Gel breaking modeling and control by managed pressure drillingsystem in drilling operations

Abstract

The gelling process is reversible transformation from liquid to gel solid structure; that’s mean the physical properties of mud are changing during time; consequently we need amount of forces from the drill string rotation to break down the gel which may cause damage to our equipments and add more costs. So we need to implement a controlled mud system to avoid that circumstance. Managed pressure drilling system (MPD) could be a feasible solution for that, it allows us to control the bottom hole pressure (BHP); when we implement a narrow window on the variation of BHP we get instantaneously a controlled mud in such a way that the period of build up and break down are minimized due to downhole pressure stabilization. The changing in mud properties is indicated usually by an increasing or decreasing of factor viscosity. The main factor to implement MPD system is adding a control to mud pump and chock valve in addition to the back pressure pump. In a way to simulate the MPD control system by Simulink in Matlab program; we use in our study the collects of Cheng's model and Bingham plastic model during thixotropic behavior. Key words : gelling; model;control ;MPD ;BHP.Le processus de gélification est transformation réversible ;à partir de l’état liquide vers structure solide; c'est-a- dire les propriétés physiques de la boue sont en train de changer au cours du temps ; par conséquent, la garniture de forage doit diriger une quantité de force de son rotation pour briser le gel qui peut causer des endommagements aux équipements et ajouter plus de coûts. Nous avons donc besoin de mettre en oeuvre un système de commande de la boue pour éviter cette situation. Le système de pression de forage commandée (MPD) pourrait être une solution envisageable pour nous permettre de contrôler la pression de fond (BHP); on gère la pression quand on met une étroite variation sur le BHP ; instantanément de manière contrôlée la boue au cours de la période d'accumulation et de décomposition réduits au minimum par la stabilisation de la pression de fond de puits. Le changement dans les propriétés de boue est indiqué habituellement par l'augmentation ou la diminution de facteur de viscosité. Le principal facteur pour appliquer ce système est d'assurer un contrôle de la pompe à boue ; contrôle de la choke valve et la pompe d’anti retour. Pour simuler le système de commande par MPD, nous utilisons dans notre étude le Matlab/Simulink. Les modèles utilisées sont celui de Cheng et de Bingham plastique au comportement thixotropiques. Les mots clés : gélification ;modèles ; contrôle; BHP; MPD.