La Cimentation Primaire et ses Objectifs · 9Efficacité de la solution – Hauteur cimentée – Moyens adaptés Hole Casing Cement gas zone oil zone. ... Liners 9Requires less casing

La Cimentation Primaire et ses Objectifs

Forage/Completion - Cimentation des Tubages, Controle et Restauration

Jean Philippe KunetzWell Services TOTAL Global Account Manager

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Cimentation Primaire - ObjectifsJPK

Cimentations en forage

Cimentations des tubages– Cimentations Primaires

Bouchons de ciment Injections de ciment

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Les Bouchons de Ciment

Abandon des puitsIsolations de zones

– Aquifères– Zones déplétées– Isolation niveaux

Colmatage des pertes en forageAmorces de side-track

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Injections de ciment ( squeeze )

Restauration de cimentationRéparation tubage détérioréBouchage perforationsFermetures aquifères

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Cimentations des tubages

Isoler formations productrices Protéger niveaux aquifères supérieursEviter l’ éboulement du trou Ancrage tubages Prévention corrosion Permettre la mise en tension des tubes Isolation thermique

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Plan

Objectifs GénérauxLe Programme de CimentationLes Types de Tubages et leur CimentationLes étapes de la cimentation

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Cimentation Primaire Effective

Objectifs– Isolation des zones

– Ancrage du tube (support axial)

– Protection contre corrosion et erosion

– Support des parois du trou

Efficacité de la solution– Hauteur cimentée

– Moyens adaptés

Hole

Casing

Cement

gas zone

oil zone

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Adaptabilité et Flexibilité

Solutions simples, effectives et efficaces– N’importe quelle

profondeur, densité, temperature

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Panoplie de Solutions

Solutions adaptées– Optimiser les couts dans chaque situation

Solutions de base – Tubage de surface et quelques intermediaires

Tubage de production conventionnelApplications techniquement difficilesPuits a cout et/ou risque élevé

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Le Programme de Cimentation

Les objectifs a atteindre– La hauteur cimentée

Les Types de Tubage et de cimentationLes etapes de la cimentation– Conséquences sur le programme

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La Hauteur Cimentée

Le but de la cimentation est :– consolider le trou– isoler les niveaux productifs (gaz, huile, eau)– supporter et mettre en tension les cuvelages

Exemples de dessein de hauteur cimentée– Cas général seulement

Attention– P, T dans annulaire non (ou mal) cimenté

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Top of cement

Conductor and surface casings– To surface

Liners– Entire length– 50 m (w/o DP) or 150 m

(with DP) above hanger

Intermediate and Production Casing Strings– The shallower of

• 150 m above top of any hydrocarbon formation

• 150 m above over-pressured water bearing zone

• Point where buckling forces are minimised

• 300 m above casing shoe– Account for future side-track

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Position du Top Ciment ?

en surface (toute la colonne est cimentée) au dessus du réservoir le plus haut.jusqu’au tubage précédent

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Cimentation en surface

Avantages:– Simplification de l’abandon définitif du puits – pas de corrosion des tubages

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 au dessus des réservoirs

Cimentation au dessus du réservoir le plus haut ?Avantages:– Simplification de la cimentation– contrôle des espaces annulaires– réduction de la longueur à cimenter

Inconvénient:– complique l’abandon définitif.

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Cimentation au tubage précédent

Cimentation jusqu’au sabot du tubage précédent?Avantages:– Isolation de tout le découvert– Pas de corrosion des casing– Simplifie l’abandon définitif.

Inconvénient:– Difficile dans certains cas– Pas de contrôle des espaces annulaires– Annulaire fermé

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Cimentation en surface

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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Le top ciment

La cimentation jusqu’au tubage précédent – nécessaire que pour une question d'abandon

définitif du puits. 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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Recommendations Top Ciment

Colonne de surface (30 Elf, 20-in.)– Cimenté jusqu’au jour

Colonne techniques et de production– 200 m de ciment au sabot minimum ou– 150 m de ciment au dessus du réservoir le plus

hautLiner – cimenté sur toute la hauteur

Les Types de Tubage et leur Cimentation

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Types of Casings

ConductorSurfaceIntermediateProductionLiner

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Conductor

Purpose– Prevents washing out under the rig– Provides elevation for flow nipple

Common sizes and depths:– 30-in. - 20 -in. Welded– 20 -in. - 16 -in. Threaded– 10 - 100 m (< 30 m common)

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Conductor

Other Remarks:Plugs not usedCareful pumping practicesLarge excess requiredThru-drill pipe cementing commonBOP’s unusually connectedCommon Cements– Accelerated Neat

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Thru-Drill Pipe Cementing

Key Points:– Cement contamination– Channelling– Displacement– Pump until cement to

surface– Stab-in or not

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Outside Cementing

PurposeComplementary operationBring cement to surface

Macaroni tubing usedMax. depth 250-300 ftHigh friction pressuresNon-standard connections

Tubing movedduring job

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Surface

Purposes:Protects surface fresh water formationsCases off unconsolidated or lost circulation areasSupports subsequent casing stringsProvides primary pressure control (BOP support)Common sizes and depths:– 20-in. - 9 5/8-in. threaded– 30 m – 1000 m (or more)

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Surface Cementing

Excess of 100% plus not uncommonRecommend thru-drill pipe method to save– Cement– Rig time

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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BOPRotary tableRig Floor

Choke Line

Mud OutletAnnular Preventor

BLIND RAMS

SHEAR RAMS

PIPE RAMS

Conductor pipeCement

Surface Casing HeadSurface Casing

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Intermediate (Also called Protection)

Separates hole into workable sections– Lost Circulation– Salt Section– Overpressured Zones– Heaving Shales

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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Intermediate Casings

Cemented to surface or to previous casing shoeTwo stage jobs commonPlugs, casing equipment, casing accessories usualGood cementing practices are requiredLarge cement volumes– Top of cement

Common Cements:– Typically filler lead + high strength tail slurries– Specialised (light, heavy, salt - saturated, etc)

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Two Stage Cementing

Key Points:Separation and isolation of zones

Reduces hydrostatic

Can leave zone in the annulus uncemented(cement at TD and surface)

1st Stage

StageCollarWeak Zone

Zone to isolate

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Production

Isolates pay zone from other formationsProtective housing for production equipment – Subsurface artificial lift– Multiple zone completion

Safety barrier and containment– Covers worn or damaged intermediate string

Screens for sand controlCommon sizes:– 4 ½-in., 5-in., 7-in., & 9 5/8-in.

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LinersRequires less casing

Deeper wells

Small annular clearance

Specialized equipment

Shorter column of cement

Liner WiperPlug

Pump Down Plug“Dart”

Liner Hanger

Previous Shoe

Liner Over Lap

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Casing

API Casing Specs – example– OD 9 5/8-in.– Weight 53.5 lbs/ft ( ID)– Grade C75 (yield point

allowable tension)– Burst pressure 7430 psi– Collapse pressure 6380 psi– Thread Buttress

Nominal size vs. true ID– Displacement volume

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

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Thread/Connection Types

Sealing

Strength

Torque Rotation

8 Round– Seals on threads– Use of couplings

Buttress– Seals on threads– Use of couplings

VAM– Seals on threads & shoulder– Use of couplings

Hydril– Seals on threads & shoulder – Integral– 2 sets of threads

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Running Casing

Inspection of Casing– Tuboscope– Pipe tally

Hole Preparation– Mud condition– Clearance

Running– Casing crews– Too fast– Landing Casing– Nippling up

Casing equipment

Hook-load monitoring

Fill-Up & Circulation Tool

Circulate in stages– At shoe of previous

casing

– At top of reservoir

– At shoe

La Cimentation

Les étapes de la cimentationProblemes d’une cimentationConséquence sur le Programme de Cimentation

Boue

Anneau de cimentation

Bouchon inférieur (de tête)

SABOT

Schéma tressimplifié d’unecimentation

Début de la cimentation:

Largage du bouchon inférieur, ou de tête

Boue


Sabot de cimentation


Cimentation en cours:

Pompage du laitier de ciment

Boue

Laitier




Cimentation en cours: Tout le laitier de ciment a été

pompé

Largage du bouchon supérieur, ou de queue.

Boue

Laitier




Cimentation en cours

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.

Boue

Laitier



Bouchon supérieur (de queue)


Cimentation en cours:

Poursuite de la mise en place du laitier de ciment dans l’espace annulaire

Boue

Laitier





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

Boue

Laitier





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Cimentation Défectueuse

Souvent difficile a localiserDifficile, cher et compliqué a réparerPratiquesFormulations

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La Cimentation

Le Puits– Calibre, deviation

– Formations

– Pressions, temperature

Le Tube dans le puits

La Boue

Le coulis de ciment– Fluides tampons

Remplacer boue par ciment– Fluides non-Newtoniens

– Propriétés mal définies

– Geometrie complexe

– Mal connue

La gaine de ciment durci– En fonction du temps

– Vie du réservoir

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Pratiques Affectant la Cimentation

Canalization: fluides

incompatibles oudeplacement de boue incomplet

Mauvais Centrage

Caves: Regime de placement inadequat

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Le Ciment

Le Ciment Portland– Materiau hydraulique

– Bon marché

– Disponible

Coulis– Suspension dans eau

– Pompable

Ciment durci– Propriétés mécaniques

SG = 1.0+ CIMENT

SG ~ 3.2

=Coulis

SG ~ 1.9

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Formulation du Laitier affectant la Cimentation

Eau Libre

Retrait oumicroannulair

e

Influx d’Eau

Influx de Gas

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But d’une Cimentation

Définir clairement les objectifs a cimenter– Compatibles avec le

forage

– Compatibles avec la production

Travail d’ équipe– Différents départements

– Compagnies

Moyens de réussir– coté forage

• Trou calibré, propre, stable

• Boue adéquate (fluidité,…)

• Tubage suffisamment garni

– Coté Ciment

• Fluides tampons

• Laitiers

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Le Programme de Cimentation

Dans le cadre du programme Forage/Dvlpt– Inclure la cimentation dans les objectifs du puits

Anticiper les problemes des cimentations– Objectifs proportionnés a ceux du projet– Adpater ou redefinir le projet

Cout d’une cimentation– Quelques pourcents du cout du puits– Mais risque potentiel pour le puits/projet

Documents

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