Mud Logging Hicham et Issam

RRppuubblliiqquuee aallggrriieennnnee ddmmooccrraattiiqquuee eett ppooppuullaaiirree

UNIVERSITE KASDI MERBAH OUARGLA -

Facult des sciences de la nature et de la vie et des sciences de la terre et de lunivers

Dpartement des Sciences de la Terre et de lUnivers.ono

UUNNIIVVEERRSSIITTEE KKAASSDDIIMMEERRBBAAHH--OOUUAARRGGLLAA

Mmoire de fin dtude

En Vue De Lobtention Du Diplme Master en Gologie ptrolire

Option : Gologie ptrolire

THME

Prpar par :Rahmouni HichamFentiz Issam

Soutenu le: 26/06/2012

Devant le jury :

Prsident : SAHRI Leila MAA Universit dOuargla

Examinateur : GHOUGALLI Maamar MAB Universit dOuargla

Examinateur : CHRIF Amine MAB Universit dOuargla

Promoteur : DJIDEL Mohamed MCA Universit dOuargla

Anne Universitaire : 2011/2012

MUD-LOGGING MTIR DE GOSCIENCE

Sommaire

LISTE DES SIGNLES

LISTE DES FIGURES

RSUM

INTRODUCTION GNRALE

CHARITRE I GNRALITS SUR LES HYDROCARBURES

Introduction

II.. OOrriiggiinneess ddee llaa mmaattiirree oorrggaanniiqquuee........IIII.. PPrrsseerrvvaattiioonn ddee llaa mmaattiirree oorrggaanniiqquuee......III. Migration et pigeage des hydrocarbures ..

IIVV..LLeexxpplloorraattiioonn eett lleexxppllooiittaattiioonn.... VV.. LLeexxpplloorraattiioonn eett lleexxppllooiittaattiioonn ....VVII.. DDffiinniittiioonn ddee ffoorraaggee....

VI.1. Fonctionde levage VI.1.1. Le mouflage.

VI.1.2. Le matriel de manuvre ..VI.1.3. Le treuil de forage...VI.2. Fonction de rotation. VI.3. Fonction pompageVI.3.1. Pompe boue ..

IV.3.2. Les tamis vibrants .....VI.3.3.Les bacs a boue

VI.4. SYSTME DE SCURIT DU PUITS..

VI.4.1. Le Blow Out Preventer (obturateurs) ou BOP .VI.4.2. Choke Manifold.

VI.5. LA BOUE DE FORAGE VI.5.1. Les principaux rles de la boue sont.VI.5.2. Les caractristiques de la boue VI.5.3. Les principaux types de boue ..VI. 5.4. Circuit ferm de la boue

CHARITRE II MUD LOGGING RLE ET INTRT

II.. DDffiinniittiioonn ddee mmuudd llooggggiinngg...... ..I.1. Historique de mud logging .I.2. Mudlogging quactivit ..

I.2.1. Contrle gologique et la surveillance des diffrentes phases de forage .

I.2.2. Paramtres de forage et de la boue .

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I.2.2. Paramtres de forage et de la boue . I.2.3. Systme de gaz

LA CABINE GEOLOGIQUE.II.

II.1. DEFINITION ...Le rle de la cabine dans la prservation denvironnement ..

PPEERRSSOONNNNEELL DDEE LLUUNNIITT MMUUDD LLOOGGGGIINNGG ..IIIIII.. IIIIII..11.. llee cchheeff ddee ccaabbiinnee ((uunniittee mmaannaaggeerr)) ....

En cours de linstallation ..a.En cours de forage, la manuvre et autres oprations spciales.. b.

IIIIII..22.. LLiinnggnniieeuurr DDAATTAA......III.3. Le mudlogger ..

Les tches du gologue de chantier (Well site geologist) Mud logging data ..IV.

IV.1. PARAMETRES MESURE OU CALCULER AUX OURS DE

FORAGE ..

IV.2. LE SYSTME D'ACQUISITION DES DONNES

La liaison Capteur / Cabine.a.

Entre des donnes .... b.

Larchitecture du rseau....c.

Le stockage des donnes ....d.

CHARITRE III MUD LOGGING MTHODES ET QUIPMENTS

Les capteurs de mud logging .I.

I.I. Principe et installation des capteurs ..

I.I.1. Capteur de pression hydraulique

I.I.2. Poids au crochet. Poids sur l'outil ....I.I.3. Les capteurs de proximit inductifs de non contact..I.I.4. Capteur de densit de la boue .I.I.5. Capteur de temprature de la boue.I.I.6. Capteur de conductivit de la boue..I.I.7. Capteur de Dbit entre et sortie ..

I.I.7.1. Dbit entre .

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I.I.7.2. Dbit de sortie .Dtermination de gaz de formation ...... II.

II.1. Le dgazeur .

II.2. Le systme daspiration ou pompage (vacuume systme)

II.3. Dtecteurs des gaz..

II.3.1. Le dtecteur ionisation de flamme (FID) . II.3.2. Les dtecteurs conductivit thermique et combustion catalytique .

II.4. L'analyseur chromatographique ...II.5. Dtection de H2S.. II.6. dtection de CO2.. II.7. Les principaux types des gazes dtects..

a) Gaz librs (cuttings gaz) . b) Gaz de formation (Pform > Phydr). c) Cas des fissures et des fractures .. d) Bouchon dajout de tige (gaz connexion) e) Bouchon de reprise de forage (BRF)

LES MESURES SUR LES DBLAIS III.

III.1. matrielles traitement des cuttings.

III.2. Le pas dchantillonnage

III.3. Collection des chantillons

III.4. Lavage, Tamisage et Schage des chantillons ..

III.5. Identification et description ..

Examen de la composition des cuttings Produits chimiques et leurs utilisations

Exemples de tests chimiques .

III.6. Dtermination de la fluorescence

Fluorescence directe... Fluorescence indirecte

III.7. Calcimtrie ..

III.7.1. Principe III.7.2. Mode demploi

Le Carottage ...IV.

Le master log ..V.

La corrlation..VI.

Final Well Report ..VII.VII.1. Dossier Doc ..

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VII.2. Dossier Excel ...VII.3. Dossier Wellwizard ..

Etude pratique

Incidents1 puits OELE-1

Gnralits sur le puits I.

Les problmes prvus pendant le forage II.

Etat et oprations avant lincident . III.

Description dvnement .IV.

CONCLUSION..V.

Incidents2 puits NHN-4

Gnralits sur le puits. I.

Chrono des vnements.. II.

CONCLUSIONS ET RECOMMANDATIONS .III.

Conclusion

Annexe

Bibliographie

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666769

70

Partie 01 : Etude bibliographique Chapitre 01 : gnralits sur les hydrocarbures

Master Gologie Ptrolire .2012. Page 2

Introduction

Lhistoire du p trole commena, il y a plusieurs dizaines ,voire, des centaines de millions dannes, avec la mort d organismes, qui, une fois , enfouis et accumul s, donneront dans des conditions bien particuli res ; la naissance aux hydrocarbures. Donc, cette

accumulation, est une formation, qui est un phnomne tout fait exceptionnel.

Les r serves actuelles sont le r sultat d une s rie de longs processus successifs : accumulation de mati re organique, pr servation, enfouissement et s dimentation, puis

formation de p trole ou de gaz et migration. Au cours , de cette longue histoire, les

composs ont subi de multiples transformations physiques et chimiques.

L tude traitera, l aspect g ologique, m me si, l exploration et l exploitation se ront abordes avant. Partons, donc la dcouverte de lor noir

OORRIIGGIINNEESS DDEE LLAA MMAATTIIRREE OORRGGAANNIIQQUUEE ::II..

La matire organique est issue des tres vivants: tous les vgtaux et les animaux sont

construits avec un ensemble de molcules principalement base de carbone, dazote et doxygne. A la surface de la Terre, la biomasse vgtale reprsente plus de 90% de la biomasse totale : le rle de la photosynthse, chez les vgtaux est essentiel dans le cycle

du carbone.

Cest le phytoplancton qui est llment majeur de concentration du carbone dans les ocans.

Pollens, spores, algues, sont autant de constituants que lon trouve dans les ptroles. De leur ct, les plantes continentales produisent aussi la cellulose et la lignine.

Issue de diverses molcules plus ou moins complexes (lipides, protides, glucides, mais

aussi chlorophylle), la matire organique est trs diversifie et trs fragile.

Pour aboutir la formation dhydrocarbures, elle devra donc trouver un milieu idal, o la dgradation sera limite, pour que laccumulation et la sdimentation puissent avoir lieu.



PPRRSSEERRVVAATTIIOONN DDEE LLAA MMAATTIIRREE OORRGGAANNIIQQUUEE ::IIII..

Le milieu doit d abord contenir beaucoup de mati re organique : plus il y aura de production, plus les chances de pr servation seront grandes. Dans les oc ans, le plancton

ne vit que dans la premi re centaine de m tres de la tranche d eau. Au del , il n y a plus assez de lumi re pour que la photosynth se ait lieu. Pour s dimenter, la mati re

organique doit atteindre le fond de la mer afin dtre enfouie et prserve.

Elle doit tout d abord chapper lactivit bact rienne, qui recycle la plupart des organismes dans la cha ne alimentaire. Or, les bact ries et les microorganismes sont

prsents dans les eaux, mais aussi dans les premiers 10 cm de sdiments.

Seules quelques mol cules miracules atteignent ce stade dans un oc an. Heueusement

certains milieux sont bien plus favorables la prservation de la matire organique :

les milieux anoxiques (tr s peu d oxygne dissous), dans lesquels les tissus animaux et les produits organiques sont l abri des bact ries, quasi-inexistantes : un exemple actuel est la Mer Noire

les milieux o le taux de s dimentation est fort : les s diments s accumulent trs vite, protgeant ainsi la matire organique enfouie.

Enfin, les roches dans lesquelles s accumule la mati re organique doivent tre le plus impermables possible, donc de porosit faible : les argiles sont de bons candidats (roches

trs fines) alors que les gr s ne pr serveront pas la mati re organique (porosit trop

grande).

On appelle roche mre une roche fine qui, ayant accumul de la mati re organique, est

susceptible de g nrer des hydrocarbures. La mati re organique insoluble de la roche

mre est nomme krogne(Djarir,2007).

MMAATTUURRAATTIIOONN DDEE LLAA MMAATTIIRREE OORRGGAANNIIQQUUEE ::IIIIII..

Selon son origine continentale, marine, ou lacustre, le k rogne ne poss de pas la

mme composition. Cependant, une fois dans la roche m re, il subira le mme sort quelle

que soit sa provenance : enfouissement et maturation, en 3 tapes :

La diagen se : Il s agit des premi res d compositions pr coces ou la premi re



tape de la transformation du k rogne, faible temprature (moins de 60C). Les

krognes perdent essentiellement de l eau et du gaz carbonique. Par ailleurs, des bactries sp ciales, dites arch obactries, forment dans cette tranche de

profondeur une partie du gaz naturel.

La catagense : Cette seconde tape correspond des profondeurs sup rieures et des temp ratures de l ordre de 60 120C. : il y a craquage thermique . Les composs se scindent en mol cules de plus en plus petites au fur et mesure de

lenfouissement. La formation de ptrole proprement dit a lieu ce moment, dans les conditions dites de la fentre huile .

La mtagense : est la phase ultime de l volution dun krogne. Cest le stade de la formation du gaz sec (mthane), par craquage du p trole. On parle de fentre

gaz , situe partir de 3000 mtres de profondeur.

Les hydrocarbures sont ainsi form s, au terme de l intervention des deux principaux facteurs : la temp rature et le temps. Mais , ce stade, ils ne pr sentent aucun int rt

direct puisquils restent rpartis dans la roche mre (Djarir, 2007).

NB : Le charbon r sulte de l accumulation de mati re organique continentale, dans des milieux particuliers tels que les deltas. S ils sont pr servs et enfouis, les restes de plantes terrestres subissent les m mes tapes de maturation que leurs homologues marins. La

matire ainsi accumule et transforme ne migre pas, mais forme des couches gologiques

parfois paisses, exploite par lhomme.

MIGRATION ET PIGEAGE DES HYDROCARBURES :IV.

Pour constituer une mati re premire intressante exploiter, les hydrocarbures doivent

migrer et se concentrer dans un r servoir. La roche qui va les accueillir sera poreuse et

permable, contrairement la roche mre : on parle de roche rservoir.

La migration seffectue en plusieurs tapes :

La compaction provoque un d placement des fluides dans la roche m re. Il y a alors expulsion de l eau puis des huiles depuis la roche m re vers un drain, qui conduira les hydrocarbures vers un rservoir : cest la migration primaire.

La migration secondaire dsigne le d placement dans le drain vers la roche



rservoir, jusqu trouver un pige, c est--dire une roche couverture imperm able qui bloquera la progression des hydrocarbures. Les vaporites ou les argiles

constituent de bons piges par leur tanchit.

Il existe diffrents types de pi ges, lis au dynamisme et lhistoire structurale du bassin dans lequel se sont form s les hydrocarbures : plis, failles, discordances peuvent faire

laffaire, et souvent plusieurs facteurs se combinent favorablement.

La formation et l accumulation tant acheves, cest plusieurs millions d annes plus tard que commence le travail du gologue et du ptrolier.

LLEEXXPPLLOORRAATTIIOONN EETT LLEEXXPPLLOOIITTAATTIIOONN ::VV..Les groupes industriels consacrent une partie de leur budget lexploration, cest dire la recherche partout sur la Terre de bassins susceptibles d avoir g nr et accumul des hydrocarbures. Les g ologues tentent de reconstituer l histoire structurale et thermique dun bassin, afin de comprendre au mieux son volution, et de savoir s il y a eu une production intressante ou pas. Il ne s agit plus aujourd hui de forer n importe o pour trouver du ptrole.

Avant toute exploitation, toutes les tapes de recherche doivent avoir port leurs fruits. Il

faut galement savoir valuer l extension du gisement potentiel. A l aide de diff rents outils gophysiques et gochimiques, le gologue va tre capable de dire sil y a du ptrole ou du gaz plusieurs milliers de mtres sous nos pieds.

La sismique est un outil co uramment utilise en mer comme en terre : Un signal sonore est envoy partir de la surface, puis r ceptionn. Selon le profil obtenu, on

est en mesure de connatre la nature des roches sur plusieurs kilomtres.

Si, la d cision est prise de faire un forage de prospection, les diagraphies (outils lectriques notamment) permettent d estimer plus pr cisment les roches traverses. Ce type dexploration est trs coteux.

Des analyses gochimiques renseignent le g ologue sur la maturation de la ro che (Est-ce que le ptrole a eu le temps de se former ?).

Si un r servoir ptrolier ou gazeux s avre intressant exploiter, l industriel commence son travail. La localisation g ographique du gisement (en mer ou sur le continent) fera



intervenir des techniques diffrentes.

DDffiinniittiioonn ddee ffoorraaggee ::VVII..

Forage signifie pour faire un trou afin d obtenir l accs la sous-surface de la terre. Plusieurs techniques ont t d veloppes pour prouver l existence des hydrocarbures sous surface sur terre, mais le forage toujours la seule technique qui peut 100% confirmer

lexistence des hydrocarbures ainsi que confirmer les hypoth ses faites par les tudes gologiques et g ophysiques. G nralement il y a deux types de forage : exploration et

dveloppement.des puits exploratoires ou d valuation sont vis s pour d terminer

lampleur de rservoir, tandis que des puits de production ou de d veloppement sont fait afin d extraire des hydrocarbures. R alise l aide d un appareil de forage, qui est bas sur l'utilisation des tr pans dents type tric ne ou des tr pans monoblocs comme les

outils diamant ou PDC, sur lesquels on applique une force procur e par un poids tout en

les entranant en rotation(Fig.I.1).



1. Moufle fix

2. Catline Boom and Hoist Line

3. Cable de forage

4. Passerelle dacrochage

5. Moufle mobile

6. Top Drive

7. Mat

8. Tige de forage

9. Doghouse

10. BOP

11. Water Tank

12. Electric Cable Tray

13. Engine Generator Sets

14. Fuel Tank

15. Electrical Control House

16. Pompes boue

17. Bulk Mud Component Tanks

18. Bacs boue

19. Bourbier

20. digaseur

21. amis

22. Choke Manifold

23. Plan incliner

24. Pipe Racks

25. Accumulator

26. Plancher

27. Tray

28. La base

29. Crocher

30. Table de rotation

Fig.I.1 : Appareil de forage

Un appareil de forage est compos d un ensemble d quipements qui assurent ces diffrents fonctions tel que :

La fonction levage

La fonction rotation



La fonction pompage

Ensemble de scurit

VI.1. Fonctionde levage :

VI.1.1. Le mouflage

Est un moyen de d multiplication des efforts simple utilis sur les appareils de forage

pour lever de lourdes charges.

A- Le moufle mobile et le crochet :

En cours de forage, le moufle mobile et le crochet supportent des charges presque

identiques.

B- Le moufle fixe :

Le moufle fixe poss de une poulie de plus que le moufle mobile, n cessaire pour le

passage, en ses deux extrmits, du brin actif et du brin mort.

C- Les poulies :

La forme de leurs gorges et leurs diamtres dpendent de la grosseur des cbles.

D- Le cble :

C'est un lment essentiel du levage. Son tat est contrl trs souvent.

E- Le crochet :

Situ immdiatement sous le moufle, il poss de un crochet avec s curit de verrouillage

pour prendre l'anse de la t te d'injection, des oreilles pour recevoir les bras d' lvateur,

un verrouillage pour ne pas tourner librement pendant le forage.

VI.1.2. Le matriel de manuvre :Pour les man uvres de changement d'outils, de descente de tubage, ainsi que pour les ajouts de tiges en cours de forage, on utilise du mat riel de plancher que l'on appelle

matriel de manuvre, ce sont :

les cls.les cales ou coins de retenue.les lvateurs.les colliers de scurit.

A/ Les cls :



cls mchoires : Pour le visage et le d vissage des tiges et des masse tiges, de certains outils et des tubages, on emploie des cls spciales mchoires.

Les cls automatiques : Ce sont des cl s qui fonctionnent gr ce un moteur hydropneumatique.

B/ les cales ou coins de retenue :

Les cales ou coins de retenue servent retenir les tiges ou les tubages dans la table de

rotation pendant la manuvre.

C/ les lvateurs :

Les lvateurs sont utilis s pour saisir rapidement le mat riel tubulaire pendant la

manuvre.

D/les colliers de scurit :

Ils sont utiliss dans le cas o on utilise un matriel tubulaire lisse (comme les masse tiges lisses) ou ayant un poids faible, qui risque de glisser travers les coins de retenue

et tomber dans le puits.

VI.1.3. Le treuil de forage

Le treuil de forage permet le levage de la garniture de forage et du tubage. Le treuil

entrane galement un arbre secondaire permettantde dvisser et visser les tiges et les

tubages.

VI.2. Fonction de rotation :

La table de rotation : En cours de forage, la table de rotation transmet le mouvement de rotation la garniture de forage, par l'intermdiaire de fourrures et

de la tige d'entra nement, et, en cours de man uvre, supporte le poids de la garniture de forage, par l'intermdiaire de coins de retenue.

Le top drive : est une tte dinjection motorise qui, en plus de linjection, assure la



rotation de la garniture de forage.

VI.3. La fonction pompage :

La circulation de la boue dans un forage ncessite lutilisation de pompes puissantes.

Une bonne installation de pompage doit assurer :

une vitesse de remonte des dblais suffisante pour viter leur dcantation.

une pression de refoulement suffisante pour vaincre les pertes de charges dans le circuit.

VI.3.1. Pompe boue :

Ce sont des pompes alternatives, le mouvement alternatif des pistons et des tiges tant

produit par le systme classique de la bielle et dun vilebrequin. Ces pompes de principe volumtrique fournissent un dbit qui est directement fonction de la cylindre de la

pompe et du rgime de rotation du vilebrequin. Elles doivent tre souples, robustes et

faciles entretenir. Elles sont entraines par des moteurs lectriques (Fig.I.2).

Les pompes de forage peuvent tre de type duplex double effet ou triplex simple effet.

Elles sont composes de trois parties:

Partie mcanique Partie hydraulique Amortisseur de pulsation



Fig.I.2 : la pompe boue

IV.3.2. Les tamis vibrants :

Il sagit essentiellement dune ou plusieurs toiles de tamis tendues sur cadre plus ou moins inclin, mont gnralement sur ressorts et pouvant tre anim dun mouvement de vibration plus ou moins compliqu.

Les vibrateurs ont une efficacit relle, mais assez faible, on estime gnralement quils

nliminent que 20 40 % des solides remontant du puits.

Cest le proc d le plus commode et le moins on reux pour l limination des solides

(dblais).

VI.3.3.Les bacs a boue :

Sur une installation de forage on distingue :

Les bacs de circulation Ce sont des bassins m talliques dans lesquels la boue peut tre fabrique, maintenue en

agitation, aspire par la pompe de forage et peut y revenir par la goulotte. Leurs volumes

varient de 15 50 m3 selon linstallation.

Les bacs de rserve Ils permettent soit de maintenir une boue neuve en attente, soit de stocker une boue dj

utilise. Leur volume est gnralement suprieur celui de bacs de circulation (50 60 m3).

Les bacs de dcantation



Leur volume est voisin de celui des bacs de circulation.

VI.4. SYSTME DE SECURIT DE PUITS :

VI.4.1. Le Blow Out Preventer (obturateurs) ou BOP :

Est un dispositif attach au casing Head qui est en liaison avec d autres quipements et techniques, utilis a la fermeture d un puits et permette aux personnes habilit s de contrler une venue avant dtre une irruption porteur de catastrophes.

Il y a trois types de base dobturation sur un appareil de forage :

Obturateur d annulaire (a membrane) : a un lment d tanchit fabriqu en caoutchouc quand il est activ, il ferme sur la tige carr, tiges de forage (drill pipes), drill collar, ou en cas de

lopen hole.

Fermeture sur Rams (mchoire) : constituer de m choire (des grands valves d acier) qui ont des lments dtanchit, gnralement on a trois types de rams dobturation.

Pipe rams : ferme sur les tiges, et ils noffrent pas une tanchit en cas dopen hole.

Blind rams : sont utilis pour une fermeture effective sur un open hole.

Shear rams : se sont des Blind rams dont des extrmits coupantes, qui coupent compltement la tige, on trouve

ce genre dobturateur gnralement dans les systmes marins.

Accumulateur : le BOP se ferme et souvre laide dun fluide hydraulique, qui se trouve sous pression dans un accumulateur trouvant. L air comprim dans plusieurs bouteilles, actionne les diffrents organes du BOP laide des consoles de commandes.

VI.4.2. Choke Manifold : en cas d une venue, la fermeture du puits se fera avec un obturateur ou plusieurs.



Le choke manifold est une s rie de vannes, chokes, manom tres et les lignes, qui

contrlent le dbit de fluide sortant du puits, pendant la fermeture de puits.

Quand le puits est ferm, la circulation se fait travers le choke manifold.

VI.5. LA BOUE DE FORAGE :

VI.5.1. Les principaux rles de la boue sont:

remonte des dblais, maintien des dblais en suspension pendant l'arrt de la circulation, refroidissement de l'outil, maintien des parois du puits,maintien des fluides de formations traverses.

VI.5.2. Les caractristiques de la boue :

la masse volumique : (appele densit sur chantier), sert alourdir la boue pour augmenter la pression hydrostatique dans le puits, et viter ainsi l'intrusion d'un

fluide ou le fluage des argiles,

la viscosit : c'est la caractristique qui permet la boue de dplacer les dblais,le filtrat : c'est l'eau qui pntre dans la formation pour permettre ledpt d'une couche de solides, appele cake, qui "cimente" les parois du puits.

VI.5.3. Les principaux types de boue :

la boue base d eau : le fluide dans lequel sont ajout s les autres produits est de leau,la boue base d huile : le fluide dans lequel sont ajout s les autres produits est du gasoil ou du ptrole.

Chaque type de boue est utilis pour r pondre certains probl mes dans le puits.

Par exemple, les argiles dites gonflante gonflent au contact de l eau et viennent coincer la garniture de forage. Pour viter ce probl me, il faut utiliser une boue

base dhuile.La boue base d eau dissout le sel. Donc, pour forer ce type de formation, il faut, soit utiliser une boue base dhuile, soit une boue sature en sel.

VI.5.4. Circuit ferm de la boue :



La boue est fabriqu e dans un mixer , qui comprend une conduite d eau contenant une duse par laquelle passe leau et un entonnoir dans lequel on verse les produits.

Ces derniers se mlangent avec leau ; la boue, ainsi fabrique, est stocke dans des bassins de grande capacit, dots de mlangeurs et de mitrailleuses pour garder

la boue toujours en mouvement et lempcher de dcanter.Les mitrailleuses sont des conduites dus es par lesquelles sort la boue sous forte

pression(Fig.I.3) (AOUIMER, 2005).

En sortant du puits, la boue est recueillie dans un tube vertical appel tube

fontaine puis est achemin e vers le tamis vibrant par une conduite appel e tube

goulotte

Mud pits Mud pumps Stand pipes Kelly hose Swivel

Shale shaker Flow line Annulus Drill string Kelly

Fig.I.3 : Circuit de la boue

Chapitre II

MUD LOGGING RLE ET INTRT

Partie 01 : Etude bibliographique Chapitre 02 : mudlogging rle et intrt

Master Gologie Ptrolier .2012. Page 14

I. Dfinition de Mudlogging :

Le terme Mudlogging est compos de deux mots: Mud, qui signifie la b oue et Logging qui

signifie, enregistrement des donnes.

Techniquement, il sagit de lenregistrement des donnes ou informations achemines par la boue de forage (AOUIMER ,2005).

Cest, l'une des activit s importantes dans l'opration de forage ; elle sert de dispositif de scurit, aussi bien que de la rception des informations recueillies par les services.

Cette unit a principalement trois parties : contrle g ologique, la boue et contr le des

paramtres du forage (qui est faite l'aide des capteurs) et des instruments de dtection

de gaz.

I.1.Historique de mudlogging :

Il ne sagit, ni des Amricains ni les Russes, mais un indigne de Liverpool (Angleterre), qui a eu l ide d intgrer l ensemble des mesures , pour tablir, une mesure compl te qui s'appela Mudlogging.

En 1931, John T. Hayward , chef des ing nieurs, au niveau de< BarnsdallOilCompany>

dansTulsa, sis,Oklahomaest devenu fascin avec habitude de g ologues, de renifler et de

tester les de forage pour dterminer l existence des signes d'huile. De ses observations et expriences, il a fait voluer, la mthode qui a employ une combinaison

des mesures pour fournir une alternative quantitative au nez du gologue.

Les rsultats de ses mesures ont t rendus compte ensemble, par un graphique barres

de papier continu.

Il porta du matriel, de puits en puits, sur la banquette arrire de sa voiture, compos :

Un plongeur rotatoire continu pour coper vers le haut des chantillons de boue,



et pour remplir des chantillons en verre cogne.

Une centrifugeuse pour extraire l'huile,

Une pompe, pour dterminer le contenu de gaz, en mesurant la compressibilit de la boue de forage.

Un outil de rsistivit lectrique pour dtecter, l'entre de l'eau sale dans la boue.

Il porteaussi, une pompe mcanique pour mesurer le d bit de boue et pour calculer .

Plus tard, un m langeur a t utilis pour extraire les gaz combustibles, et les

ont t inspects avec la lumire ultra-violet pour assurer les traces d'huile(alun whittaker).

I.2.Activit de Mudlogging :

Mudlogging fournit des services. Ces services sont assur s par un quipement spcial, la

cabine gologique (ou unit MudLogging) et son personnel.

I.2.1. Contrle gologique et surveillance des diffrentes phases de forage :

Le contrle gologique doit tre fait, chaque fois, quun nombre de mtres fors selon le programme de forage , est r alis. Ceci est fait , en apportant un chantillon de

dcoupages des roches, nettoy avec le gasoil, puis, analys avec le microscope.

Une description d taille de l chantillon doit tre fait par la suite, pour fournir le master log qui contient les informations gologiques et les interprtations.

En pl us des informations importantes quun contr le g ologique fournit, il aide galement le processus d cisionnel principalement en d terminant toute la

profondeur de nimporte quelle phase.

Egalement, il fournit les vrais dessous des formations produites tout en forant, aidant,

au forage de puits plus conomiques l avenir. D autres dispositifs , tels que le calcimtre et le fluoroscope sont disponibles dans la cabine de mudlogging, afin daide dans le contrle gologique.

Le calcim tre est utilis pour mesur er le pourcentage des carbonates dans un

chantillon, tandis que , le fluoroscope est utilis pour d terminer, l existence et la



nature des hydrocarbures que lchantillon contient.

I.2.2. Paramtres du forage et de la boue :

Les paramtres du forage et de la boue sont diviss en deux groupes : paramtres mesurs

et paramtres calculs.

Les paramtres mesurs sont valus, laide des capteurs fixes sur diffrentes parties de la plate-forme de f orage et d autres sont calcul s, en utilisant, diffrentes combinaisons entre les paramtres mesurs.

Parmi, les paramtres calculs, la vitesse de pntration ou ROP (rate of pntration) qui

exprime la nature de la formation traverse.

I.2.3. Systme de gaz :

Le syst me de gaz est une s rie de dispositifs reli s entre eux , pour permettre la

sparation et la dtermination du pourcentage des gaz contenus dans le fluide de forage.

Dabord, une pompe centrifuge doit tre installe sur le puits contenant la boue de renvoi pour permettre, lextraction du gaz. Aprs, le mlange de ce gaz avec CaCl2 et au glycol, un appareil lectronique permettra de d terminer sa quantit .C e gaz pas se par un autre

dispositif appel chromatographe, pour la d termination de la sparationet du contenu

dtaill. (C1, C2. C5, CO2).

LA CABINE GEOLOGIQUE:II.

Avant d entamer toute tape, il est indispensable de mettre en vidence l importance primordiale de rle de la cabine gologique dans nimporte quel chantier de forage.

II.1. DEFINITION:

La cabine g ologique a 7 m de long, 2,5 m de large et 2,8 m de haut. Elle est mont e en

dispositif de protection et construite , afin, dexiger et assurer une s curit sur lquipement

et loutillage, tablie aux normes de sret sans pr-scurisation(Fig.II.1).

L'intrieur de l'unit de Mudlogging est con u avec une atten tion particulire au

dtail et a plusieurs dispositifs avanc s, pour assurer un environnement de

fonctionnement optimal. Se tenir l'int rieur de l'unit , donne l'impression , que l'unit

est beaucoup plus grande que ses v ritables dimensions physiques. Le compteur et



l'espace m moire est suffisant et les approvisionnements sont toujours facilement

accessibles. Le secteur de pr paration t moin est assez grand pour ex cuter toutes les

procdures relies lchantillon, du lavage et s chage l'analyse autocalcimtrique. Les produits chimiques, les plateaux, la verrerie et autres articles relatifs sont stock s dans ce

secteur. La zone de travail du g ologue est la gauche du secteur de pr paration tmoin,

et une station d'ordinateur est incluse, pour mettre jour les programmes en diff r

denregistrement et de fonctionnement.

Elle incorpore les dispositifs suivants :

02 climatiseurs. 02 rchauffeurs. 01 rfrigrateur. 01geyser.

Fig.II.1 : La cabine gologique.

Toutes les fonctions de lunit Mudlogging doivent tre oprationnelles 24h/24h.

Tout dysfonctionnement d cel doit tre not sur un registre de poste en prcisant laction entreprendre pour y remdier dans les plus brefs dlais.

Le rle de la cabine dans la prservation denvironnement :

Avant le commencement de forage, une tude dordre environnementale doit tre ralise pour analyser la boue de forage et les d chets jets sur le terrain

pour viter l impact de gaz sur les aspects faune s, f lores et les prestige s archologiques et historique s de chaque r gion d signe pour l implantation



de forage . C est le r le de la cabine , primordial, dans la pr servation des rserves naturelles soit en surface ou bien au fond (les nappes deau).

La d tection pr coce des pertes de boue de forag e en surface ou au fond

minimise, les conditions de contamination des e aux dans les nappes et les

zones des faunes et floresen surface.

PERSONNEL DE LUNIT MUD LOGGING:III.III.1. le chef de la cabine (unit manager) :

En cours de linstallation : a.

Planifie un p rogramme (apr s la consultation du maitre de l ouvrage), pour atteindre les objectifs, sans erreurs ou des actions non souhaites.

Organise lquipe de travail et identifie, le rle de chaque employ. Rdige et transmet aux responsables , les situations journalires de chantier (feed back).

Note les anomalies pour entamer des actions appropries. Est le premier responsable de la cabine et des quipements mis la disposition de lquipe.

Commande et rceptionne les quipements.

En cours du forage, la manuvre et autres oprations spciales : b.

Etant le responsable de la mission de surveillance ( pendant le jour, except les circonstances spcifiques).

Assure le bon fonctionnement du systme et des quipements.Etablissement des pour surveiller de

boue et assurer des calculs fiables.

Etablit les documents de travail : rapports fin de sondage (FWR), rapport journalier, attachements, inventaires



Assiste au briefing organis sur le rig.Rend compte sa hirarchie.

III.2. Lingnieur DATA:

Il participe :

Installation de la cabine: capteurs et quipements informatiques.La configuration des quipements informatiques et y saisit les

donnes.

Il calibre les capteurs.Remdie aux dysfonctionnements (premire maintenance).Contrle l volution des param tres et signale les anomalies au

company man .

Vrifie les data collecte par le mud logger (description litholo gique, calcimitr) et contrle le travail de ce dernire.

Identifie les tops des formations et fait les corrlations gologiques.Communique avec le foreur (chef de poste) ou le client, e n cas des

problmes pendant les oprations de forage.

Description des cuttinges ou des carottes en cas o le mudlogger n est pas disponible.

Prparation et mis jour des rapports finaux , les logs et les documents administratifs.

III.3.Le mudlogger :

Le mudlogger joue un r le tr s important dans le chantier de forage, et sa

responsabilit est comme suit :

LA SURVEILLANCE :Participe l'installation de la cabine.

Assure la surveillance continue 24h/24h,quel que soit, lopration en cours et mme



durant les priodes dattentes.

Collecte les d blais remont s, selon le pas d chantillonnage recommand par le gologue DP ou EXPLO.

Identifie la nature g ologique des formations travers es et en d termine les t ops, effectue certaines mesures, telles que la calcimtrie et la fluorescence.

Saisit le Master Log.

Se tient informer de toutes les oprations en cours.

Vrifie la fiabilit des mesures.

Assiste l accouchement (pr lvement), la mise en caisse et le marquage des carottes et chantillons pour laboratoire

Dtecte toute variation anormale des paramtres dans les plus brefs dlais.

Contrle ltat des capteurs ainsi que la ligne gaz et les filtres desschants.

Participe la surveillance de certains param tres de forage sur cran et sur chartes (pression, niveau des bacs, gaz).

En cas danomalies,lquipe doit :Vrifier quelle nest pas due une dfaillance de mesure.

Informer immdiatement le chef de poste et le superviseur.

Expliquer lanomalie et contribuer identifier les causes.

Noter les commentaires en temps rel sur la charte.

Noter le rsultat de linvestigation sur le livre de bord ou le registre de poste.

Les tches du gologue de chantier (Well site geologist):

Le gologue de chantier n est pas consid r comme un personnel de l unit mudlogging, mais, il joue un rle trs important pour la dmarche de la surveillance gologique.

Il a comme tches :

Evaluation gologique avant le dbut du forage sur la base des offset wells.

Dtermination des objectifs principaux et secondaires sur le puits.

Donner les cotes darrt des diffrents casings.



Confirmer les tops des tages gologiques.

Assurer le bon fonctionnellement de la cabine.

Veiller linstallation et au dmarrage de la cabine.

Contrler la description des cuttings.

Veiller au calibrage et la fiabilit du systme de gaz

Evaluer les indices probables des huiles.

Assure r une bonne communication entre la personne du chantier et celui de la cabine UML.

Dterminer les zones susceptibles pertes de boue.

Assister laccouchement de la carotte

Veiller la mise en caisse et le marquage des carottes

Mettre jour et vrification du masterlog (log habill).

D tection et correction des horizons marqueurs (LD2 HMD) ou ( HB dans des autres rgions)

Slection du programme et des intervalles pour le logging (perforation) pour les rservoirs tubs.

Changement du well plan en fonction des objectifs (changement de trajectoire de drain : Ex : forage horizontal dans le rservoir).

Donner la cote darrt finale (TD).

Assurer, linterprtation des logs lectriques sur chantier pour la prise de dcision.

Veiller un chantillonnage correct suivant les consignes donn es,vitant la non contamination.

Communiquer toutes les informations g ologiques pouvant aider le foreur (lithologie, pendage, duret de la formation, intrusifs, pr sence de faille, zone

fissur,.)

Assurer la description des carottes.

Assurer ltablissement de documents gologiques : Log habill, Log de carottage, fiche carotte, rapport d activit journalier, rapport de fin de forage, rapport



dincident,dinstrumentation, dabandon de puits,).

MUDLOGGING DATA : IV.

IV.1. Paramtres mesurs ou calculs au cours de forage :

Le systme dacquisition de donnes (partie data engineering) assure les mesures directes de tou s les pa ramtres de forage et le calcul d autres paramtres tr s importants dans lengineering de forage(CNLC, 2008).

Les paramtres mesurs:Profondeur de puits.

Paramtres et engineering de forage.

Couple torque.Vitesse de rotation RPM (drill stems revolution per minute).Poids au crochet HOOk LOAD (HKLD).Coup de pompe de boue (mudpumps stroke per minute (SPM).Debit de boue (mud flow in; mud flow out).Position du moufle (Hooke Position).Pression dinjection de boue de forage SPP, Pression dans lannulaire Casing Pressure (Csg).

Paramtres de Fluide de forage.

Densit de la boue entre et sortie (MWI, MWO).Conductivit de la boue entre et sortie (MCI, MCO).Temprature de la boue entre et sortie (MTI, MTO). Volumes dans les bacs.Total gaz chromatographie et H2S. Paramtres calculs :Poids sur loutil (WOB) calcul partir du poids au crochet.



Vitesse davancement (ROP) partir de la position du moufle.Le temps de forage (on bottom time)

Dbit dinjection ou dentre (Flow in) a partir de nombre de coups de pompes SPM(Flow in= Nbrestroks*Vstroks).

Les volumes: intrieur tiges (capacit), espace annulaire (annular volume), lacier destiges (steel volume) et le volume du puits total (Hole volume).

Down time : Temps ncessaire pour quun objet arriv au f ond de puit s (lancement de totco pour mesurer linclinaison, pompage d un bouchant

hight viscosit pour nettoyage de fond).

Temps de remonte (Lag time ou bottom up) calcul en fonction du dbit et les volumes despace annulaire.

Lag time : Est le temps n cessaire pour la boue voyage l intrieur de puits, entre deux points spcifiques de profondeur, divis en :

- Le temps pris entre la surface au fond du trou s'appelle lag down-

ou -lag in-.

-Le temps pris entre le fond du trou la surface s'appelle lag up ou bottems

up.

- Le t emps du surface jusqu a surface sappelle-le cycle complet- ou -le

temps d'In/Out.

Comme, il varie suivant la variation des principaux facteurs de :

Volume de la boue dans lannulaire. Dbit de boue.Les proprits physiques des cuttings : la forme, densit, la taille Pour le calculer, il existe deux mthodes :

Lag time (XX min) = Volume despace annulaire / dbit entre de la boue.Lag time (XX STrks) = Volume d espace annula ire / volume d un coup de pompe dinjection de boue.

Dbit deboue(flow in) :o



Le dbit des pompes est calcul partir de lquation suivante :

Flow in = volume de boue inject pendant une unit de temps (1Min) nombre des

coups (stroks) des pompes.

Profondeur verticale de puits : oDans les puits dvis, il est ncessaire de connaitre la profondeur verticale. Elle est

calcule par la relation suivante :

TVD = Zi + (L Zi)* cos TVD: true vertical depth.

Zi: profondeur vertical de puits.

L : longueur de puits.

: Angle de dviation de puits. IV.2.LE SYSTME D'ACQUISITION DES DONNES :

La liaison Capteur / Cabine : Elle est constitu e par des c bles permettant a.

l'alimentation du capteur et la mesure des variations de potentiel mises par celui-

ci.

Deux types de montage peuvent tre mis en uvre sur chantier :

Un cble par capteur (Goservice) reli directement la cabine.

Un cble par capteur reli une des deux bo tes de connexion fixes, lune sur le plancher de latour de forage, lautre sur les bassins, par lesquelles, un cble multi- conducteur relie, chacune deces boites de connexion la cabine de mudlogging

(Data Log et Halliburton).

Entre des donn es : Elle s'effectue en automatique sur les cabines dot es d'un b.

ordinateur, parl'intermdiaire d'un systme de cartes d'acquisition qui permettent

de transformer les signaux mispar les capteurs en signaux digitaux que

l'ordinateur peut lire.

L'entre des donn es relatives aux analyses (calcim trie, indices, ...) et descriptions



gologiques(lithologie, granulomtrie ...) s'effectue au clavier de l'ordinateur.

Larchitecture du rseau :c.

-Systme Goservices : en toile (DOS).

-Systme Halliburton : en toile (UNIX).

-Systme Data log : en toile (QNIX).

Le stockage des donnes :d.

Il s'effectue sur des bases de donnes installes sur le disque dur de l'ordinateur.

Les bases de donnes sont de deux types :

Base de donnes Temps : Les valeurs y sont enregistres en fonction du temps (Ex: toutes les 20 secondes)

Base de donn es Profondeur :Les valeurs y sont enregistr es en fonction de la cte du fond du puits suivant une incrmentation de0.5 ou 1 mtre.

Dans les cabines g ologiques et pour l acquisition des donn es, sont

utilissplusieurs systmes (LS2, LS3, ANAX 500), mais quelque soit , le mode

de fonctionnement d es syst mes ; le r le principal est l enregistrement,

laffichage et t raitement des donn es acquises par les capteurs qui sont plac s

dans les diffrents endroits au chantier ptrolier.

LANAX 500 est le syst me central de collecte des donn es pour DATALOG

(International Logging). Il combine les informations en temps r el, se compose de

cinq units principales, et sappelle (Rack Mount) qui comprend un Serveur ,centre

processing unit (CPU), Data Acquisition Unit (DAU), Depth Processor Unit (DPU),

Total Gas Detector (TGD), Chromatographe (Fig.II.2).

Par dfinition :

CPU : Centre processing unit contient : le systme dexploitation. Ilreoit les valeurs de DAU et assure :

Lexcution des logiciels.

Laffichage numrique et graphique sur les stations.

Le stockage de la data base temps et profondeur



Alimente les cartes sur DAU en 12v.

DAU : Data Acquisition Unit : C ette unit contient des ca rtes a nalogiques (32 channels) et digitales (8 channels) correspondant aux capteurs externes

installs.

Il alimente les capteurs (en 24V) et reoit et traiter leurs signaux (en 4-20mA).

DPU : Depth Processor Unit: Cette unit est responsable de lenregistrement de la profondeur et du poids.

TGD : C est le seul espace r serv pour la d tection de g az par les deux colonnes CC ( CataligneCombution / TCD ( ThernelCombution). Il aspire

l'chantillon de gaz depuis le d gazeur. ( install dans le , il

marche par la pression, les gaz extraits sont aspirs travers les lignes de

gaz, par une pompe au niveau de TGD. (Deux jars contiennent Cacl2 ou

Glicole pour absorber lhumidit).

Chromatographe : P ermet l analysechromatographique des gaz (M thane, Ethane, Propane), qui arrive de TGD.

Le schma suivant explique la liaison entre les quipements dANAX 500 :

J- Box A J- Box B

Sensors

Cble

MulticoreCable



Fig.II.2 : la liaison entre les quipements dANAX 500

DEFINITION DE DATA BASE : C est l ensemble des enregistrements qui contient des informations ( paramtres).

Laffichage de ce ux-l s effectue via WellWizard.Plusieurs programmes sont applicables

sur ce systme notamment :

Serveur CPU :Putty : Pour se connecter avec le serveur partir d'une station sous Windows.

Wits:Wellsite Information TransferSpecificationTCP:TransferControl Protocol



Wellwizard : Pour accder la Data base partir d'une station sous Windows.DPU : Accs au DPU, on utilise le dds.TGD : Accs au TGD, on utilise hyper Terminal.CP 4900: Accs au Chromatographe, on utilise Cw130.

Et dautres programmes comme:

Winscp : Effectuer des transferts de fichiers entre serveur et station.

Diffrentes fonctions de traitements sur data base : Pour faire des traitements sur la data base, on utilise :

PUTTY : Utilisation commandes open BSD, il faut accder au putty sur le serveur via une adresse IP. C e dernier permet de cr er, supprimer un puits, ainsi qu archiver,

restaurer, ajouter, supprimer la data base par des commandes prdfinies.

WELLWIZARD : I l permet de manipuler, cr er well, afficher, diter la data base, modifier, calibrer, imprimer le masterlog

Les param tres de forage et princip alement, la boue , sont enregistr s dans un temps ,

spontanment etcontrler par le personnel de lUML. (Voir annexe 2).

Pour chaque paramtre mesur , un capteur spcifique est install sur le rig dans u n

endroit

Spcifique, mettant ainsi , un signal lectrique,reu par une unit d acquisition de donnes

(DAU). Ensuite, il traite et configure sur un serveur (CPU), stockant ainsi les donnes (base

de donnes en temps et en profondeur). E til envoie ces dernires sous forme numrique

et graphique sur des stations(Fig.II.3).



Fig.II.3 : Schma montre le parcours dun signal depuis le capteur jusqu laffichage numrique et graphique (systme DATALOG).

Chapitre III

MUD LOGGING : Mthodes et Equipements

Partie 01 : Etude bibliographique Chapitre 03 : mud logging quipements et fonctionnement


LES CAPTEURS DE MUD LOGGING :I.

Comme figur s (voir sch ma ci-dessous) , les capteurs sont install s d une mani re ordonne dans un chantier de forage. Les ingnieurs de mud logging peuvent contrler et

mesurer dans un temps r el, les param tres engineering et les param tres de boue de

forage.

Suivent le type, les capteurs sont classs comme suit :

Capteurs de pression hydraulique (HKLD, SPP, CSP, TORQ Mcanique)

Capteurs torque lectriques.

Capteurs de proximit inductifs de non contact.

Capteur de la densit de boue.

Capteur de la temprature de la boue.

Capteur de conductivit de la boue.

Capteur de vitesse davancement/profondeur.

Capteur de H2S.

Capteur de dbit entre et sortie de boue, etc.



Fig.III.1 : La distribution des capteurs dans le chantier ptrolier.

I.I. Principe et installation des capteurs :

I.I.1. Capteur de pression hydraulique :

La pression de la boue est mesure l'aide de capteurs sur le manifold de plancher pour

obtenir la valeur d'entr e (Stand Pipe Pressure ) et sur choke manifold pour obtenir la

valeur de sortie (CASING PRESSURE).

La pression hydraulique ou de l'huile , dforme un diaphragme. Ceci produit un signal, qui

varie selon la prolongation ou l'extension du diaphragme. Le pont est quilibr, quand la

pression est gale la pression de l'atmosph re. Si la pression des fluides est plus que la

pression de l'atmosphre, le pont produira un signal de tension. Il produira des signaux de 4

20 MA puis transforms et amplifis (voir fig.III.2).

Le capteur linjection doit tre compatible avec la pression maximum de fonctionnement du systme de refoulement (400 bars). Le capteur annulaire doit tre aussi compatible avec

la s rie de la t te de puits pour permettre des mesures correctes. Les jauges utilis es



transforment la pression en signal lectrique (AOUIMER, 2005).

Les capteurs de pression permettent de savoir :

Perte ou bouchage d'une buseSurveillance de dplacement des bouchons de densit diffrente.Manoeuvre hydraulique d'quipements de fond.Contrle de kick.

Fig.III.2 : Capteur pression dinjection sur stand pipe "SPP"

I.I.2. Capteur de Poids au crochet/ Poids sur l'outil :

On assimile la diff rence de poids mesur au crochet, la diff rence entre le poids de la

garniture suspendue dans la boue et le poids avec l'outil pos . Ceci est approximativement

exact dans les puits verticaux, mais certainement faux dans les puits tr s dvis. La mesure

du poids au crochet est effectu e partir des mesures de tension du brin mort par une

cellule pression hydraulique. En g nral, le capteur utilis (50 bars) est directement

branch sur le circuit de mesure du foreur. La traction exerc e sur le c ble est transforme

en une pression dans un circuit hydraulique. Le capteur constitu par une jauge hydraulique

de contrainte

Installe sur ce circuit, donne un signal lectrique que l on peut calibrer en poids (Fig.III.3). (AOUIMER ,2005).



Fig.III.3: Capteur de poids sur le circuit hydraulique du brin mort "WOH"

I.I.3. Les capteurs de proximit inductifs de non contact.

Dans le chantier, les capteurs de proximit s sont utilis s pour mesurer les coups des

pompes ( pump stroke), la vitesse d'avancement, la profondeur de puits et la vitesse de

rotation (RPM) (voir fig.III.4).

Une pulsation lectrique est g nre chaque rotation de la table par un leurre

solidaire de celle-ci, ou de l arbre dattaque et un d tecteur de proximit . L intgration du nombre de pulses lectriques en un temps donn , indique la vitesse de rotation. Bien

entendu, dans le cas d'un moteur de fond, la vitesse de rotation peut tre d duite des

mesures de dbit pour les moteurs volumtriques (Fig.III.5).

La vitesse d'avancement est l un des principaux param tres enregistrs en cours de forage. Elle est assimil e la rotation d un organe m canique en supposant un lien direct entre l outil et le mouvement observ en surface. Le capteur de proximit (ou capteur de profondeur) est plac soit sur le treuil ( draw works) (GEOSERVICES - HALLIBURTON), ou en

face de targets (polyester envelopp de papier aluminium) coll s sur la poulie du crown

block (DATALOG), en indiquant la profondeur, le ROP, le Hook position, la position de loutil, le sens et la vitesse de dplacement du moufle (AOUIMER, 2005).



Fig.III.4 : Capteurs de profondeur.

Les coups des pompes mesurs par des fermetures dinterrupteur (commutateur). Cet interrupteur est mont au corps de la pompe de boue de fa on, que la tige de

dclenchement de l interrupteur soit d place par l'essuie-glace de la tige de pompe de boue chaque fois qu'elle fasse un cycle.

Fig.III.5 : Position du capteur RPM

I.I.4. Capteur de densit de la boue :

Les capteurs mesurent la densit de la boue de forage dans et hors le trou for dans le

chantier.



La mesure est faite en comparant la diffrence dans la pression hydrostatique deux points

verticalement spars dans la boue de forage et en convertissant la valeur en lecture de

densit.

On peut placer un capteur sur le bac actif et un secon d la sortie du puits, dans le du tamis vibrant, et avoir ainsi un enregistrement permanent. (F ig.III.6).

(AOUIMER ,2005).

Les mesures permettent :

la dtermination dun enrichissement en solides entra nant une augmentation de la densit.

la mise en vidence des bouchons de gaz entranant une chute trs importante de la densit.

la mise en vidence de venue d eau ou d huile provoquant en g nral, une diminution de la densit. La seule exception, est le cas d une venue d eau sale (d < 1.20) dans une boue lgre.

la dtermination et le contrle rapide des dur es de cycles au moy en des bouchons d'ajout de tige.

le contrle continu du traitement de la boue.

fig.III.6 : Capteur de densit (din dout)



I.I.5. Capteur de temprature de la boue :

Il existe deux types des capteurs de temprature, un pour la temprature de boue entre et

lautre pour la sortie.

La temprature mesure l'aide de cannes thermom triques filament de platine prot g

par une gaine inoxydable d'acier. La temprature de boue est faite en r sistance de fil de

platine. La rsistance changera, quand sa temprature change.

Le capteur de temprature de boue entr e, devrait tre install dans le r servoir

d'aspiration, prs de la prise de pompe o seffectue un bon coulement et dont, la boue ne stagne pas ; mais le capteur de temprature de boue sortie est install dans les tamis, dans

un domaine actif de boue qui ne contient pas de cuttings (Fig.III.7).

Le capteur renseigne galement sur les venues de gaz qui se manifestent par une baisse de

la temprature due la d tente du gaz, ou par les venues d'eau , se caract risant par une

augmentation de la temprature sortie (AOUIMER, 2005).



Fig.III.7 : Capteur de temprature (Tin Tout)

I.I.6. Capteur de conductivit de la boue :

Il y a deux types de capteurs de cond uctivit de la boue, un utilis pour la boue entr e et

lautre, pour la boue sortie.

Ce capteur adopte un indu cteur lectromagntique, de non contact pour mesure r la

rsistivit. Il y a deux bobines, quand la premi re bobine envoie un courant alternatif , la

deuxime produira un potentiel . Ce potentiel est en rapport directement avec la capacit

transmise du fluide de forage.

La mesure permet de dtecter tous les phnomnes faisant varier la teneur en ions dans la

boue, en particulier : la prsence des formations salifres, venues deau de formation ou de gaz acides (Fig.III.8).

Les capteurs eux, mesurent la conductivit entre (0 et 300 m Siemens/cm) ; mais cette

dernire est facilement convertie en r sistivit qui est plus utilis e en interpr tation

(AOUIMER, 2005).



Fig.III.8 : Capteur de rsistivit

I.I.7. Capteur de dbit entre et sortie :

La mesure des dbits est trs importante. Elle permet en effet de :

Connatre les pertes ou les venues qui peuvent se produire en cours de forage.

Calculer le temps de remonte des informations (lag time).

I.I.7.1. Dbit entre :

La mthode la plus simple consiste compter le nombre de coups de pompe. Connaissant

le volume inject chaque coup et le rendement de la pompe, le d bit pourra tre calcul.

Il est facile de mesurer le nombre de coups de pompe par des d tecteurs de proximit ou

des contacteurs lectriques (voir ci-dessous).



Fig.III.9 : Capteur SPM

I.I.7.2. Dbit de sortie :

Cest un param tre difficile mesurer de mani re pr cise. Les d bitmtres existants, mesurent le pourcentage de passage du fluide en fonction de changement de la direction de

la palette (0-100%). Si , la section de passage au droit du d bitmtre est partiellement

obstrue par des dpts de dblais, la mesure est errone (Fig.III.10).

La mesure combine du dbit d'entre et du d bit de sortie, permet d'obtenir une mesure

de dbit diffrentiel (AOUIMER, 2005).

Fig.III.10 : Capteur FLOWout

DETERMINATION DE GAZ DE FORMATION : II.

Le mud logging est excut par lutilisation des flux de boue renvoie ou de retour , comme



un milieu ou intermdiaire de communication avec le fond de puits.

Il y a une relation gnrale entre la qualit et la quantit des hydrocarbures dans les fluides

de forage, remontant vers la surface, et les hydrocarbures dans la formation qui a t fore.

Avec cette partie de boue passant travers le fond, si les gaz sont prsents, ils seront librs

ou relchs daprs les cuttings dans le mud stream et entrans, probablement en solution, dans le fluide de forage (CNLC, 2008).

Dans la surface, il est n cessaire de dtecter et de sparer ces hydrocarbures. Et pour faire

a, on utilise les quipements suivants :

Un dgazeur qui sans interruption prlve les fluides de forage, simultanment en sparant les gaz solubles.

quipements pour transport et r glage du m lange air-gaz libr dans le d gazeur vers la cabine de mud logging.

Dtecteur et chromatographe de ga z qui transforment le m lange air-gaz en concentration et lecteurs compositionnels de gaz.

Fig.III.11 : Organigramme de dtection de gaz.

II.1. Le dgazeur :

Le procd communment utilis sur chantier est le dgazage par agitation. Le dgazeur est



install le plus prs possible de la sortie de la boue du puits au niveau de la goulotte. Il agite

violemment la boue afin de s parer le gaz de la phase liquide. De l air balaie l intrieur du dgazeur et transporte lindice jusquau dtecteur par aspiration de la cabine (Fig.III.12).Pour r pondre aux exigences uniques de logging ext rieur, le d gazeur doit ex cuter ou

effectuer les fonctions importantes suivantes :

Extraction des gaz contenus dans le fluide de fora ge, ind pendamment de la densit, la viscosit, et la force de gel de la boue.

Echantillonnage compatible ou logique, est indpendamment du d bit, pendant la circulation du systme.

Les principaux gaz extraits de la boue sont essentiellement de la s rie des paraffines

(CnH2n+2) : M thane CH4 (C1), thane C2H6 (C2), propane C3H8 (C3), Isobutane C4H10

(iC4); Butane normal C4H10 (nC4), Pentane C5H12 (C5). Occasionnellement , on peut avoir

de l'hydrogne sulfur (H2S), le dioxyde de carbone (CO2), de l'azote (N) et des gaz rares

(hlium).

En gnral, les gaz sont classs comme suit :

Gaz secs : exclusivement C1.Gaz humides : essentiellement C1 avec des proportions variables de C2, C3, C4 et rarement des traces de C5. (AOUIMER, 2005).

Gaz acides : contenant l H2S qui agit comme acide sur les m taux et perturbe les caractristiques boues.



Fig.III.12 : le dgazeur.

II.2. Le systme daspiration ou pompage (vacuume systme) : Aprs la sparation des gazes solubles dans les fluides du forage, ils sont transports vers les

dtecteurs des gaz dans l a cabine de mud logging. En utilisant une pompe de vide qui est

relie au d gazeur par un tuyau, qui tire la pompe jet, mesure le continu du gaz t moin

par le passage ou le trou.

Si, les gaz, sont sans interruption extraits partir du fluide de forage dans le dgazeur, et

sont mlangs de l'air et port s dans l a cabine de mud logging par l'intermdiaire d'une

bouteille condensat, o la vapeur d'eau est extraite, l 'coulement d'air, ou de mlange d'air-

gaz, passe par l' quipement additionnel de couler-r glement, tuyauterie, et instruments et

arrive au dtecteur o une lecture continue de gaz est obtenue (CNLC, 2008).

II.3. Dtecteurs des gaz :



Les d tecteurs de gaz sont bas s sur les principes physiques suivants : La conductivit

thermique et la combustion catalytique (DATALOG), l'ionisation de flammes (GEOSERVICES

et HALLIBURTON).

L'analyse est faite l'aide de chromatographe qui s pare les gaz et les dose s avec des

dtecteurs trs sensibles (AOUIMER, 2005).

II.3.1. Le dtecteur ionisation de flamme (FID) :

Ce syst me util ise un chantillonnage permane nt ou continu , introduit dans une

temprature r gle et constant e partir de la flamme d hydrogne. Est situ e dans une atmosphre de potentiel lev (300 volts) entre deux lectrodes. Pendant la combustion,

l'hydrogne dans l'air se produit, Des ions sont form s par la flamme. Si , une substance

carbone (organique) est pr sente dans cette flamme, le nombre d'ions form s augmente

considrablement. La buse du br leur tant une des bornes d un circuit et une lectrode collectrice ; l'autre borne, les ions produits capt s par cette dernire permettent le passage

du courant et indique par le fait mme, la prsence d'un gaz (CNLC, 2008).

Quand un chantillon, contenant des hydrocarbures, est introduit dans la chambre, il se

produit un craquage des compos s organiques dans la zone chaude de la flamme, puis une

ionisation chimique avec l oxygne de l air. Ces ions prod uits entra nent une variation potentielle au niveau du circuit Fig.III.13.

Fig.III.13 : Principe dun dtecteur ionisation de flamme (AOUIMER S., Gologie de sonde).

Le compteur de d tecteur (FID) montre le pourcentage quivalent mthane (C1) pr sent

dans lchantillon de gaz. Il est calibr lire 1.00 ou 1% de mthane brlure dans le FID.



Mais, si la brlure est de 1% de pentane (C5), le compte ur affiche 5.00. Quand, brler 2%

pentane ou 10% quivalent du m thane, le compte donne le r sultat 10.00 (2% pentane

=2*5=10) liaison carbone-hydrog ne ; 10% m thane=10*1=10 liaison carbone- hydrogne)

(CNLC, 2008).

Cet appareil n cessite un compresseur air (Fig.III.14) et une source d'hydrog ne

(Fig.III.15) qui est f ournie par un g nrateur permettant la fabrication du gaz pr cit

partir de lhydrolyse de l'eau.

P 170

Fig.III.14 : Compresseur air Fig.III.15 Gnrateur dhydrogne

II.3.2. Les dtecteurs conductivit thermique et combustion catalytique :

Dans les d tecteurs conductivit thermiqu e, une r sistance sensible la temprature

(tungstne, platine ou thermistance) est place dans un flux gazeux. Un quilibre thermique

est atteint , quand, le refroidissement de cette r sistance provoqu par le passage du gaz

vecteur compense son r chauffement au moyen d'un courant lectrique. Cet quilibre est

modifi par l'arriv e d'un gaz entra n par le gaz vecteur ( condition que la conductibilit

du gaz soit diff rente de celle du gaz vecteur) , car la capacit de refroidissement du

mlange, diffrente, de celle du gaz vecteur seul, entrane une variation de la rsistance.

Cette r sistance est un lment d'un pont de Wheatstone oppos une autre r sistance,



o ne circule que le gaz vecteur. Le d squilibre de ce pont g nre un signal qui indiq ue la

prsence d'un gaz. Le gaz porteur pour ce type de dtecteur est lhlium.Les d tecteurs combustion cataly tique comportent galement deux filaments chauff s

lectriquement. Si, on envoie de l hlium, rien ne se passe, donc le pont est en quilibre. Dautre part , si , on env oie, un m lange gazeux dans la cellule, ce m lange br le en entranant un d gagement de chaleur, donc , la rsistance chauffe avec lvation de

temprature et d squilibre le pont. Le d tecteur combustion fonctionne pour une

concentration de gaz infrieure ou gale 5% et le d tecteur conduction pour plus de

(50000ppm) (Fig.III.16). (AOUIMER, 2005).

Fig.III.16 : Principe dun dtecteur ionisation (AOUIMER S., Gologie de sonde).

II.4. L'analyseur chromatographique :

La chromatographie s pare et analyse les hydrocarbures d e l chantillon d u gaz dans la colonne. Les principaux lments du chromatographe (Fig.III.17), sont:

un injecteurune colonne chromatographique (tube en laiton spiral contenant un m lange de silicagel et de squalane).

une cellule de dtection.un dispositif de circulation inverse (refoulement de tous les gaz vers lextrieur).Un enregistreur.



Fig.III.17 : Bloc diagramme de lanalyse

L'chantillon est mlang un gaz vecteur ou porteur ( air : GEOSERVICES et HALLIBURTON

ou hlium : DATALOG) avant d'tre introduit dans la colonne r emplie de particules, inertes,

calibres, gr anulomtriquement. Les lments constituant le m lange ( chantillon + air)

vont se d placer au travers de la colonne des vitesses diff rentes en fonction de leur

capacit tre adsorbs ou retenus.

La caractristique principale de chaque colonne est de pr senter des temps de r tention

diffrents pour chaque type de gaz l'ayant travers jusqu l'arrive de chacun deux, dans la chambre du d tecteur (conduction pour DATALOG, ionisation pour GEOSERVICES et

HALLIBURTON) un moment bien pr cis du cycle d'analyse. Le pourcentage du type de gaz

est en fonction de la valeur du pic ou de la surface de la courbe (si le dtecteur dispose dun intgrateur). Dans le cas, o le chromatographe possde deux colonnes, la premire permet

de sparer les gaz lgers C1-C2, et la deuxime colonne permet de sparer les gaz lourds C3-

nC5. (AOUIMER, 2005).

En fin d analyse, le gaz porteur est invers ("back flush") pour repousser hors du circuit les



gaz en cours d analyse et nettoyer la colonne. Ces analyses durent 3 4 minutes pour les cabines GEOSERVICES et HALLIBURTON, et 30 secondes pour DATALOG (le temps d pend

des caractristiques de la colonne et du d bit du gaz porteur). Le chromotologger donne

automatiquement cinq courbes depuis C1 nC5 en fonction du temp s. Les valeurs de

concentration sont stock es sur m moires analogiques et peuvent tre lues apr s

digitalisation par ordinateur. (Fig.III.18) (AOUIMER, 2005).

Fig.III.18 : Chromatogramme GEOSERVICES

II.5. Dtection de H2S :

Lhydrogne sulfur est un gaz tr s dangereux la sant de l homme. Son odeur repoussante trs caractristique dufs pourris est perceptible ds 0,03ppm et devient trs intense partir de 1ppm.

Un capteur pour l'hydrog ne sulfur est, en g nral, continuellement, en service , en cours

de forage. Son utilit est double :

- Mesurer la teneur de la boue en H2S ;

- M esurer aussi la teneur en diff rents points du chantier (cave, goulotte) et aussi dans

la cabine pour raison de scurit.



II.6. dtection de CO2 :

Le CO2 pur est un ga z sans couleur, inodore, inerte et non-combustible. Le poids

molculaire aux conditions standard est 44.010 g/mol.

Comme les autres gaz toxiques, le CO2 est tr s dangereux la sant humaine et aussi sur

lenvironnement ; donc la d tection de CO2 au cours du forage est ncessaire pour viter les incidents.

II.7. Les principaux types des gaz dtects :

a) Gaz librs (cuttings gaz) :

Linvasion de la formation par le filtrat de boue repousse en partie les hydrocarbures ventuels du front de taille et de la paroi du puits. Les hydrocarbures r siduels restent en

place et se retrouvent dans les d blais, quand la roche est broy e. Si , du gaz est pr sent

dans la formation, l action mcanique de l outil libre en partie ce gaz , qui est v hicul par la boue de forage. Celui-ci, sera dtect et analys en surface. Une quantit non ngligeable

de ce gaz pou rrait tre pige dans les pores et pr serve par l humidit prsente autour des dblais.

Durant un carottage, le volume de roche broy par loutil, est important, la quantit de gaz libr dans la boue sera faible. Par contre , une quantit importante de gaz restera au sein

de la carotte. La d compression de cette derni re au cours de son cheminement vers la

surface aidera la libration du gaz.

Les dgagements de ceux-ci , peuvent durer quelques heures , voire apr s la sortie de celle-

ci. L exprience montre qu une carotte n est en g nral que partiellement envahie par le filtrat de boue et que les hydrocarbures contenus dans celle-ci, peuvent tre compars

ceux de la formation vierge (AOUIMER, 2005).

b) Gaz de formation (Pform > Phydr) :



La situation anormale est provoqu e par un d squilibre du puits , l origine des venues ruptives. Ces venues proviennent soit , de la derni re formation for e, soit de formations

fores depuis quelques temps mais devenant ruptives suite une baisse de pression

hydrostatique (pertes totales ou diminution de la de nsit de boue dans l annulaire)(AOUIMER, 2005).

c) Cas des fissures et des fractures :

Fissures et fractures cr ent des cheminements pr frentiels pour les fluides, et induisent

gnralement dans les formations de s perm abilits sup rieures aux permabilits de

matrice, si un colmatage ne r duit pas le caract re de discontinuit dans la roche

quimplique leur pr sence. Les fissures peuvent permettre de drainer des r servoirs de mauvaise qualit. Mais, on peut galement les rencontrer dans des formations compactes ,

o elles permettent le cheminement des fluides partir de r servoirs loigns (AOUIMER,

2005).

d) Bouchon dajout de tige (gaz de connexion) :

La pression diff rentielle applique sur les formations , diminue et peut m me s annuler cause de larrt de la circulation et du pistonnage ventuel provoqu par cette opration.

e) Bouchon de reprise de forage (BRF) :

Mme origine que pr cdemment, la manuvre tant plus longue qu un simple ajout, un bouchon plus important peut se former. D aprs le lag time, on peut confirmer les phnomnes de diffusion partir des formations moins profondes.

LES MESURES SUR LES DBLAIS :III.

III.1. Matriel traitement des cuttings :

Pour un suivi gologique, lunit mud logging dispose des quipements suivants :

Sept (07) cribles ou tamis, dont les dimensions de trame sont : 0 mm 5mm.

Deux demi-fts de Gas-oil,



Des coupelles mtalliques.Un nombre dalvoles en porcelaine.Des pinces brucelles grand et petit modle.Des aiguilles montes grand et petit modle pour la duret.Une tuve.Une plaque chauffante.Un fluoroscope.Une loupe binoculaire ou microscope binoculaire.Une Source de lumire (lampe).Calcimtre Bernard, manoclacimtre digitale ou lectronique.Mortier et pilon pour le broyage des cuttings.Balance prcise pour la pese dun ordre de dcigramme. Spatule (petite pelle) pour introduire l chantillon dans le flacon (p our la calcimtrie).

III.2. Le pas dchantillonnage :

Lintervalle d chantillonnage est calcul suivant divers facteurs, principalement : la zone dintrt, exp : zone productrice dhydrocarbure, zone pour les analyses gochimiques etc

Il est dtermin par le gologue de well site ou le chef de cabine mudlogging.

La fr quence de pr lvement des chantillons sera g nralement, de 5m dans les

formations moins importantes et de 2 1m, autour des zones objectives.

Les intervalles d'chantillonnage se raccourcissent pendant que le trou est approfondi et l a

vitesse de pntration est plus forte.

III.3. Collection des chantillons :

Les cuttinges ou les d blais sont des fragm ents de roches cass e par l outille de forage pendant la ralisation des puits. Ils passent par quatre tapes :

Quand l' chantillon est remont vers le haut comme indiqu par l'ordinateur a)



mudlogging ou par les calculs de feuille de travail ( lag time), prendre le tamis, une

coupelle mtallique pour rcuprer l'chantillon de la pile accumule sur la table.

Prlever l'chantillon provenant de diff rents endroits dans la pile pour obtenir un b)

chantillon reprsentatif de tout l'intervalle.

vider la table pour permettre aux chantillons frais de s'accumuler.c)

Les cuttinges seront lavs (boue bentonitique leau claire, boue sale leau sale d)sature, bo ue l huile au gas-oil), puis tamiss et ensuite s chs selon le cas(Fig.III.19) (CNLC, 2008).

Note : Si, il y a un changement brutal de ROP dans une formation qui a attir la curiosit du

gologue dans ce cas , o n f ait un pr lvement du m tre correspond cette formation

arrive directement au niveau des tamis. Cet chantillonnage est le spot.



Fig.III.19 : collection des cuttinges au niveau des tamis vibreur.

III.4. Lavage, tamisage et schage des chantillons :

Mise en sachet de lchantillon frais :Juste aprs la collecte de lchantillon et avant le lavage et le tamisage, un nombre dfini

dchantillons frais est mis dans des sachets spciaux. Ils sont envoys au laboratoire pour

des tudes de palynologie et de gochimie. (Zatout, 2008).

Etiquetage et emballage des chantillons frais :

Une fiche est agrafe au sachet comportant les informations suivantes : PALY NO, MUD

LOGGING, CONTRACTOR, Company, well, la profondeur et ladresse du destinataire.

Les sachets sont emballs ensuite dans des boites pour les, dispatcher.

Lautre partie de l chantillon est mise dans le plus gros tamis et soumise au lavage / tamisage qui consiste superposer les tamis du plus gros au plus fin, puis verser de l eau ou du gasoil sur l chantillon. Lchantillon rcupr partir du tamis de trame 0,125 m est appel, l chantillon lav . A partir de cet chantillon, on pr pare une coupelle , pour lexamen binoculaire et on prlve un certain nombre de petites quantits pour prparer les chantillons lavs schs. (Zatout, 2008).

Schage

Le schage intresse la partie restante de lchantillon lav tamis, qui na pas t utilise

pour lexamen binoculaire. Une fois sch, le nombre demand dchantillons lavs, schs

sont mis en sachets et seront dispatchs. Le reste est laiss pour un traitement ultrieur

(calcimtrie).

Le schage se fait laide de la plaque chauffante, si lavancement est lent, ou ltuve, si

lavancement est rapide.


Master Gologie Ptrolier .2012.

Documents

Mud Logging Hicham et Issam