Transcript IFP Cimentation Primaire Level 1

La Cimentation Primaire et
ses Objectifs
Forage/Completion - Cimentation des
Tubages, Controle et Restauration
Jean Philippe Kunetz
Well Services TOTAL Global Account Manager
Cimentations en forage
9 Cimentations des tubages
– Cimentations Primaires
9 Bouchons de ciment
9 Injections de ciment
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Cimentation Primaire - Objectifs
JPK
Les Bouchons de Ciment
9 Abandon des puits
9 Isolations de zones
– Aquifères
– Zones déplétées
– Isolation niveaux
9 Colmatage des pertes en forage
9 Amorces de side-track
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Cimentation Primaire - Objectifs
JPK
Injections de ciment ( squeeze )
9
9
9
9
Restauration de cimentation
Réparation tubage détérioré
Bouchage perforations
Fermetures aquifères
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Cimentation Primaire - Objectifs
JPK
Cimentations des tubages
9
9
9
9
9
9
9
Isoler formations productrices
Protéger niveaux aquifères supérieurs
Eviter l’ éboulement du trou
Ancrage tubages
Prévention corrosion
Permettre la mise en tension des tubes
Isolation thermique
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Cimentation Primaire - Objectifs
JPK
Plan
9
9
9
9
Objectifs Généraux
Le Programme de Cimentation
Les Types de Tubages et leur Cimentation
Les étapes de la cimentation
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Cimentation Primaire - Objectifs
JPK
Cimentation Primaire Effective
Hole
9 Objectifs
– Isolation des zones
Casing
– Ancrage du tube (support axial)
– Protection contre corrosion et
erosion
– Support des parois du trou
Cement
gas zone
9 Efficacité de la solution
– Hauteur cimentée
– Moyens adaptés
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Cimentation Primaire - Objectifs
JPK
oil zone
Adaptabilité et Flexibilité
9 Solutions
simples,
effectives et
efficaces
– N’importe quelle
profondeur,
densité,
temperature
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Cimentation Primaire - Objectifs
JPK
Panoplie de Solutions
9 Solutions adaptées
– Optimiser les couts dans chaque situation
9 Solutions de base
– Tubage de surface et quelques intermediaires
9 Tubage de production conventionnel
9 Applications techniquement difficiles
9 Puits a cout et/ou risque élevé
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Cimentation Primaire - Objectifs
JPK
Le Programme de Cimentation
9 Les objectifs a atteindre
– La hauteur cimentée
9 Les Types de Tubage et de cimentation
9 Les etapes de la cimentation
– Conséquences sur le programme
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Cimentation Primaire - Objectifs
JPK
La Hauteur Cimentée
9 Le but de la cimentation est :
– consolider le trou
– isoler les niveaux productifs (gaz, huile, eau)
– supporter et mettre en tension les cuvelages
9 Exemples de dessein de hauteur cimentée
– Cas général seulement
9 Attention
– P, T dans annulaire non (ou mal) cimenté
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Cimentation Primaire - Objectifs
JPK
Top of cement
9 Conductor and surface
casings
9 Intermediate and Production
Casing Strings
– To surface
– The shallower of
9 Liners
•
– Entire length
– 50 m (w/o DP) or 150 m
(with DP) above hanger
•
•
•
150 m above top of any
hydrocarbon formation
150 m above overpressured water bearing
zone
Point where buckling
forces are minimised
300 m above casing shoe
– Account for future side-track
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Cimentation Primaire - Objectifs
JPK
Position du Top Ciment ?
9 en surface (toute la colonne est cimentée)
9 au dessus du réservoir le plus haut.
9 jusqu’au tubage précédent
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Cimentation Primaire - Objectifs
JPK
Cimentation en surface
9 Avantages:
– Simplification de l’abandon définitif du puits
– pas de corrosion des tubages
9 Inconvénients:
– difficulté pour restaurer la cimentation
– pas de contrôle des espaces annulaires
– il faut être sûr de réussir la cimentation
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Cimentation Primaire - Objectifs
JPK
Cimentation au dessus des
réservoirs
9 Cimentation au dessus du réservoir le plus haut ?
9 Avantages:
– Simplification de la cimentation
– contrôle des espaces annulaires
– réduction de la longueur à cimenter
9 Inconvénient:
– complique l’abandon définitif.
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Cimentation Primaire - Objectifs
JPK
Cimentation au tubage précédent
9 Cimentation jusqu’au sabot du tubage précédent?
9 Avantages:
– Isolation de tout le découvert
– Pas de corrosion des casing
– Simplifie l’abandon définitif.
9 Inconvénient:
– Difficile dans certains cas
– Pas de contrôle des espaces annulaires
– Annulaire fermé
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Cimentation Primaire - Objectifs
JPK
Cimentation en surface
9 La cimentation peut être de mauvaise qualité si :
– la longueur à cimenter est importante
– il y a une zone à débit potentiel mal cimentée
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Cimentation Primaire - Objectifs
JPK
Le top ciment
9 La cimentation jusqu’au tubage précédent
– nécessaire que pour une question d'abandon
définitif du puits.
9 La cimentation de l'entrefer pourra être
envisagée plus tard si :
– le gradient de fracturation est trop faible,
– longueur à cimenter > 1 500 m,
– quantité de ciment,
– logistique,
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Cimentation Primaire - Objectifs
JPK
Recommendations Top Ciment
9 Colonne de surface (30 Elf, 20-in.)
– Cimenté jusqu’au jour
9 Colonne techniques et de production
– 200 m de ciment au sabot minimum ou
– 150 m de ciment au dessus du réservoir le plus
haut
9 Liner
– cimenté sur toute la hauteur
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Cimentation Primaire - Objectifs
JPK
Les Types de Tubage et
leur Cimentation
Types of Casings
9
9
9
9
9
Conductor
Surface
Intermediate
Production
Liner
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Cimentation Primaire - Objectifs
JPK
Conductor
9 Purpose
– Prevents washing out under the rig
– Provides elevation for flow nipple
9 Common sizes and depths:
– 30-in. - 20 -in. Welded
– 20 -in. - 16 -in. Threaded
– 10 - 100 m (< 30 m common)
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Cimentation Primaire - Objectifs
JPK
Conductor
Other Remarks:
9 Plugs not used
9 Careful pumping practices
9 Large excess required
9 Thru-drill pipe cementing common
9 BOP’s unusually connected
9 Common Cements
– Accelerated Neat
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Cimentation Primaire - Objectifs
JPK
Thru-Drill Pipe Cementing
9 Key Points:
– Cement contamination
– Channelling
– Displacement
– Pump until cement to
surface
– Stab-in or not
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Cimentation Primaire - Objectifs
JPK
Outside Cementing
9 Purpose
9
9
9
9
¾
Complementary operation
¾
Bring cement to surface
Macaroni tubing used
Max. depth 250-300 ft
High friction pressures
Non-standard connections
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Cimentation Primaire - Objectifs
JPK
Tubing moved
during job
Surface
Purposes:
9 Protects surface fresh water formations
9 Cases off unconsolidated or lost circulation
areas
9 Supports subsequent casing strings
9 Provides primary pressure control (BOP
support)
9 Common sizes and depths:
– 20-in. - 9 5/8-in. threaded
– 30 m – 1000 m (or more)
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Cimentation Primaire - Objectifs
JPK
Surface Cementing
9 Excess of 100% plus not uncommon
9 Recommend thru-drill pipe method to save
– Cement
– Rig time
9 Common cements:
– Lead light weight slurries with high yields
– Neat tail slurries with good compressive strength
– Reduce WOC to a minimum with accelerators
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Cimentation Primaire - Objectifs
JPK
BOP
Rotary table
Rig Floor
Mud Outlet
Annular Preventor
Choke Line
BLIND RAMS
SHEAR RAMS
PIPE RAMS
Surface Casing Head
Surface Casing
Conductor pipe
Cement
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Cimentation Primaire - Objectifs
JPK
Intermediate (Also called Protection)
9 Separates hole into workable sections
– Lost Circulation
– Salt Section
– Overpressured Zones
– Heaving Shales
9 Common sizes and depths:
– 13 3/8-in., 10 ¾-in., 9 5/8-in.
– 1 000 to 3 000 m
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Cimentation Primaire - Objectifs
JPK
Intermediate Casings
9
9
9
9
9
Cemented to surface or to previous casing shoe
Two stage jobs common
Plugs, casing equipment, casing accessories usual
Good cementing practices are required
Large cement volumes
– Top of cement
9 Common Cements:
– Typically filler lead + high strength tail slurries
– Specialised (light, heavy, salt - saturated, etc)
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Cimentation Primaire - Objectifs
JPK
Two Stage Cementing
Key Points:
Zone to isolate
9 Separation and isolation
of zones
9 Reduces hydrostatic
9 Can leave zone in the
annulus uncemented
(cement at TD and
surface)
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Cimentation Primaire - Objectifs
JPK
Stage
Collar
Weak Zone
1st Stage
Production
9 Isolates pay zone from other formations
9 Protective housing for production equipment
– Subsurface artificial lift
– Multiple zone completion
9 Safety barrier and containment
– Covers worn or damaged intermediate string
9 Screens for sand control
9 Common sizes:
– 4 ½-in., 5-in., 7-in., & 9 5/8-in.
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Cimentation Primaire - Objectifs
JPK
Liners
9 Requires less
casing
Pump Down Plug
“Dart”
Liner Hanger
9 Deeper wells
Liner Wiper
Plug
9 Small annular
clearance
Liner Over Lap
9 Specialized
equipment
Previous Shoe
9 Shorter column of
cement
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Cimentation Primaire - Objectifs
JPK
Casing
9 API Casing Specs – example
9
– OD
9
9 5/8-in.
– Weight 53.5 lbs/ft (Æ ID)
– Grade
C75 (yield point
allowable tension)
– Burst pressure
7430 psi
– Collapse pressure 6380 psi
– Thread Buttress
Nominal size vs. true ID
– Displacement volume
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Cimentation Primaire - Objectifs
JPK
Casing program for well
based on
–
–
–
–
–
Burst Pressure
Collapse Pressure
Tensile Load
+ corrosion, clearance,
threads (torque, pressure
tight)…
Tapered string used to
minimize well cost
Thread/Connection Types
9 Sealing
9 Strength
9 Torque Æ Rotation
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9 8 Round
– Seals on threads
– Use of couplings
9 Buttress
– Seals on threads
– Use of couplings
9 VAM
– Seals on threads & shoulder
– Use of couplings
9 Hydril
– Seals on threads & shoulder
– Integral
– 2 sets of threads
Cimentation Primaire - Objectifs
JPK
Running Casing
9 Inspection of Casing
–
–
Tuboscope
Pipe tally
9 Hook-load monitoring
9 Fill-Up & Circulation Tool
9 Hole Preparation
–
–
9 Circulate in stages
Mud condition
Clearance
– At shoe of previous
casing
9 Running
–
–
–
–
Casing crews
Too fast
Landing Casing
Nippling up
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9 Casing equipment
– At top of reservoir
– At shoe
Cimentation Primaire - Objectifs
JPK
La Cimentation
Les étapes de la cimentation
Problemes d’une cimentation
Conséquence sur le Programme de
Cimentation
Bouchon inférieur (de tête)
Boue
Schéma tres
simplifié d’une
cimentation
Anneau de cimentation
SABOT
Bouchon inférieur (de tête)
Boue
Début de la cimentation:
Largage du bouchon inférieur,
ou de tête
Anneau de cimentation
Sabot de cimentation
Boue
Laitier
Cimentation en cours:
Pompage du laitier de ciment
Bouchon inférieur (de tête)
Anneau de cimentation
Sabot de cimentation
Boue
Laitier
Cimentation en cours:
Tout le laitier de ciment a été
pompé
Bouchon inférieur (de tête)
Largage du bouchon supérieur,
ou de queue.
Anneau de cimentation
Sabot de cimentation
Boue
Cimentation en cours
Bouchon supérieur (de queue)
Poursuite du déplacement (la
chasse) du laitier de ciment par la
boue et le bouchon supérieur
Arrivée du bouchon inférieur sur
l’anneau de cimentation, rupture du
disque permettant la poursuite de la
chasse.
Laitier
Bouchon inférieur (de tête)
Anneau de cimentation
Sabot de cimentation
Boue
Cimentation en cours:
Poursuite de la mise en place du
laitier de ciment dans l’espace
annulaire
Bouchon supérieur (de queue)
Laitier
Bouchon inférieur (de tête)
Anneau de cimentation
Sabot de cimentation
Boue
Fin de la cimentation
Le bouchon supérieur arrive
sur l’anneau de cimentation
Tout le laitier de ciment est
dans l’espace annulaire.
Test en pression de la
colonne
Laitier
Bouchon supérieur (de queue)
Bouchon inférieur (de tête)
Anneau de cimentation
Sabot de cimentation
Cimentation Défectueuse
9
9
9
9
Souvent difficile a localiser
Difficile, cher et compliqué a réparer
Pratiques
Formulations
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Cimentation Primaire - Objectifs
JPK
La Cimentation
9 Le Puits
– Calibre, deviation
9 Remplacer boue par
ciment
– Formations
– Fluides non-Newtoniens
– Pressions, temperature
– Propriétés mal définies
9 Le Tube dans le puits
– Geometrie complexe
9 La Boue
– Mal connue
9 Le coulis de ciment
9 La gaine de ciment durci
– Fluides tampons
– En fonction du temps
– Vie du réservoir
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Cimentation Primaire - Objectifs
JPK
Pratiques Affectant la Cimentation
Caves: Regime de
placement
inadequat
Mauvais Centrage
Canalization:
fluides
incompatibles ou
deplacement de
boue incomplet
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Cimentation Primaire - Objectifs
JPK
Le Ciment
Coulis
+
=
CIMENT
SG ~ 3.2
SG = 1.0
9 Le Ciment Portland
SG ~ 1.9
9 Coulis
– Materiau hydraulique
– Suspension dans eau
– Bon marché
– Pompable
– Disponible
9 Ciment durci
– Propriétés mécaniques
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Cimentation Primaire - Objectifs
JPK
Formulation du Laitier affectant la
Cimentation
Eau Libre
Influx de Gas
Influx d’Eau
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Cimentation Primaire - Objectifs
JPK
Retrait ou
microannulair
e
But d’une Cimentation
9 Définir clairement les
objectifs a cimenter
9 Moyens de réussir
– coté forage
– Compatibles avec le
forage
– Compatibles avec la
production
9 Travail d’ équipe
Trou calibré, propre, stable
•
Boue adéquate (fluidité,…)
•
Tubage suffisamment garni
– Coté Ciment
– Différents départements
– Compagnies
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•
Cimentation Primaire - Objectifs
JPK
•
Fluides tampons
•
Laitiers
Le Programme de Cimentation
9 Dans le cadre du programme Forage/Dvlpt
– Inclure la cimentation dans les objectifs du puits
9 Anticiper les problemes des cimentations
– Objectifs proportionnés a ceux du projet
– Adpater ou redefinir le projet
9 Cout d’une cimentation
– Quelques pourcents du cout du puits
– Mais risque potentiel pour le puits/projet
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Cimentation Primaire - Objectifs
JPK