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Jan 07, 2024

Le rôle de la pression excessive sur l'altération induite par la boue du système de pores des roches gréseuses

Scientific Reports volume 12, Numéro d'article : 8367 (2022) Citer cet article 1319 Accès 1 Citations Détails des métriques La surpression est un paramètre très critique dans les opérations de forage. Il a un

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 8367 (2022) Citer cet article

1319 Accès

1 Citation

Détails des métriques

La surpression est un paramètre très critique dans les opérations de forage. Cela a un impact important sur les dommages à la formation, en fonction d'autres paramètres de fond tels que la température, la durée, le type et la composition de la boue, ainsi que le contenu minéralogique de la roche. L'objectif de cette étude est de déterminer le degré d'impact de la pression excessive sur l'interaction boue-roche et les effets qui en résultent sur le système de pores de la roche. Cette recherche présente une étude expérimentale de l'interaction d'un grès Berea Buff et d'une barytine à base d'eau sous différentes pressions de suréquilibrage (300, 700 et 1 000 psi) sous la même température et le même temps d'interaction. Les expériences impliquaient l'utilisation du microscope électronique à balayage et des mesures de relaxation par résonance magnétique nucléaire pour surveiller les changements dans le système de pores des échantillons de roche. Une cellule de filtration modifiée a été utilisée pour accueillir les échantillons de roche et de boue à différentes pressions de suréquilibrage. Les résultats obtenus ont montré que les propriétés de filtration, les caractéristiques d'écoulement de la roche (perméabilité de la roche, rayon de gorge des pores et type d'échelle du système de pores) sont toutes affectées par l'augmentation de la pression de suréquilibrage. Les propriétés de filtration ont augmenté en termes d'épaisseur du gâteau de boue et de volume de filtrat de 111 % et 36 % respectivement lorsque la pression d'équilibrage a été augmentée de 300 à 1 000 psi. La porosité totale de la roche a montré une diminution de 21,6 % (interaction avant la boue) à 17,6, 15,2 et 14,2 % sous 300, 700 et 1 000 psi, respectivement. La perméabilité de la roche a diminué de 75 % sous une pression de suréquilibrage de 1 000 psi, tandis que le rayon de la gorge des pores a diminué de 45 %. Cependant, le type de pores de la roche reste à la même échelle (Macro) après interaction avec la boue. L'analyse statistique a montré que la porosité et la perméabilité de la roche diminuaient avec l'augmentation de la pression de surpoids grâce à une relation polynomiale avec un coefficient de détermination élevé de 0,99. L'analyse du système de pores internes au microscope électronique à balayage a montré que les dommages à la formation sont principalement attribués aux précipitations de solides de boue à mesure que la pression d'équilibrage augmente.

Les opérations de forage constituent une phase très critique et coûteuse du développement d’un champ destiné à la production pétrolière. La conception du fluide de forage et les programmes d’opérations de forage nécessitent une étude approfondie de l’interaction boue-roche afin d’obtenir des performances de forage sûres et efficaces. L’interaction boue-roche affecte grandement la stabilité du puits de forage. En conséquence, de nombreux problèmes de forage pourraient survenir en raison d'une conception non appropriée de la boue, entraînant des pertes économiques en termes de coût de l'équipement de fond, de temps non productif pour l'opération de forage et d'opérations correctives pour ces problèmes1,2. .

Le fluide de forage représente le cœur de l'opération de forage car il assure de nombreuses fonctions pour l'opération de forage telles que l'équilibrage de la pression de formation pour garder le puits sous contrôle, le rinçage des déblais forés vers la surface afin de garder le puits propre, la lubrification et refroidir le train de tiges pendant l'opération de forage et améliorer la stabilité du puits de forage en formant un gâteau de filtration sur la paroi des formations forées3,4,5. La composition des fluides de forage est conçue avec soin pour fournir des propriétés rhéologiques efficaces permettant d'atteindre les fonctions requises pendant l'opération de forage tout en protégeant la formation forée des dommages. Par conséquent, de nombreuses études de recherche ont été réalisées pour fournir de nouveaux matériaux comme additifs pour la boue afin d'atteindre cet objectif4,6. Les dommages causés aux formations constituent un problème critique dans l’industrie pétrolière et de nombreuses études ont été menées pour fournir une analyse approfondie et des solutions techniques au problème7.

Les formations forées sont exposées au système de boue de forage pendant l'opération de forage du puits, ce qui peut entraîner de graves altérations des caractéristiques de la roche en termes de porosité, de perméabilité, de propriétés d'écoulement des fluides, de topographie interne de la roche, de système de pores, de propriétés élastiques et de résistance de la roche8,9. ,dix. Des travaux expérimentaux ont montré que toutes ces altérations sont attribuées à la composition minéralogique de la roche et à l'activité chimique de la boue, notamment du fluide filtré qui envahit la roche forée lors de l'opération de forage du puits11,12,13.