Étude physico-chimique des fluides de forage : application au puits, Berkine Ouest

Abstract

حفر النفط خطوةً حاسمةً في استكشاف واستغلال الموارد الجوفية، كالنفط والغاز الطبيعي. وتلعب سوائل الحفر، المعروفة أيضًا باسم طين الحفر، دورًا محوريًا في نجاح هذه العمليات بفضل خصائصها المميزة كالكثافة واللزوجة وقابلية الترشيح (HPHT). تساعد هذه السوائل على التحكم في الضغوط، وتبريد أدوات الحفر، وجلب القطع إلى السطح، وتثبيت جدران البئر. تُصنف السوائل وفقًا لأطوارها الأساسية: طين مائي (WBM)، وطين نفطي (OBM)، وسوائل غازية، وكلٌّ منها مُكيّف مع ظروف جيولوجية وتقنية مُحددة. ويشمل تركيبها عناصر مثل الباريت (BaSO₄) لضبط الكثافة، وبوليمرات مثل CMC وPAC وXC للتحكم في اللزوجة والريولوجيا، والجير لقياس درجة الحموضة والاستقرار الكيميائي. ركزت هذه الدراسة على التحليل الفيزيائي والكيميائي لسوائل الحفر في مراحل مُختلفة من العملية، باستخدام مُعدّات مثل مقياسي اللزوجة Marsh وFANN، وجهاز الترشيح HPHT. دُرست حالة واقعية: بئر EADWP-1، الواقع في حقل حاسي مسعود، المعروف بتعقيده الجيولوجي وضغوطه العالية. حللت الدراسة استهلاك السوائل، ونسبة الزيت إلى الماء، وتركيبة الطين، بالتزامن مع التنبؤات الجيولوجية والتحليلات الجيوكيميائية والنمذجة العددية. الهدف هو تعظيم أداء الطين، وتقليل المخاطر التشغيلية، وضمان سلامة وكفاءة عمليات الحفر، من خلال دمج النظرية مع التطبيقات العملية في مجال هندسة البتروكيماويات.

Oil drilling operations are a fundamental stage in the exploration and exploitation of subsurface resources, especially oil and natural gas. Drilling fluids, also known as mud, play a central role in ensuring the success of these operations due to key properties such as density, viscosity, and HPHT filtration. These fluids are essential for pressure control, cooling the drilling tools, carrying rock cuttings to the surface, and stabilizing wellbore walls. Drilling fluids are categorized based on their base phase: Water-Based Muds (WBM), Oil-Based Muds (OBM), and Gaseous Fluids. Each type is tailored to specific geological and technical conditions. Common components include barite (BaSO₄) to increase density, polymers such as CMC, PAC, or XC to control viscosity and rheology, and lime to manage pH and chemical stability. This study focused on the physico-chemical analysis of drilling fluids during different phases of the operation, using equipment such as Marsh and FANN viscometers, and the HPHT filtration apparatus. A practical case study was conducted on well EADWP-1, located in the Hassi Messaoud field, known for its geological complexity and high formation pressures. The analysis covered fluid consumption, oil/water ratio, and mud formulation, based on geological forecasting, geochemical analysis, and numerical modeling. The main objective is to optimize mud performance, minimize operational risks, and ensure the safety and efficiency of drilling operations by bridging the gap between theoretical knowledge and field application in the realm of petrochemical engineering.

Les opérations de forage pétrolier constituent une étape essentielle dans l'exploration et l'exploitation des ressources souterraines, telles que le pétrole et le gaz naturel. Les fluides de forage, appelés également boues de forage, jouent un rôle central dans la réussite de ces opérations grâce à leurs propriétés telles que la densité, la viscosité et la filtrabilité (HPHT). Ces boues permettent de contrôler les pressions, refroidir les outils de forage, remonter les déblais (cuttings) à la surface et stabiliser les parois du puits. Les fluides sont classés selon leur phase de base : les boues à base d’eau (WBM), les boues à base d’huile (OBM) et les fluides gazeux, chacun étant adapté à des conditions géologiques et techniques spécifiques. Leur composition inclut des éléments tels que la barite (BaSO₄) pour ajuster la densité, des polymères comme le CMC, PAC ou XC pour contrôler la viscosité et la rhéologie, et la chaux pour le pH et la stabilité chimique. Cette étude s’est concentrée sur l’analyse physico-chimique des fluides de forage à différentes étapes du processus, en utilisant des équipements comme les viscosimètres Marsh et FANN, et l’appareil de filtration HPHT. Un cas réel a été étudié : le puits EADWP-1, situé dans le champ de Hassi Messaoud, reconnu pour sa complexité géologique et ses pressions élevées. L’étude a analysé la consommation de fluide, le rapport huile/eau, et la formulation des boues, en lien avec des prévisions géologiques, des analyses géochimiques et des modélisations numériques. L’objectif est de maximiser les performances des boues, réduire les risques opérationnels, et garantir la sécurité et l’efficacité des opérations de forage, en intégrant la théorie aux applications pratiques dans le domaine du génie pétrochimique.