Gisements de roches, de minerais carbonifères
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Item Etude numérique du comportement du fluide de forage dans les conditions HTHP (haute température, haute pression)(Universite M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Hydrocarbures et de la Chimie, 2024) Messaoud, Nadia; Hadjadj, Ahmed(Directeur de thèse)En réponse à la demande croissante d’énergie, l’exploration et l’extraction de pétrole sont désormais réalisées dans des conditions critiques de haute pression et de haute température (HPHT). Ce contexte a renforcé la nécessité de comprendre comment les fluides de forage réagissent à ces environnements exigeants. Cette thèse examine les réponses des fluides de forage à ces conditions extrêmes, en mettant particulièrement l’accent sur les comportements rhéologiques et le problème de sédimentation de la barite. De plus, la recherche explore comment ils peuvent influencer numériquement les paramètres de l’écoulement annulaire de forage à l’aide d’un logiciel CFD. L’étude met en lumière le comportement pseudoplastique des boues à base d’eau en réponse à l’augmentation de la température, soulignant l’importance d’un contrôle précis et d’une gestion des fluides de forage dans ces circonstances. Il s’avère que le modèle d’ Herschel-Bulkley offre une meilleure prédiction du comportement rhéologique, en particulier en ce qui concerne les variations du taux de cisaillement. L’équation d’Arrhenius offre un modèle utile pour prévoir les changements de viscosité dus à la température. Le plus de cette thèse est que le modèle Harper, initialement élaboré pour la technologie alimentaire, a été examiné et validé dans le cadre de cette étude, démontrant ainsi sa capacité à prédire de manière précise les effets combinés du taux de cisaillement et de la température. Aussi, notre investigation expérimentale révèle que l’élévation de la température entraîne une augmentation de la sédimentation de la barite dans les fluides de forage à base de biopolymères. La sédimentation augmente significativement à des températures élevées en raison de la dégradation des polymères. En revanche, pour les systèmes de fluides HPHT, la sédimentation reste dans la fenêtre de sécurité, démontrant la stabilité thermique de ces systèmes. Enfin, cette étude explore l’impact des propriétés rhéologiques des fluides de forage à différentes pressions et températures sur les pertes de pression annulaire et les profils de vitesse dans le contexte de l’écoulement annulaire. Des simulations de la Dynamique des Fluides Numériques ont été réalisées pour analyser l’écoulement des fluides en régime turbulent et laminaire. Les comparaisons entre les résultats numériques et expérimentaux de la bibliographie ont montré une bonne concordance. Les résultats révèlent une réduction des pertes de pression dans les deux régimes avec l’augmentation de la température à pression constante, tandis que la pression a l’effet inverse à température constante. Cependant, l’effet de la température est prédominant. De plus, une transition plus précoce de l’écoulement laminaire à turbulent est observée avec l’augmentation de la température. Les effets de la température sont plus prononcés dans les espaces annulaires concentriques à grand rapport de diamètre, tandis qu’ils diminuent dans les espaces annulaires excentriquesItem Etude du phénomène de vibration dans le train des tiges pour l’amélioration des performances de forages des puits pétroliers(Universite de Boumerdes : Faculté des hydrocarbures et de la chimie, 2022) Boukredera, Farouk Said; Hadjadj, Ahmed(Directeur de thèse)La réussite d’un forage des puits de pétrole et de gaz repose presque entièrement sur le bon mouvement du train des tiges. Ces derniers font constamment face à des phénomènes de vibrations de types axial (bit bounce), torsionel (stick slip) et latéral (whirl) causant de multiples problèmes tels que la dégradation de l’outil de forage, la réduction de la qualité des parois des puits et du ROP, ce qui va nuire considérablement à la performance de forage surtout en termes de temps non productif (NPT : Non Productive Time). La maitrise du phénomène de vibration ne peut être que bénéfique pour le travail et la durée de vie du train des tiges de forage. Généralement, les sociétés des services et les opérationnels de forage remédient à ces problèmes en optant par des pratiques de terrain quand c’est possible, tels que l’augmentation du RPM (Révolution Per Minute), la réduction du WOB (Weight On Bit) et du ROP (Rate Of Penetration). Dans le cadre de ce travail de thèse de doctorat, on s’intéresse à la modélisation du phénomène de vibration dans le but de prévenir des complications pratiques tels que les cassures, l’usure, et l’amélioration des performances du forage en entier. On procédera par une approche pratique, ensuite un calcul analytique puis on utilisera des méthodes numériques plus raffinées pour une meilleure approche de la problématique dont les données seront prises dans des situations réelles de forage pétrolier et gazier dans les différents champs pétroliers et gaziers AlgériensItem Etude numérique de divers paramètres liés au fluide de forage dans les puits verticaux et déviés(2022) Belimane, Zakarya; Hadjadj, Ahmed(Directeur de thèse)Pendant les opérations de forage directionnel, la section annulaire peut être transformée en différentes géométries compliquées telles que celles : excentrique, elliptique, partiellement-obturée ainsi que de forme arbitraire, ce qui présente des problèmes supplémentaires pendant la modélisation des écoulements de fluide de forage. L'objectif de cette thèse est de présenter un modèle numérique pour étudier les fluides non-Newtoniens s'écoulant à travers ces géométries annulaires compliquées. De plus, les effets des différents paramètres rhéologiques, géométriques et opérationnels ainsi que les anomalies géométriques sur les paramètres d'écoulement de forage, à savoir : les pertes de charge, la vitesse, la viscosité et les contraintes de cisaillement, sont discutés. Les coordonnées non-orthogonales et curvilignes ont été utilisées pour générer un maillage elliptique qui transforme la section annulaire irrégulière et compliquée en un rectangle simple où les équations d'écoulement peuvent être discrétisées en utilisant la méthode des différences finies puis résolues numériquement. En outre, le logiciel commercial (Ansys Fluent 19R3) a été utilisé pour soutenir les résultats du modèle numérique. Afin d'améliorer l'efficacité du processus de forage, le nettoyage du trou doit être optimisé en fournissant une contrainte de cisaillement agissant sur la surface du dépôt suffisante. En même temps, la pression du fond du trou doit être maintenue dans la fenêtre de boue. Ces exigences rendent le processus de forage très difficile. Par conséquent, l'optimisation des paramètres de forage est cruciale pour assurer un nettoyage efficace du trou, maintenir la pression dans les limites de sécurité et minimiser le NPT. ? cette fin, en combinant les résultats du modèle numérique avec des algorithmes d'apprentissage automatique, à savoir les forêts aléatoires et les réseaux de neurones artificiels, des modèles d'intelligence artificielle ont été développés. Ensuite, ils ont été utilisés pour déterminer les vitesses de manœuvre admissibles, le management de l'ECD dans la marge de sécurité ainsi que l'estimation de la contrainte de cisaillement moyenne sur la surface du dépôt. Les résultats ont montré que les simulations numériques et ceux des modèles d'apprentissage automatique sont des outils puissants pour résoudre les problèmes des écoulements de fluide de forage à travers l'espace annulaire