Compétence
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Caractéristiques et précautions du forage directionnel à travers différentes strates
Caractéristiques et précautions du forage directionnel à travers différentes strates
Caractéristiques et précautions du forage directionnel à travers différentes strates
2025-10-20
1. Couches de gravier et de sable
Le forage dans les couches de sable, de gravier, de cailloux et les formations fracturées est extrêmement difficile. Ces formations sont dites mécaniquement dispersées. En raison de l'absence de cimentation entre les particules, les parois du forage sont sujettes à l'effondrement pendant le forage.
Pour ces formations, on utilise de la boue ou des coulis à haute viscosité pour protéger les parois du puits. La solution réside dans le renforcement de la cimentation entre les particules présentes sur la paroi. Les coulis à haute viscosité qui pénètrent correctement dans la formation peuvent considérablement renforcer la cimentation entre le sable et le gravier, améliorant ainsi la stabilité des parois.
Les mesures visant à augmenter la viscosité de la suspension comprennent principalement :
Utilisation de boue à haute dispersion (boue finement dispersée).
Augmenter la teneur en argile de la boue.
Ajout d'épaississants organiques ou inorganiques.
Utilisation d'une poudre de forage composée à haute viscosité.
La boue finement dispersée est une boue dispersée dont la teneur en sel est inférieure à 1 %, la teneur en calcium inférieure à 0,012 % et qui ne contient pas de polymères inhibiteurs. Sa composition comprend de l'argile, du carbonate de sodium (Na₂CO₃) et de l'eau. Pour répondre aux exigences de formation des puits, elle contient souvent des agents augmentant la viscosité, réduisant les pertes de fluide et antifloculants (fluidifiants). Différents types de boues finement dispersées sont disponibles selon les additifs utilisés, tels que la boue à base de carboxyméthylcellulose sodique, la boue au sel de ferrochrome, la boue au sulfonate de lignine et la boue à base d'acide humique.
Les principaux composants des poudres de forage composites à haute viscosité sont issus de composés macromoléculaires végétaux, de composés minéraux macromoléculaires ou de biopolymères. Après différents traitements chimiques, on obtient une grande variété de poudres. Ce type de poudre est facilement soluble dans l'eau et permet de former des boues à haute viscosité.
2. Couches du sol
Lors du forage dans l'argile et le schiste bitumineux, l'un des principaux problèmes est que les parois du trou gonflent, rétrécissent en diamètre au contact de l'eau, et peuvent même se disperser ou s'effondrer.
La raison est que l'argile et le schiste argileux contiennent une grande quantité de minéraux argileux, notamment de la montmorillonite. Lorsque l'argile de la paroi du forage entre en contact avec l'eau du fluide de forage, elle absorbe l'eau, gonfle et se disperse. Ces formations sont également appelées formations sensibles à l'eau.
De toute évidence, pour les formations sensibles à l'eau, les problèmes les plus critiques sont :
Minimiser les infiltrations d'eau du fluide de forage dans la formation (c'est-à-dire réduire les pertes de fluide du fluide de forage).
Amélioration de la résistance à l'eau de la paroi rocheuse et du sol du trou.
Inhibition de la dispersion.
3. Couches rocheuses
Pour le forage et l'alésage, la roche dure présente les caractéristiques suivantes :
En raison de la dureté et du frottement élevé de la roche, le forage nécessite une consommation d'énergie importante pour la briser, ce qui entraîne une vitesse de pénétration lente, une usure importante du trépan et un risque de surchauffe (brûlure du trépan).
Le puits de forage réalisé dans la roche dure est relativement stable. Hormis la rencontre de zones de fractures importantes au sein de la formation, les effondrements (comme dans les couches de sol, de schiste argileux et de gravier-sable) sont rares dans des conditions normales.
Comme le forage en roche dure utilise principalement le broyage pour briser la roche, les déblais sont fins, ce qui facilite leur suspension et leur évacuation.
La conception des fluides de forage pour les formations rocheuses dures doit se concentrer sur :
Amélioration des performances de lubrification et de refroidissement.
Réduire la teneur en solides pour améliorer la vitesse de forage.
En général, les exigences relatives aux propriétés de suspension de coupe et de protection des parois du trou du fluide de perçage ne sont pas élevées.
En matière de réduction de la résistance à la pose de canalisations : lors de la pose de canalisations sans tranchée dans de nombreuses formations, une forte résistance au fonçage et au tirage des tuyaux est souvent rencontrée, entraînant des difficultés de pose et parfois même un abandon en cours de route. L’une des technologies clés pour résoudre ce problème consiste à utiliser un fluide de forage à haute lubrification, qui réduit considérablement le coefficient de frottement entre la roche et le sol sur les parois du forage.
Les fluides lubrifiants et réducteurs de frottement utilisés pour former des trous peuvent être divisés en trois types : les émulsions, les suspensions de polyacrylamide et les boues émulsionnées.
La formation soluble la plus courante est la couche de chlorure de sodium ; on trouve également des couches de sel de potassium, de gypse, de mirabilite et d'alcalis naturels. Ces formations sont aussi appelées formations hydrosolubles. Au contact de l'eau contenue dans le fluide forant le trou, elles se dissolvent et érodent les parois. Il en résulte souvent un diamètre excessif du trou et son effondrement.
Pour traiter les formations solubles dans l'eau, les solutions se concentrent principalement sur deux aspects :
Réduire les pertes de fluides.
Diminuer la corrosivité du fluide de forage sur la formation.
Une méthode courante pour lutter contre la corrosion consiste à ajouter à la suspension de base des substances identiques aux composants dissous de la formation, ce qui tend à saturer la solution. Par exemple, lors du forage de trous dans le sel gemme, on utilise une suspension d'eau salée comme fluide de forage, ce qui offre une bonne résistance à l'effondrement.
Pour garantir que le fluide de forage possède une viscosité et une densité spécifiques, on mélange parfois de l'eau salée et de la poudre d'argile afin de former une boue d'eau salée. Il s'agit d'un système de boue à dispersion grossière stable.
Il s'agit d'une suspension d'argile avec une teneur en chlorure de sodium supérieure à 1 %, ou d'une boue préparée avec de l'eau salée (eau de mer).
Il repose sur une teneur élevée en chlorure de sodium pour favoriser une agglomération modérée des particules d'argile, et utilise des colloïdes protecteurs organiques pour maintenir cette agglomération modérée.
En fonction de sa teneur en sel, la boue d'eau salée est classée en trois types :
Boue d'eau salée (teneur générale en sel : 3 % à 7 %).
Boue d'eau de mer (salinité totale : généralement 3,3 % à 3,7 %).
Boue d'eau salée saturée (teneur en chlorure de sodium : environ 33 % à 36 %).
La boue d'eau salée présente les avantages suivants : faible viscosité, faible force de cisaillement, bonne fluidité, résistance à l'invasion saline, inhibition de la dissolution des formations de sel gemme, forte résistance à l'invasion argileuse et inhibition efficace du gonflement d'hydratation, de l'effondrement et de l'écaillage des schistes argileux.
Rollins
Directeur des ventes
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