Gestion des crues : résoudre les problèmes de conformité ou d'efficacité de balayage – Partie 2 : Relier les problèmes aux solutions

Dans la partie 1, nous avons discuté de la roue du processus et des deux premiers éléments de cette roue, à savoir la sélection des candidats et la clarification du problème. Dans la partie 2, nous nous concentrerons sur la création d'un lien entre les types de problèmes décrits dans la matrice des problèmes de conformité et diverses méthodes pour tenter de résoudre ces problèmes.

Dans cette section, nous continuerons à utiliser la matrice de problèmes de conformité décrite dans la partie 1 et à incorporer diverses superpositions sur cette matrice pour décrire comment les éléments du continuum de solutions de conformité et la sous-section du continuum, c'est-à-dire les interventions de puits de forage existantes, peuvent être utilisés pour montrer comment ces solutions peuvent être appliquées efficacement.

Les efforts antérieurs pour classer les problèmes d'ingénierie de conformité ont utilisé une vue linéaire des problèmes de classement du plus facile au plus difficile à contrôler. Le document le plus cité dans cet effort est probablement celui de Seright et al., SPE 84966. Bien que je ne sois pas en désaccord avec leur processus de classement, cela ne nous aide vraiment pas à nous concentrer sur la solution la plus appropriée.

Une manière différente de classer les problèmes de conformité a été développée, brièvement décrite et présentée dans la partie 1. La matrice des problèmes de conformité (Fig. 1) nous permet de classer les problèmes de conformité en fonction de deux caractéristiques principales du problème : le cheminement dominant du problème (c'est-à-dire un VSC [conduit d'espace vide] ou roche perméable) et l'emplacement du contrôle de débit proéminent (c'est-à-dire près du puits de forage ou plus profondément dans le réservoir). Bien que certains problèmes puissent contenir plusieurs caractéristiques, la clé est de définir la caractéristique la plus dominante afin qu'elle puisse être résolue en premier.

Tous les problèmes de conformité ne sont pas présentés dans ce tableau, mais si vous considérez ces deux éléments majeurs du flux de problèmes, nous devrions être en mesure de placer n'importe quel type de problème de conformité sur cette matrice. Veuillez étudier et considérer attentivement cette matrice car ce sera un élément clé de la partie 2.

Dans la partie 2, qui sera publiée dans le JPT de juin, nous fournirons une discussion plus approfondie sur les problèmes et la matrice des problèmes. Nous discuterons également des solutions d'intervention de puits de forage et de la manière de superposer ces types de solutions au-dessus de la matrice des problèmes de conformité. De plus, nous présenterons le continuum de solutions de conformité et montrerons sa relation avec la matrice du problème.

Remplir la matrice avec chaque type de problème auquel nous sommes confrontés dans l'industrie créerait un tableau très encombré. Une chose à reconnaître est que le puits de forage est un VSC que nous avons créé pour nous connecter au réservoir. Chaque fois que nous perdons le contrôle de la façon dont le fluide entre dans le puits de forage à partir du réservoir, nous avons un VSC.

Ainsi, nous commençons par passer en revue les problèmes les plus courants associés à la perte de contrôle du puits de forage, tels que les fuites de tubage, les fuites de packer ou les bouchons, les intervalles mal perforés, les canaux de ciment, les mauvais intervalles perforés, etc. Ces problèmes se situent tous dans le quadrant supérieur gauche. . Puisqu'il s'agit strictement d'espace vide ou d'écoulement de conduit, ils sont totalement contrôlés au niveau du puits de forage.

L'exemple suivant nous aide à comprendre l'importance des contrôles et de la compréhension géologiques. Si nous avons une couche arrosée sans écoulement transversal entre les couches, ce problème tombe dans le quadrant supérieur droit, puisque le problème d'écoulement est dominé par un écoulement perméable, mais en raison de l'absence d'écoulement transversal entre les couches, tout le contrôle existe au puits de forage.

Nous passons ensuite au problème plus complexe d'une couche arrosée, mais avec un écoulement transversal important entre les couches. Ce problème tomberait dans le quadrant inférieur droit car le problème d'écoulement est lié à la perméabilité, mais comme il y a un écoulement transversal important, il y a vraiment peu ou pas de contrôle au niveau du puits de forage.

Ces deux derniers problèmes existent sous la forme d'une pente continue du quadrant supérieur droit au quadrant inférieur droit, en fonction du niveau de flux croisés entre les couches.

Le quadrant inférieur droit contient tous les problèmes où la perméabilité du réservoir est très hétérogène et/ou anisotrope. C'est là que la perméabilité peut changer de direction ainsi qu'en amplitude. Les environnements de dépôt de flux tressés deltaiques peuvent créer ce type de variance de perméabilité. L'aspect clé de ce problème est que ce problème d'écoulement est totalement dominé par un écoulement perméable et que tout contrôle est situé bien loin du puits de forage.

Un réservoir qui est fortement faillé et fracturé et où le fluide peut facilement se déplacer à travers ces caractéristiques tomberait dans le quadrant inférieur gauche. Le problème d'écoulement existe dans la caractéristique d'espace vide des fractures, mais comme il y a une fracturation naturelle étendue, le contrôle est dominé en profondeur dans le réservoir. Ces caractéristiques peuvent varier d'extrêmement serrées avec une transmissibilité limitée à très ouvertes et hautement conductrices. Une fracture induite sera un écoulement dans l'espace vide, mais dans une mesure limitée, le contrôle est un peu plus accessible depuis le puits de forage. Les intervalles karstiques (avec des sections vugulaires connectées) sont des problèmes d'écoulement dans l'espace vide, mais leur degré de contrôle est basé sur la façon dont ils sont connectés aux éléments d'écoulement vertical (c'est-à-dire des fractures ou de la roche perméable) loin du puits de forage. Une autre caractéristique de ces CSV à réservoir profond est qu'elles changent souvent de conductivité au fil du temps en raison de la dissolution ou de l'érosion.

Dans la plupart des scénarios problématiques, la capacité à caractériser correctement le flux est la plus grande limitation à la conception de la meilleure solution. Les ingénieurs assimilent généralement toute chute de pression sur une région en fonction de la loi de Darcy et du flux perméable. Cependant, l'écoulement du conduit (c'est-à-dire l'écoulement dans de grands espaces vides) pourrait être mieux caractérisé par l'écoulement du pipeline. L'élément critique de cette compréhension concerne la nature et la taille des caractéristiques de l'espace vide. La façon dont nous concevons des solutions, ou des mélanges de matériaux pour contrôler ces caractéristiques, est étroitement liée à la taille, à la forme et à l'étendue globale du mécanisme d'écoulement dans le puits de forage et la formation.

Un véritable écoulement perméable dans une roche compétente, même jusqu'à plusieurs darcys, peut être contrôlé par des volumes suffisants de gels très résistants. Cependant, des caractéristiques VSC plus importantes associées à des failles ou des fractures améliorées, des karsts, de grands trous de ver, etc. nécessiteront un matériau beaucoup plus résistant, généralement des ciments ou des gels de particules préformés très solides conçus comme des charges d'espace vide. Nous en discuterons davantage lorsque nous nous concentrerons sur la superposition de solutions, mais pour l'instant, reconnaissez qu'il est très important de bien caractériser la nature du flux pour générer des solutions efficaces.

Avant de nous plonger dans les détails des solutions qui pourraient fonctionner le mieux pour un ensemble spécifique de caractéristiques, nous devons reconnaître que les options de solution pour les problèmes d'ingénierie de conformité vont d'une myriade d'interventions de puits de forage existantes à des solutions sur mesure plus étendues. Cet ensemble de solutions peut être représenté par un continuum de solutions (Fig. 2).

Distinguer la meilleure option dans ce continuum peut être très difficile et nécessite souvent des années de travail sur un domaine ou un projet donné pour identifier l'approche la plus rentable. Cependant, dans la plupart des cas au sein de l'industrie, nous commençons et/ou concentrons la plupart de notre temps sur les interventions de puits de forage existantes. Examinons plus attentivement les interventions de puits de forage existantes.

Maintenant que nous avons une matrice peuplée avec une variété de problèmes, comment cela nous aide-t-il à trouver une solution appropriée ? Avec les solutions d'intervention de puits de forage existantes, je pense que nous serions tous d'accord pour dire qu'il est souvent préférable de s'en tenir à la solution la plus simple. Dans le cas de plusieurs problèmes de conformité, cela signifie généralement des solutions mécaniques, des bouchons de pont, des obturateurs à cheval, des revêtements anti-croûtes, etc.

Cependant, nous savons que ces solutions ne sont efficaces que dans la moitié supérieure de cette matrice. Dans certaines situations, les solutions mécaniques peuvent ne pas être disponibles en raison du caractère de complétion existant. Dans ces cas, nous pourrions être en mesure d'utiliser du ciment ou d'autres charges d'espace vide (VSF), et si le problème se situe dans le quadrant supérieur droit, des solutions chimiques telles que des bloqueurs de perméabilité peuvent être utilisées.

Dans les cas où le puits de forage croise un autre VSC et étend le contrôle du puits de forage dans le quadrant inférieur gauche de la matrice du problème, nous pouvons utiliser du ciment et d'autres VSF. La clé pour créer des solutions efficaces dans le quadrant inférieur gauche est notre capacité à pomper de grands volumes de matériaux VSF qui ont la force appropriée pour contrôler cette zone. Nous pouvons améliorer notre efficacité dans ces types de solutions en diminuant la résistance des matériaux que nous utilisons. Un bon exemple de cela se trouve dans SPE 103044. Lorsque nous sommes limités aux solutions d'intervention de puits de forage existantes, nous ne pouvons générer des solutions efficaces pour les problèmes du quadrant inférieur droit qu'en utilisant des solutions pénétrant profondément la perméabilité ou des systèmes de nanoparticules extrêmement petits. Ceux-ci sont inclus dans les solutions chimiques. Nous pouvons en outre voir cette relation entre les solutions mécaniques, les ciments/VSF et les systèmes de gel chimique/scellant en utilisant une image de superposition graphique sur la matrice du problème (Fig. 3).

Si c'était tout ce que nous avions à faire, le monde de l'ingénierie de conformité serait simple. Cependant, dans de nombreux cas, nous nous retrouvons avec plusieurs problèmes dans un puits ou un champ. Par exemple, nous avons fracturé hydrauliquement un puits dans un champ présentant des stries de perméabilité importantes. Peut-être avons-nous prolongé notre intervalle fracturé, le reliant ainsi à un aquifère. Dans certains cas, nous avons des intervalles karstiques combinés à une fracturation extensive, induite ou naturelle. Dans d'autres situations, nous n'avons pas contrôlé la connectivité du puits de forage à l'espace vide ou à l'écoulement du conduit, limitant ainsi notre contrôle global (c. De plus, nous avons également des problèmes qui ont peut-être commencé par un débit limité, mais au fil des ans, ces caractéristiques se sont améliorées en raison de la dissolution ou de l'érosion supplémentaire de la roche. Comme indiqué dans la partie 1, la compréhension de ces problèmes et de leur impact global est essentielle à notre capacité à concevoir des solutions efficaces.

La conception d'une solution efficace doit se concentrer sur le contrôle, ou au moins sur l'influence agressive, du problème de flux le plus dominant. Dans les cas où un VSC est impliqué, ce sera toujours la caractéristique dominante. C'est le seul domaine où nous avons eu de la chance. Notre capacité à contrôler l'écoulement des espaces vides est considérablement meilleure que notre capacité à concevoir et à mettre en place des solutions qui permettent un contrôle significatif des problèmes d'écoulement perméable. Les systèmes mécaniques sont les plus faciles à placer et généralement les plus faciles à retirer s'ils ne fonctionnent pas. Le ciment et les VSF viennent ensuite, et notre expérience en matière de cimentation corrective (ou de compression) s'accompagne souvent de nombreuses années d'expérience. Le seul problème important avec la cimentation corrective est que, pendant des années, l'industrie s'est concentrée uniquement sur la reprise du contrôle au niveau ou très près du puits de forage, et les problèmes d'aujourd'hui exigent souvent que nous influencions ces conduits d'espace vide bien au-delà du puits de forage.

Il existe également des situations où plusieurs techniques de solution peuvent être mises en œuvre en même temps pour obtenir une synergie des deux solutions. Un exemple est le pompage de gels, suivi de ciment, comme dans les cas de coupure de gaz documentés à Prudhoe Bay.

En plus des articles sur Prudhoe et Anton Irish, je recommande deux articles sur West Sak qui utilisent cette technique et qui montrent la progression des solutions résultant de l'évaluation des performances et des améliorations de la compréhension des problèmes (SPE 169073 et SPE 201302).

En revenant à la matrice de problèmes avec la superposition de solutions, aucune de ces limites de solution ou emplacements de placement de problème n'est dure et rapide. Il y a toujours des zones grises dans les problèmes et les solutions qui peuvent modifier leur emplacement dans une certaine mesure. De plus, rappelez-vous que bien que nous ayons pu faire quelque chose pour contrôler un problème, il existe souvent plusieurs problèmes qui réduisent le bénéfice global de la solution choisie. L'effet de l'économie peut déplacer ces limites, ainsi que les améliorations technologiques et/ou les limitations physiques de la configuration du puits de forage. De plus, bien que les systèmes chimiques et/ou de gel puissent atteindre plus loin dans le quadrant inférieur droit, il arrive souvent que de nombreux problèmes dans ce domaine se prêtent à de meilleures solutions à partir de la reconfiguration du modèle ou des puits de forage de conception, comme indiqué précédemment. La figure 4 fournit une perspective générale sur l'interaction du continuum de la solution de conformité avec la matrice du problème, ainsi qu'un tracé de la gravité par rapport à la probabilité.

La perspective illustrée à la Fig. 4 n'est pas fournie comme une relation dure et rapide, mais plutôt comme une règle générale qui s'est développée à partir de multiples expériences, révisions techniques et apprentissages des autres. Je suis d'avis que le plus grand nombre de problèmes de conformité qui existent dans l'industrie sont liés à la variation de perméabilité entre les zones qui sont significativement interconnectées profondément dans le réservoir. Ces problèmes existent dans le quadrant inférieur droit et sont très difficiles d'accès et de contrôle à partir des puits de forage existants. Ces problèmes ne sont pas les plus graves en termes de cycle d'injection ou de percée rapide ou massif. Les problèmes les plus graves résultent de problèmes directs de VSC et nécessitent une certaine forme d'intervention physique, ou vous perdez la valeur des puits impliqués.

Au fil des ans, les problèmes de variance de perméabilité qui existent dans le quadrant inférieur droit ont généralement été résolus par des détournements, des reconfigurations de modèles personnalisés, un rééquilibrage injection/production, etc. C'est également le principal domaine dans lequel l'application actuelle de l'analyse des mégadonnées tente de corriger ces problèmes. problèmes de conformité par rééquilibrage des fluides.

Pour tirer le meilleur parti de vos efforts d'ingénierie de conformité, vous devez continuer à utiliser les informations que vous obtenez à chaque effort pour en savoir encore plus sur le problème et ainsi formuler les meilleures solutions potentielles aux problèmes de conformité que vous rencontrez. Rappelez-vous l'étape 5 de la roue de processus dans la partie 1.

Pour avoir le plus grand taux de réussite dans les problèmes de conformité, vous devez revoir votre compréhension du problème et l'économie des solutions appliquées.

La partie 3 se concentrera sur la vérification que nous comptabilisons correctement les avantages tirés de nos efforts de diagnostic et de solution.

Pour plus de lecture

SPE 84966 Une stratégie pour attaquer la production excessive d'eau par RS Seright, Centre de recherche sur la récupération du pétrole du Nouveau-Mexique ; RH Lane, Northstar Technologies Intl. ; et RD Sydansk, Syndansk Consulting Services.

SPE 103044 L'évolution réussie des efforts de conformité d'Anton Irish par DD Smith, MJ Giraud et CC Kemp, Occidental Petroleum, et al.

SPE 54596 Gel-Cement Combination Squeezes for Gas Shutoff par QJ Lai et AJ Bond, ARCO Alaska Inc. ; et TW Carpenter, ARCO AEPT, et al.

SPE 169073 Un aperçu des efforts de contrôle de la conformité pour le champ West Sak sur le versant nord de l'Alaska par JW Peirce, MR Hutcherson et MD Jensen, Conoco Phillips, et al.

SPE 201302 Case History of Conformance Solutions for West Sak Wormhole/Void Space Conduit With a New Pre-Formed Particle Gel RPPG by G. Targac, C. Gallo, and D. Smith, ConocoPhillips, et al.

David Smith, SPE, est actuellement président et conseiller principal de Oilfield Conformance Consulting LLC et professeur adjoint à l'Université des sciences et technologies du Missouri (MS&T). Avant ses efforts actuels et pendant environ 20 ans, Smith a été le conseiller mondial en ingénierie de conformité pour ConocoPhillips ou Occidental Petroleum. Auparavant, il était chef de projet dans la gestion de l'eau de conformité pour Halliburton et a occupé plusieurs postes au sein d'ARCO associés à la modification du profil et à l'amélioration du balayage. Smith est un membre actif de SPE depuis plus de 45 ans. Il a été président du programme technique de la conférence SPE EOR / IOR 2014 à Tulsa, ancien coprésident du SPE EOR / IOR TIG (groupe d'intérêt technique) et conférencier émérite SPE en 2019-2020. Smith est titulaire d'un baccalauréat en géologie de la Pacific Lutheran University et d'une maîtrise en génie pétrolier de l'Université de Stanford.