Le kick : causes et amorce
Résumé de la leçon
Un kick correspond à l'entrée de fluides de formation dans le puits lorsque la pression de fond devient inférieure à la pression de formation. Découvrons les causes les plus fréquentes en forage et en manœuvre.
Cette leçon fait partie du parcours Contrôle de puits et dure 14:30 minutes. Regardez d'abord la vidéo, puis revoyez les points clés et testez vos connaissances avec les questions ci-dessous.
Points clés
- 1Oubli de faire le plein du puits lors de la sortie des tiges
- 2Le Swabbing lors d'une manœuvre de remontée rapide
- 3Densité de boue insuffisante
- 4Perte de circulation et baisse de la colonne de boue
- 5Traversée d'une formation à surpression inattendue
Cours écrit
Les deux conditions nécessaires à l'apparition d'un kick
Un fluide de formation ne pénètre dans le puits que si deux conditions sont réunies : que la pression de fond (Bottom Hole Pressure) devienne inférieure à la pression de formation, et que la couche soit suffisamment perméable pour que le fluide se déplace. Le contrôle primaire (Primary Well Control) signifie que la pression hydrostatique de la boue reste supérieure à la pression de formation à tout moment. Par conséquent, chaque cause de Kick est en réalité un moyen de réduire la pression de fond, ou une surprise due à une pression de formation supérieure à celle prévue.
BHP (static) = 0.052 × MW × TVD
BHP (circulating) = 0.052 × MW × TVD + APL
Première cause : Oubli de faire le plein du puits lors de la sortie des tiges
Lorsque nous retirons les tiges du puits, le volume d'acier correspondant en sort, ce qui fait baisser le niveau de boue si nous ne le compensons pas. Chaque pied de baisse du niveau de boue réduit la pression hydrostatique au fond. C'est pourquoi nous effectuons les manœuvres en utilisant le bac de manœuvre (trip tank) et en comparant le volume réellement absorbé par le puits au volume théorique calculé sur la fiche de manœuvre (trip sheet).
Exemple de calcul : on remonte à sec 10 longueurs (Stands) de tiges de 5 in (une longueur ou Stand fait environ 93 ft, soit 930 ft). Le déplacement acier est d'environ 0,0071 bbl/ft, donc le volume à ajouter pour remplir le puits est de 930 × 0,0071 ≈ 6,6 bbl. Sans remplissage : la capacité du tubage (Casing) de 9-5/8 in est de 0,0732 bbl/ft et les tiges restantes occupent 0,0071 bbl/ft, le niveau baisse donc de 6,6 ÷ (0,0732 − 0,0071) = 6,6 ÷ 0,0661 ≈ 100 ft. Avec une boue à 10 ppg, la perte de pression est de 0,052 × 10 × 100 = 52 psi. Ce chiffre à lui seul peut suffire à déclencher une venue (Kick) si la surpression de boue (Overbalance) est faible.
Deuxième cause : Le pistonnage (swabbing)
Si nous remontons les tiges trop rapidement, le BHA agit comme un piston dans un cylindre : il aspire la boue sous lui vers le haut et réduit instantanément la pression au fond, permettant aux fluides de formation d'entrer dans le trou. Le risque augmente avec un trépan colmaté (Balled Bit), un espace annulaire étroit entre les outils et la paroi du puits, ainsi qu'une viscosité et une résistance de gel (Gel Strength) élevées de la boue. Son signe principal : le puits prend moins de boue que ce qui est calculé sur la feuille de manœuvre. À l'inverse, l'effet de piston descendant (Surging) lors de la descente rapide des tiges augmente la pression et peut fracturer une formation fragile, provoquant des pertes qui, à leur tour, peuvent mener à un Kick.
Troisième cause : Densité de boue insuffisante
La densité de la boue peut s'avérer trop faible pour plusieurs raisons : la traversée d'une formation à pression anormale non prévue par le programme de forage, la dilution de la boue par de l'eau en surface, la sédimentation de la baryte (barite sag) dans les sections inclinées, ou la contamination de la boue par du gaz et de l'eau. Une boue polluée au gaz (gas-cut mud) paraît très légère en surface car le gaz se détend près de la tête de puits, mais la baisse de pression au fond reste généralement faible. Néanmoins, nous la traitons toujours comme une alerte : nous surveillons les bassins et contrôlons le puits.
Quatrième cause : Pertes de circulation
Si une formation fragile ou fissurée absorbe la boue, le niveau de boue dans le puits baisse, réduisant la pression hydrostatique sur toutes les formations ouvertes. Une autre formation sus-jacente à plus haute pression risque alors de s'écouler. Par conséquent, en cas de pertes totales, nous faisons l'appoint du puits par le haut avec le fluide disponible le plus léger, comme de l'eau, et nous enregistrons le volume, car un puits partiellement rempli vaut mieux qu'un puits dont on ignore le niveau de boue.
Cinquième cause : Arrêt des pompes et perte de la perte de charge par frottement
Pendant la circulation, la perte de charge par frottement de la boue dans l'espace annulaire (annulus), également appelée APL, s'ajoute à la pression hydrostatique. Le total est exprimé par l'ECD. Lorsque les pompes s'arrêtent pour faire une connexion, cette composante disparaît.
Exemple de calcul : un puits à une profondeur verticale de 10 000 ft avec une boue à 10 ppg : pression hydrostatique 0,052 × 10 × 10 000 = 5 200 psi, pertes de charge annulaires de 200 psi, donc pression au fond en circulation 5 400 psi. Si la pression de formation est de 5 300 psi, le puits est stable tant que les pompes tournent ; mais à l'arrêt, la pression au fond devient 5 200 psi, soit 100 psi de moins que 5 300 psi, et un débit apparaît à chaque ajout de tige. C'est ce qu'on appelle le gaz de connexion ou venue de connexion (Kick) ; le remède est d'augmenter la densité de boue, et non de compter sur l'ECD.
Autres causes à ne pas négliger
- Le gaz peu profond (Shallow Gas) rencontré avant la pose du BOP, où le temps de réaction est extrêmement court.
- La phase de prise du ciment : le laitier perd sa capacité à transmettre l'intégralité de la pression hydrostatique pendant sa transition vers l'état solide.
- Le forage à proximité d'un puits voisin en production ou surpressuré.
- En forage en mer, la déconnexion du Riser supprime la colonne de boue située entre la plate-forme et le fond marin.
Résumé
- Une venue (Kick) nécessite une pression de fond inférieure à la pression de formation et une couche perméable.
- Le défaut de remplissage du puits et le pistonnage vers le haut (Swabbing) sont les causes les plus fréquentes en manœuvre, le suivi de manœuvre étant l'outil clé de leur détection.
- Une boue trop légère et des pertes de circulation réduisent directement la pression hydrostatique.
- Ne comptez pas sur l'ECD pour maintenir l'équilibre : à l'arrêt des pompes, les pertes de charge annulaire s'annulent.
Les chiffres et exemples présentés dans ce cours sont à visée pédagogique. En opérations réelles, suivez les procédures de votre entreprise et les instructions de votre centre de formation agréé.
Testez vos connaissances
Glossaire du cours
Petit bac gradué de précision permettant de mesurer le volume de boue absorbé ou restitué par le puits pendant les manœuvres.
Tableau comparant le volume de remplissage théorique au volume réel mesuré pour chaque longueur de tiges manœuvrée.
Densité de boue équivalente à la pression de fond pendant la circulation, combinant la pression hydrostatique et les pertes de charge dans l'espace annulaire (Annulus).
Boue contenant des bulles de gaz incorporées, ce qui réduit sa densité mesurée en surface.
Pression exercée par une colonne de fluide statique, fonction de sa masse volumique (densité) et de sa hauteur verticale.
Intrusion de fluides de formation dans le puits lorsque la pression de fond devient inférieure à la pression de pore.
Chute de pression au fond du puits causée par une remontée trop rapide de la garniture.