Que signifient MWD et LWD en forage ?

Mesure en cours de forage (MWD) et diagraphie en cours de forage (LWD) : efficacité du forage

Les gisements de pétrole et de gaz se trouvent dans les strates de la croûte terrestre et ces ressources en hydrocarbures sont exploitées par forage de puits verticaux et horizontaux. Afin de minimiser les risques et d'optimiser les résultats, une meilleure compréhension des strates entourant la cible ou « zone productive » est indispensable. L'observation directe de ces formations souterraines étant impossible, divers outils sont descendus dans le puits pour cartographier son tracé et enregistrer les propriétés physiques de la roche environnante.

Mesure en cours de forage (MWD)

La mesure en cours de forage (MWD) est un système permettant d'enregistrer et de surveiller en continu la trajectoire du puits pendant le forage. Son utilisation s'est accrue avec le développement de l'exploration des ressources non conventionnelles, car elle permet de forer le puits dans la direction prévue et ainsi d'atteindre précisément les formations réservoirs ciblées. Les outils MWD sont utilisés dans le cadre de la garniture de fond de puits (BHA) et sont alimentés soit par des batteries au lithium, soit par une turbine produisant de l'électricité grâce à l'énergie cinétique du fluide de forage.

Procédure et ensemble de données MWD

Les outils de mesure en cours de forage (MWD) sont descendus dans le puits, intégrés à la garniture de forage, afin de mesurer la direction du puits par rapport au nord (magnétique, quadrillée ou vraie), son inclinaison, sa profondeur verticale réelle et l'importance des déviations. Ces informations, acquises par les outils MWD, sont soit stockées dans une mémoire à semi-conducteurs, soit transmises à la station d'enregistrement située en tête de puits par voie sans fil (télémétrie par impulsions de boue ou télémétrie électromagnétique). Ces données de déviation sont essentielles à l'équipe de forage pour déterminer la position du puits, contrôler le forage directionnel et maintenir le puits dans la bonne direction. Les outils MWD sont conçus pour résister aux conditions de température et de pression de fond de puits, ainsi qu'aux vibrations et aux chocs générés pendant le forage. L'ensemble des données de déviation joue un rôle crucial dans la conception et le positionnement des puits afin d'éviter les collisions.

Enregistrement des données pendant le forage

Il est important d'étudier les propriétés des formations rocheuses entourant le puits afin de délimiter la zone de production d'hydrocarbures et de mieux comprendre le sous-sol. Classiquement, on utilise la diagraphie par câble : les outils de diagraphie sont descendus dans le puits à l'aide d'un câble spécialisé. Ces outils enregistrent les propriétés physiques des roches en fonction de la profondeur et transmettent ces données à l'unité de diagraphie de surface, où elles sont traitées et affichées sous forme de diagraphie. La diagraphie en cours de forage (LWD) est une technique moderne et efficace qui permet d'enregistrer les propriétés physiques des roches pendant le forage, ce qui représente un gain de temps considérable puisqu'il n'est pas nécessaire d'interrompre le forage ni de retirer la garniture de forage du puits. La LWD présente de nombreux avantages, notamment la transmission de données en temps réel aux opérateurs, ce qui permet de réaliser des économies de temps et d'argent.

Procédure et ensemble de données LWD

La mesure en cours de forage (LWD) la plus courante est la diagraphie gamma, suivie de la résistivité. Des outils de diagraphie plus spécifiques sont parfois nécessaires, tels que les diagraphies soniques, de porosité neutronique, de densité azimutale et PEF. Ces outils LWD sont intégrés à l'ensemble de forage et, dans certaines configurations, les données sont transmises en surface où elles sont traitées et affichées sous forme de diagraphie. Il est crucial d'effectuer ces diagraphies dans le puits car elles fournissent des informations sur la qualité du réservoir en estimant sa teneur en argile, sa porosité et sa saturation en hydrocarbures. Ces résultats de diagraphie sont acquis et interprétés avec soin car ils déterminent l'avenir du puits : productif, non rentable ou sec. La diagraphie étant essentielle à l'exploration et à la production d'hydrocarbures, elle est également utilisée pour garantir la précision des données dans les puits fortement déviés où la diagraphie filaire n'est pas applicable.

Avantages des techniques MWD et LWD

La mesure en cours de forage (MWD) et la diagraphie en cours de forage (LWD) sont considérées comme des technologies essentielles pour le forage de puits déviés et horizontaux. Ces services optimisent la trajectoire du puits vers la cible souterraine. Sans MWD/LWD, il est très difficile d'atteindre les cibles souterraines, notamment dans le cas de puits déviés. En présence de lithologie fragile ou de zones de failles, le trépan se déplace le long de ces zones, ce qui entraîne une déviation du puits. La MWD permet donc de contrôler la trajectoire du puits et d'éviter ces déviations indésirables. Dans les puits présentant une forte déviation, les diagraphies conventionnelles, comme la diagraphie filaire, sont inutilisables car l'outil de diagraphie ne peut pas être utilisé facilement. La diagraphie en cours de forage est alors employée pour caractériser le réservoir et mesurer les propriétés pétrophysiques des formations, ce qui représente un gain de temps et d'argent considérable. De plus, elle ne nécessite aucune manœuvre de la garniture de forage ni d'équipement supplémentaire.

La complexité des forages s'accroît à mesure que le secteur amont recherche des réserves de pétrole et de gaz plus profondes et non conventionnelles. Face à cette complexité, des outils plus performants sont mis en œuvre afin de garantir la précision et la qualité des données. Ces outils facilitent également l'acquisition de données dans des conditions de forage difficiles. La mesure et la diagraphie en cours de forage (MES) font partie de ces techniques. La MES assure la bonne direction du puits pour atteindre la cible souterraine souhaitée. La diagraphie en cours de forage, quant à elle, fournit des informations sur le sous-sol telles que la lithologie, la porosité, la saturation en hydrocarbures et, dans certains cas, la perméabilité et l'orientation des formations souterraines. Ainsi, ces techniques modernes ont considérablement réduit les risques associés à l'exploration et à la production d'hydrocarbures.

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