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I.1. Introduction :
Les techniques d'exploitation pétrolière recouvrent un ensemble de spécialités qui peuvent être regroupées dans les trois activités principales suivantes :
Le gisement ;
Le forage ;
La production.
Ces activités sont interdépendantes, les études, les travaux et les opérations entraînées par l'exploitation pétrolière font appel à de nombreux spécialistes des sociétés opératrices, de services ou des fournisseurs de matériels.
Dans le matériel actuel, les installations de forage sont les appareils les plus complexes. Selon leur destination, elles se divisent en trois catégories principales :
Les installations de forage d'exploitation et les installations de forage de recherche à grande profondeur.
Les installations de forage de reconnaissance géologique et les installations de sondage de prospection.
Les installations de forage auxiliaires employées pour les essais, la complétion et la réparation capitale des puits.
Il existe deux procédées de forage ; le forage par percussion et le forage par rotation. Le procédé le plus utilisé de nos jours dans les recherches de pétrole est le forage rotary, car il permet d'obtenir les meilleures vitesses d'avancement et, surtout, d'atteindre des profondeurs élevées.
I.2. Principe du forage rotary :
La méthode rotary consiste à utiliser des trépans à dents tricône ou des trépans monoblocs comme les outils à diamant, sur lesquels on applique une force procurée par un poids tout en les entraînant en rotation. L'avantage de cette technique est de pouvoir injecter en continu un fluide au niveau de l'outil destructif de la formation pour emporter les débris hors du trou grâce au courant ascensionnel de ce fluide vers la surface.
La sonde de forage rotary est l'appareillage nécessaire à la réalisation des trois fonctions suivantes :
Poids sur l’outil ;
Rotation de l’outil ;
Injection d'un fluide.
Ce sont les masses tiges qui vissées au-dessus de l'outil, appuient sur celui-ci ; ces masse tiges prolongées jusqu'en surface par des tiges, constituent la garniture de forage. Elle est mise en rotation dans son ensemble grâce à la table de rotation et par l'intermédiaire de la tige d'entraînement.
La totalité de la garniture de forage est percée en son centre afin de canaliser le fluide de forage vers l'outil, un joint rotatif étanche "tète d'injection" doit couronner la tige d'entraînement et permettre la liaison entre la conduite de refoulement des pompes de forage et l'intérieure de la garniture.
Un appareil de forage est nécessaire pour soutenir le poids de la garniture et manœuvrer celle-ci :c'est le rôle du derrick, du crochet de forage et du treuil.
L'appareil de forage est complété d'une installation nécessaire aux traitements du fluide de retour en surface, d'un stockage de tubulaires et des abris de chantier.
I.3. Description d'un appareil de forage :
L'appareil de forage, ou plus globalement le chantier de forage est constitué d'un ensemble d’équipements, des techniques opératoires et un personnel très qualifié. La figure (I.1) montre les différents organes constituants un appareil de forage standard.
On classe généralement les appareils de forage rotary on quatre catégories qui sont définies par les profondeurs limites qu'ils peuvent atteindre avec des tiges 4 1/2". On distingue :
a) Les appareils légers : pour les profondeurs inferieur à 1200 m. ces appareils sont le plus souvent portables ou semi-portables.
b) Les appareils moyens : pour les profondeurs comprises entre 1200 et 2500 m.
c) Les appareils lourds : pour les profondeurs comprises entre 2500 et 4000 m.
d) Les appareils ultras- lourd : pour les profondeurs supérieures à 4000 m.
Ces performances de profondeur se traduisent par un poids et une puissance qui caractérise le critère de choix d’un appareil de forage.
L'installation de l’appareil de forage est formée par un ensemble des équipements complexes comprenant des mécanismes liés entre eux pour accomplir une fonction bien déterminée dite forage d'un puits. Les principaux éléments d’un appareil de forage sont :