Migration du gaz dans un puits fermé
Résumé de la leçon
Une bulle de gaz qui monte dans un puits fermé transporte sa pression avec elle, augmentant les pressions en surface et au fond. Nous apprenons à lire la tendance et quand utiliser la méthode volumétrique. Migration du gaz contrôle de puits IWCF
Cette leçon fait partie du parcours Contrôle de puits, et dure 11:22 minutes. Regardez d'abord la vidéo, puis passez en revue les points clés et testez vos connaissances avec les questions en bas.
Points clés
- 1Dans un puits fermé, le gaz ne se détend pas, donc la pression augmente dans tout le puits
- 2L'augmentation simultanée de la SIDPP et de la SICP au fil du temps est un signe de migration
- 3Méthode volumétrique : on purge un volume calculé de boue pour maintenir la pression de fond constante
- 4Ne laissez jamais un puits fermé sans surveillance
Cours écrit
Qu'arrive-t-il à une bulle de gaz dans un puits fermé ?
Le gaz est beaucoup plus léger que la boue, il monte donc dans l'Annulus même si le puits est fermé et les pompes arrêtées. C'est la migration du gaz (Gas Migration). Dans un puits ouvert, le gaz se détend en montant car la pression environnante diminue. Mais dans un puits fermé rempli d'une boue quasi incompressible, le gaz ne trouve pas d'espace pour se détendre. Selon la loi de Boyle (Boyle's Law), si le volume ne change pas et que la température ne varie pas beaucoup, la pression reste constante. Autrement dit, la bulle transporte la pression de fond avec laquelle elle est entrée et monte avec elle vers le haut.
Le résultat est que la pression augmente en chaque point du puits : la colonne de boue sous la bulle s'allonge, ajoutant son poids à la pression de la bulle sur le fond et sur le sabot du Tubage, tandis que la colonne de boue au-dessus raccourcit, faisant monter la pression en surface.
P(surface) ≈ P(bubble) − 0.052 × MW × depth of bubble
P(bottom) ≈ P(bubble) + 0.052 × MW × (TVD − depth of bubble)
Exemple calculé : Un puits d'une profondeur verticale 10 000 ft avec une boue de 10 ppg, et une pression de formation de 5 720 psi (soit SIDPP = 520 psi). Une petite bulle entre et le puits est fermé ; en négligeant la longueur de la bulle elle-même : si elle monte à 5 000 ft sans se détendre, sa pression reste 5 720 psi. La pression au fond devient 5 720 + 0,052 × 10 × 5 000 = 5 720 + 2 600 = 8 320 psi, et la pression en surface 5 720 − 2 600 = 3 120 psi. Une pression de cette ampleur fracturerait probablement la formation au sabot du Tubage avant que la bulle n'atteigne la surface. C'est un cas théorique extrême, mais il explique pourquoi on ne laisse pas un puits fermé sans surveillance.
Comment savoir que le gaz migre ?
Le signe principal est l'augmentation de la SIDPP et de la SICP ensemble et d'environ la même valeur au fil du temps après qu'elles se soient stabilisées suite à la fermeture. Nous enregistrons les pressions à intervalles réguliers, car la tendance est plus importante qu'une lecture unique. La vitesse de remontée du gaz peut être estimée à partir du taux d'augmentation de la pression.
Migration rate (ft/hr) ≈ Pressure rise (psi/hr) ÷ Mud gradient (psi/ft)
Exemple calculé : La SICP a augmenté de 100 psi en une heure, et la boue est de 10 ppg soit 0,52 psi/ft. La vitesse de migration approximative est 100 ÷ 0,52 ≈ 192 ft/hr.
La vitesse varie beaucoup selon le type de boue, sa viscosité et l'inclinaison du puits. Dans une boue à l'huile, une partie du gaz se dissout sous pression, donc la migration n'apparaît pas avec la même clarté, puis le gaz sort soudainement de la solution près de la surface, ce qui nécessite une prudence accrue.
Quand avons-nous besoin de la méthode volumétrique ?
La meilleure solution est de circuler et d'évacuer le gaz par les méthodes de contrôle habituelles. Mais parfois, la circulation est impossible : tiges hors du puits, outil bouché, tiges loin du fond au-dessus de la Venue, ou panne de pompes. Ici, nous utilisons la méthode volumétrique (Volumetric Method) : nous permettons au gaz de se détendre de manière calculée en purgeant de la boue par la Duse, tout en maintenant la pression de fond constante et supérieure à la pression de formation avec une marge de sécurité.
Étapes de la méthode volumétrique
1. Choisir une marge de sécurité (Safety Margin) et une augmentation de travail (Working Pressure), par exemple 100 psi pour chacune.
2. Calculer le volume de boue équivalent à l'augmentation de travail dans l'Annulus.
3. Laisser la pression du Tubage monter de la valeur de la marge de sécurité et de l'augmentation de travail cumulées.
4. Purger lentement la boue par la Duse en maintenant la pression du Tubage constante jusqu'à recueillir dans le bac de manœuvre le volume calculé.
5. Fermer et laisser la pression monter d'une autre augmentation de travail, et répéter jusqu'à ce que le gaz atteigne la surface, puis commencer la phase de Lubrication pour l'évacuer et le remplacer par de la boue.
V (bbl) = Pw (psi) × Annular capacity (bbl/ft) ÷ Mud gradient (psi/ft)
Exemple calculé : L'Annulus entre un trou de 8-1/2 in et des tiges de 5 in a une capacité de (8,5² − 5²) ÷ 1 029,4 = 47,25 ÷ 1 029,4 ≈ 0,0459 bbl/ft. Pour une augmentation de travail de 100 psi et une boue de 0,52 psi/ft : V = 100 × 0,0459 ÷ 0,52 ≈ 8,8 bbl. C'est-à-dire qu'à chaque cycle, on ne purge que 8,8 bbl environ tout en maintenant la pression du Tubage constante.
Erreurs courantes
- Purger de la boue sans calcul pour « soulager » la pression : chaque baril qui sort sans calcul diminue la pression de fond, ce qui provoque une deuxième Venue.
- Laisser la pression monter sans limite : cela peut fracturer la formation au sabot, transformant la situation en éruption souterraine (Underground Blowout).
- Se fier à une seule lecture : nous avons besoin d'un relevé chronologique des pressions et des volumes.
Si les tiges sont dans le puits sans clapet anti-retour, il est préférable de se fier à la SIDPP : on purge par la Duse de sorte que la pression des tiges reste constante à sa valeur d'origine plus la marge de sécurité.
Résumé
- Dans un puits fermé, le gaz monte en transportant sa pression, donc les pressions en surface, au fond et au sabot augmentent ensemble.
- L'augmentation simultanée de la SIDPP et de la SICP avec le temps est un signe de migration, et le taux d'augmentation donne une vitesse approximative.
- Si la circulation est impossible, on utilise la méthode volumétrique : purger un volume calculé tout en maintenant la pression de fond constante.
- On ne purge pas sans calcul, et on ne laisse pas la pression monter sans limite.
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
Le produit de la pression par le volume est constant pour une quantité de gaz donnée à température constante.
Pomper de la boue dans le puits et purger le gaz par étapes après qu'il a atteint la surface.
Écoulement non contrôlé d'une couche à une autre à l'intérieur du puits.
Pression mesurée dans le train de tiges après fermeture du puits, servant à calculer la pression de formation et la densité de boue de contrôle (KMW).
Pression mesurée dans l'annulus après fermeture, directement influencée par la nature et le volume de l'influx (venue).
Remontée d'un bouchon de gaz dans un puits fermé, maintenant sa pression d'origine sans pouvoir se détendre.
Purge d'un volume calculé de boue pour maintenir une pression de fond constante pendant la migration du gaz.