tels que la mousse et le fluide aéré (gazéifié) pour des conditions de forage spécifiques. La technique appelée ” flow drilling” a été développée la première fois au Sud  de  Texas,  puis elle est  devenue mondiale  avec des exploits au Canada, en Australie et en Chine. Elle a été principalement utilisée pour le développement des champs à pression épuisée. Pendant les années90, l’UBD avait été appliqué avec succès dans des opérations de forage en offshore et à travers l'Europe.Les premières   techniques ont été développées par Angel (1957) et, Moore et Cole(1965) essaient de prévoir le volume d'air ou de gaz nécessaire pour un nettoyage efficace du  trou  foré. Il y  avait  également  plusieurs  tentatives  éditées  dans la littérature pour développer une procédure systématique de conception basée sur l’estimation des paramètres hydrauliques de forage en Underbalance dans des applications de forage. Actuellement, underbalanced drilling est le développement le plus passionnant dans le secteur de forage. En même temps que la technique de forage horizontal et  multilatéral,  il  tient  la  valeur  énorme  pour  forer  des  puits  plus rentables.

2/ Introduction :

 Le forage en overbalance (OBD) également connu sous le nom de forage conventionnel est réalisé avec un fluide de forage exerçant une pression hydrostatique (Ph) supérieure à la pression de gisement (Pg). Le forage en Underbalance (UBD) est réalisé avec un fluide de forage exerçant une pression hydrostatique (Ph) inférieure à la pression de gisement.  Si la différence de pression entre la pression de fond et la pression de gisement (ΔP) ainsi que la perméabilité sont suffisantes, les fluides de formation entrent dans le puits. Par conséquent, des équipements spéciaux devront être prévus pour l’acheminement et la séparation de la production en surface. Le forage conventionnel est la méthode la plus sûre pour forer un puits, elle a cependant, des inconvénients.  Puisque, la pression hydrostatique exercée par le fluide de forage est plus grande que la pression de pore, le filtrat envahi les pores de la roche réservoir endommageant ainsi la perméabilité. Le forage en Underbalance (UBD) constitue donc une solution à ce problème.   

3/Définition de forage en UBD :

L’underbalance est une technique de forage où la pression de Fond est intentionnellement maintenue à une valeur inférieure à la pression de réservoir. Si l’opération UBD est bien réalisée, on aura l’intrusion des fluides de formation à l’intérieur du puits et un acheminement vers la surface. Le forage en underbalance aide à améliorer la productivité du réservoir, car la faible pression hydrostatique empêche l’invasion de la boue et les solides dans la formation ainsi que la formation du mud cake. 
 

4/Principe et utilité de l’UBD :

 4-1/Principe de forage en underbalence UBD :

Le principe du forage en underbalance consiste à maintenir la pression de fond inférieure à celle du réservoir selon une Δp (draw down) désirée et ce durant toute l’opération de forage et en cours des manœuvres. On définit le draw down est la différence entre la pression du gisement et la pression au fond du puits, exprimé en  pourcentage par rapport à  la pression de gisement. (Pg-Pf)*100/Pg On doit pouvoir établir la pression de fond (Pf=Ph+Pa) en conditions de production ou sans production .Dans le cas de la production on doit connaître le débit de la couche productrice Tel que : Pf : la pression de fond. Ph : la pression hydrostatique. Pa : les pertes de charges annulaires.

 L’expérience a montré que le forage en underbalance est plus adapté que l’overbalance pour le forage des réservoirs d’huiles. Et parfois nécessaire pour forer des réservoirs déplétés (à faible pression). Si la réalisation de l’opération UBD exige des coûts additionnels plus élevés, UBD est   rentable par rapport à la technique conventionnelle. Pour deux raisons
 Maximiser la production.
 Minimiser les problèmes de forage.
Il y a aussi d'autre avantages et inconvénients lies à un forage en UBD,qui  peuvent être résumé comme suit:
Avantage :
1. Augmentation du taux de pénétration.
2. Réduction de l'endommagement de la formation.
3. Élimination de coincement différentielle.
4. Elimination du risque de perte de circulation
5. Diminution de poids sur l'outil.
6. Amélioration de la durée de vie de l'outil
7. Réduction de la taille des cutting d'ou l'effet sur le nettoyage du puits. 
Inconvenants :
1. Stabilité des parois
2. Consolidation des parois
3. Augmentation coûte de forage selon le système utilisé.
4. Compatibilité avec MWD.
5. Drainage par gravité dans les puits horizontaux.
6. Possibilité d'endommagement mécanique sur les parois.
7. Discontinuité dans les conditions de l'underbalance
8. Augmentation de poids de la garniture du au facteur flottabilité.
9. Augmentation du torque et des frictions (tirage)