Gisements de roches, de minerais carbonifères

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 excentriques

L’une des tendances du développement de la technologie de forage est d’atteindre les objectifs fixés à moindre coût et dans les meilleures conditions de sécurité. A travers l’ensemble des gisements pétroliers mondiaux, environ 60 % du prix total d’un forage est fonction de la durée de réalisation de ce dernier. N ous présentons dans notre travail une approche d’optimisation des paramètres mécaniques de forage, principalement le poids appliqué sur l’outil et la vitesse de rotation. Les modèles d’optimisation proposés se basent sur des modèles de régression non linéaire, permettant la correction des paramètres en fonction de la nature des formations traversées afin de maximiser la vitesse d’avancement et la durée de vie de la structure de coupe. Une application du modèle a été réalisée sur les puits suivant : MDz-567, MZLN-9, OMLz-643 et IRLE-2 situés dans différents champs pétroliers Algériens. Les résultats obtenus montrent des possibilités de gain, qui sont non négligeables, de l’ordre de 10-30 % sur le prix total de forage

Gisements de roches, de minerais carbonifères

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