MagCUBE™. Améliorer la précision du positionnement dans le forage directionnel.
Le forage directionnel permet de maximiser l’extraction de pétrole et de gaz tout en minimisant les coûts. La mesure pendant le forage (Measurement While Drilling : MWD) décrit les levés directionnels et les mesures liées au forage. Un relevé efficace en MWD consiste à mesurer la distance et deux angles : l’inclinaison mesuré par un accéléromètre triaxial et l’azimut par un magnétomètre triaxial.
L’azimut magnétique de l’assemblage du fond du trou (Borehole Assembly : BHA) est déduit des mesures de la composante vectorielle de l’outil de sondage MWD. Pour convertir l’azimut magnétique en azimut réel (géographique), on a besoin de la déclinaison magnétique fournie par un modèle de référence géomagnétique au site et au moment du forage. Ce modèle de référence doit inclure les trois sources de précision : les champs principal, crustal et de perturbation. Plus le modèle de référence est précis, plus l’azimut réel de l’assemblage (BHA) est précis. Le levé MWD traditionnel ou standard utilise un modèle de référence géomagnétique global qui est décrit par une technique mathématique appelée expansion harmonique sphérique. La résolution spatiale d’un tel modèle est définie par le degré harmonique sphérique (SHD). Un modèle global a une résolution spatiale et une précision limitées. La résolution et la précision peuvent être améliorées par l’inclusion du champ magnétique crustal local à courte longueur d’onde. Pour les levés de puits de forage, cette inclusion est appelée le levé IFR (In Field Referencing).
Déclinaisons magnétiques, le long d’un profil de 140000 ft de long à 10000 ft sous le niveau de la mer, dans le Powder River Basin, Wyoming. Trois modèles globaux contiennent le champ principal seulement (SHD13), le champ principal et le champ crustal de grande longueur d’onde (SHD133 et SHD720). Les modèles globaux sont associés à l’axe vertical droit en degrés. Le champ crustal local est relatif au modèle global SHD720 et utilise l’axe vertical gauche en degrés. Le champ crustal local ou IFR a des effets significatifs.
Toute mesure contient des erreurs. Les erreurs provenant de différentes sources sont statistiquement indépendantes et cumulatives, et les erreurs se propagent proportionnellement à la distance entre le trépan et l’origine. L’effet combiné des erreurs de inclinaison, d’azimut et de distance est décrit par l’ellipse d’incertitude (EOU). Dans la pratique, les puits sont forés à des angles élevés et sur de longues distances pour augmenter la productivité. Dans un tel puits, la zone d’EOU (Ellipse Of Uncertainty, cône vert) utilisant une étude MWD standard peut dépasser les dimensions de la cible géologique (rectangle rouge), augmentant ainsi les risques de forage et les coûts potentiels liés au fait de manquer la cible. Pour réduire la taille des EOU, plusieurs corrections sont appliquées aux lectures des outils de fond de trou. Une correction utilisant un modèle IFR est appelée correction IFR et constitue une correction majeure dans la surveillance des puits de forage. En utilisant l’IFR, il est possible de positionner le puits de forage (cône bleu) à l’intérieur du sweet spot du réservoir et de minimiser le contrôle directionnel, ce qui réduit le temps de forage et permet de réaliser des économies importantes. Dans un forage directionnel, la précision d’orientation souhaitée est d’environ 0,1°.
En plus de fournir la déclinaison, le modèle de référence géomagnétique fournit également des informations sur le inclinaison et la force du champ principal. Cette information n’est pas directement requise pour le forage puisque le inclinaison du puits peut être déduit de l’accéléromètre de l’outil MWD. Les mesures du inclinaison et du champ total fournies par la référence géomagnétique ou le modèle IFR constituent donc des informations redondantes qui peuvent être utilisées pour atteindre deux objectifs supplémentaires : (1) la validation des lectures magnétiques de l’outil MWD et (2) la correction des interférences magnétiques de la chaine de forage. La correction de l’interférence magnétique est une autre correction majeure dans les levées des puits de forage.
L’ingénieur MWD applique les corrections IFR, d’interférence magnétique et autres, puis calcule l’orientation de l’outil à partir des mesures corrigées, et enfin conseille l’ingénieur de forage pour ajuster le forage dans la direction souhaitée.
Nous avons développé une technique appelée MagCUBE qui convertit les anomalies d’intensité magnétique totale scalaire observées en surface en une distribution vectorielle du champ magnétique crustal du sous-sol . Nous construisons un modèle IFR en utilisant des données magnétiques à haute résolution. Nous estimons les incertitudes dans les champs principaux, crustal et de perturbation. La combinaison de ces efforts permet d’améliorer la précision du positionnement des puits de forage. Nous avons également préconstruit des modèles IFR MagCUBE de bassins américains onshore, pour une disponibilité immédiate.
MagCUBE a réussi à améliorer la précision et à réduire les coûts des projets de forage directionnel à terre et en mer dans le monde entier. Cette technologie avancée est disponible dans le monde entier, et exclusivement, auprès de Xcalibur Multiphysics.