BE1027405B1 - BOREHOLE AND BOREHOLE WELL DRILLING PROCESS - Google Patents
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Abstract
Procédé de forage d'un puits de forage (1) avec un diamètre constant, dans lequel il est prévu un dispositif de forage et plusieurs sections de tubage non expansées (5), dans lequel le dispositif de forage est suspendu par un câble (2) et comprend un outil de forage et un système d'expansion pour installer et expanser les sections de tubage non expansées (5), caractérisé en ce que pour forer et de cuveler une section, les étapes suivantes sont exécutées: a) une dite section de tubage non expansée (5) est connectée au dispositif de forage, b) l'outil de forage fore une section et les débris sont collectés, c) la section de tubage non expansée (5) est installée en place et expansée par le système d'expansion, d) le dispositif de forage est remonté à la surface et les débris sont déchargés.A method of drilling a wellbore (1) with a constant diameter, in which there is provided a drilling device and several unexpanded casing sections (5), in which the drilling device is suspended by a cable (2 ) and comprises a drilling tool and an expansion system for installing and expanding the unexpanded casing sections (5), characterized in that for drilling and casing a section, the following steps are performed: a) a said section of unexpanded casing (5) is connected to the drilling device, b) the drilling tool drills a section and the debris is collected, c) the section of unexpanded casing (5) is installed in place and expanded by the system expansion, d) the drilling rig is raised to the surface and the debris is discharged.
Description
PROCEDE DE FORAGE ET DE CUVELAGE D'UN PUITS DE FORAGE La présente invention est relative à un procédé de forage et de cuvelage d'un puits de forage avec un diamètre constant, dans lequel il est prévu un dispositif de forage et plusieurs sections de tubage non expansées, dans lequel le dispositif de forage est suspendu par un câble et comprend un outil de forage pour forer des sections successives du puits de forage et un système d'expansion pour cuveler les sections successives.The present invention relates to a method for drilling and casing a wellbore with a constant diameter, in which there is provided a drilling device and several sections of casing. unexpanded, wherein the drilling device is suspended by a cable and includes a drilling tool for drilling successive sections of the wellbore and an expansion system for casing successive sections.
La présente invention est également relative à un dispositif de forage pour exécuter un tel procédé.The present invention also relates to a drilling device for carrying out such a method.
Avec un procédé de ce type, des puits de forage présentant un diamètre constant, indépendamment de leur profondeur/longueur, peuvent être réalisés. Les puits de forage de ce type sont entre autres utilisés dans l'industrie du pétrole et du gaz ainsi que pour des applications géothermiques.With a method of this type, boreholes having a constant diameter, regardless of their depth / length, can be made. Drill wells of this type are used, among other things, in the oil and gas industry as well as for geothermal applications.
Le forage d'un puits de forage de plusieurs milliers de mètres nécessite l'installation d'un tubage pour maintenir les parois du puits de forage. Ceci a pour but d'éviter la contamination des différentes couches géologiques et de la nappe phréatique, d'isoler le puits de forage des fluides géologiques et de contrôler les pressions pendant le forage et les opérations de maintenance. Les procédés existants de forage et de cuvelage d'un puits de forage consistent à forer une première section à partir de la surface, à placer ensuite un tubage et à forer ensuite une autre section, suivi par la mise en place d'un tubage, et ainsi de suite. Ces procédés existants utilisent tous des systèmes de forage complexes tels que des systèmes de forage comprenant un appareil de forage, des dispositifs de forage présentant des éléments complexes d'évacuation des débris et/ou des systèmes hydrauliques à haute puissance pour injecter un fluide de forage depuis la surface au fond du puits de forage déjà foré, et cela entre autres pour évacuer les débris vers la surface, et éventuellement pour modifier la composition du fluide de forage en fonction des besoins de forage.Drilling a wellbore several thousand meters long requires the installation of casing to hold the walls of the wellbore. The purpose of this is to avoid contamination of the various geological layers and of the water table, to isolate the wellbore from geological fluids and to control the pressures during drilling and maintenance operations. Existing methods of drilling and casing a wellbore consist of drilling a first section from the surface, then placing a casing and then drilling another section, followed by the placement of a casing, And so on. These existing methods all use complex drilling systems such as drilling systems comprising a drilling rig, drilling devices having complex debris removal elements and / or high power hydraulic systems to inject drilling fluid. from the surface to the bottom of the already drilled wellbore, and this among other things to evacuate the debris to the surface, and possibly to modify the composition of the drilling fluid according to the drilling needs.
Le document EP 1702133 décrit un dispositif de forage qui est suspendu par un câble, qui présente des longueurs de câble supérieure et inférieure connectées par des moyens de connexion de câble, dans lequel le dispositif de forage comprend un outil de forage et un système d'expansion ainsi que des moyens pour pomper les débris vers la surface. Ceci constitue un système assez complexe. De même, pour installer le tubage, un tubage non expansé doit être descendu à partir du câble jusqu'au dispositif de forage et ceci en déconnectant les moyens de connexion de câble des longueurs supérieure et inférieure du câble, afin de placer le tubage non expansé autour du câble. Ceci est encombrant. Le forage et le cuvelage de puits de forage en utilisant des procédés existants ou en utilisant le procédé décrit dans le document EP 1702133 sont donc fastidieux et onéreux. Il en résulte que pour des applications géothermiques, le coût du forage est souvent prohibitif.EP 1702133 describes a drilling device which is suspended by a cable, which has upper and lower cable lengths connected by cable connection means, in which the drilling device comprises a drilling tool and a drilling system. expansion as well as means to pump debris to the surface. This constitutes a fairly complex system. Likewise, to install the casing, unexpanded casing must be lowered from the cable to the drilling device and this by disconnecting the cable connection means of the upper and lower lengths of the cable, in order to place the unexpanded casing. around the cable. This is bulky. Drilling and casing wellbore using existing methods or using the method described in document EP 1702133 is therefore tedious and expensive. As a result, for geothermal applications, the cost of drilling is often prohibitive.
Par conséquent, un objet de l'invention consiste à fournir un procédé de forage et de cuvelage d'un puits de forage qui est moins complexe et moins cher, de telle sorte que les coûts de forage pour un puits de forage soient plus acceptables. Cet objet est réalisé en fournissant un procédé de forage et de cuvelage d'un puits de forage avec un diamètre constant tel qu'il est décrit au paragraphe 1 de la page 1 de la présente description, dans lequel pour forer et cuveler une section, les étapes suivantes sont exécutées: a) une dite section de tubage non expansée est connectée au dispositif de forage, b) l'outil de forage fore une section et des débris sont collectés, c) le système d'expansion cuvelle la section forée en expansant la section de tubage non expansée, a) le dispositif de forage est remonté à la surface et les débris sont déchargés, et dans lequel pour forer et cuveler une section consécutive les étapes mentionnées ci-dessus sont répétées et le dispositif de forage est descendu dans la dernière section forée et cuvelée, et dans lequel l'étape a est exécutée avant que le dispositif de forage soit descendu, et les étapes b, c et d sont exécutées après que le dispositif de forage ait été descendu.Therefore, it is an object of the invention to provide a method of drilling and casing a wellbore which is less complex and less expensive, so that the costs of drilling for a wellbore are more acceptable. This object is achieved by providing a method of drilling and casing a wellbore with constant diameter as described in paragraph 1 on page 1 of this description, in which for drilling and casing a section, the following steps are performed: a) a so-called unexpanded casing section is connected to the drilling device, b) the drilling tool drills a section and debris is collected, c) the expansion system trough the section drilled in expanding the unexpanded section of casing, a) the drilling device is raised to the surface and the debris is unloaded, and in which for drilling and casing a consecutive section the above mentioned steps are repeated and the drilling device is lowered in the last section drilled and cased, and in which step a is performed before the drilling device has descended, and steps b, c and d are performed after the drilling device has been lowered.
En utilisant un dispositif de forage qui est suspendu par un câble, l'installation d'un appareil de forage complexe à la surface peut être évitée. Tout ce dont le dispositif de forage a besoin, par exemple de l'énergie, peut être fourni par le câble. De même, en utilisant un dispositif de forage qui est capable à la fois de forer une section et de cuveler une section, on ne doit prévoir qu'un seul dispositif. Dans ce procédé, les débris, qui sont générés en forant une dite section, sont collectés et sont déchargés à la surface après que le dispositif de forage soit remonté, de telle sorte qu'il ne soit pas nécessaire de prévoir un système de pompage coûteux, ou similaire, pour pomper les débris à la surface. En collectant les débris avant de redescendre, le dispositif de forage est débarrassé des débris pendant qu'il est descendu, de telle sorte que la descente puisse être exécutée d'une manière simple et rapide.By using a drilling device which is suspended by a cable, the installation of a complex drilling rig on the surface can be avoided. Everything that the drilling rig needs, for example power, can be supplied by the cable. Likewise, in using a drilling device which is capable of both drilling a section and casing a section, only one device should be provided. In this method, the debris, which is generated by drilling a said section, is collected and is discharged to the surface after the drilling device is raised, so that it is not necessary to provide an expensive pumping system. , or the like, to pump debris to the surface. By collecting the debris before descending, the drilling rig is cleared of debris while it is descending, so that the descent can be performed in a simple and quick manner.
Ce procédé nécessite un dispositif de forage considérablement moins complexe que le dispositif de forage requis pour les procédés déjà existants, et ce procédé peut en outre être exécuté facilement de telle sorte que les coûts de forage pour forer un puits de forage soient considérablement réduits grâce à ce procédé. Il est par conséquent possible de forer des puits de forage même pour des applications géothermiques.This method requires a drilling device considerably less complex than the drilling device required for already existing methods, and this method can moreover be carried out easily so that the drilling costs for drilling a wellbore are considerably reduced by virtue of this process. It is therefore possible to drill wellbores even for geothermal applications.
Ici la section de tubage non expansée peut être facilement amenée à l'endroit souhaité dans la section forée parce qu'elle est transportée par le dispositif de forage lui- même. Lorsque le dispositif de forage est descendu dans la dernière section forée et cuvelée, la section de tubage non expansée peut en outre être transportée pendant que l'outil de forage fore la section consécutive, de telle sorte que la section de tubage non expansée soit immédiatement en place après que le forage ait été effectué. Si le système d'expansion comprend un système de positionnement de section de tubage, alors ce système de positionnement de tubage doit placer la section de tubage non expansée dans la position correcte, et ensuite l'expansion du tubage non expansé peut commencer. Toutefois, il est également possible que la section de tubage non expansée reste dans la dernière section forée et cuvelée pendant que l'outil de forage fore la section consécutive.Here the unexpanded tubing section can be easily brought to the desired location in the drilled section because it is transported by the drilling device itself. When the drilling device is lowered into the last drilled and cased section, the unexpanded casing section can further be transported while the drilling tool drills the subsequent section, so that the unexpanded casing section is immediately in place after drilling has been completed. If the expansion system includes a tubing section positioning system, then that tubing positioning system must place the unexpanded tubing section in the correct position, and then expansion of the unexpanded tubing can begin. However, it is also possible that the unexpanded section of casing will remain in the last drilled and cased section while the drill tool drills the subsequent section.
La section de tubage non expansée est ensuite saisie après le forage de la section consécutive et installée en place de telle sorte 5 qu'elle puisse être expansée.The unexpanded section of casing is then grasped after drilling the subsequent section and installed in place so that it can be expanded.
On peut facilement connecter une section de tubage non expansée au dispositif de forage étant donné que le dispositif de forage est remonté après le forage et le cuvelage d'une section, de telle sorte que le dispositif de forage soit ensuite situé à la surface et soit facilement accessible pour attacher une section de tubage non expansée au dispositif de forage.A section of unexpanded casing can easily be connected to the drilling device since the drilling device is reassembled after drilling and casing a section, so that the drilling device is then located on the surface and either Easily accessible for attaching a section of unexpanded casing to the drilling rig.
On peut par exemple déplacer le dispositif de forage d'une manière telle que la totalité du dispositif de forage soit située au-dessus de la surface, de telle sorte qu'une section de tubage non expansée puisse être attachée au dispositif de forage par le dessous.For example, the drilling device can be moved in such a way that the entire drilling device is located above the surface, so that a section of unexpanded casing can be attached to the drilling device by the below.
Ici le câble n'entrave pas la connexion d'une section de tubage non expansée au dispositif de forage.Here the cable does not interfere with the connection of an unexpanded tubing section to the drilling device.
L'outil de forage peut présenter une tête de forage comprenant au moins une partie amovible ou une tête de forage comprenant au moins une partie rétractable, de telle sorte que la section de tubage non expansée puisse être facilement connectée au dispositif de forage par le dessous d'une manière telle que la section de tubage non expansée entoure par exemple au moins une partie du dispositif de forage.The drilling tool may have a drill head including at least one removable part or a drill head including at least one retractable part, so that the unexpanded section of casing can be easily connected to the drilling device from below. in such a way that the unexpanded casing section surrounds for example at least a part of the drilling device.
Dans un mode de réalisation alternatif, la section de tubage non expansée peut être attachée au dispositif de forage par le dessus.In an alternate embodiment, the unexpanded tubing section can be attached to the drilling device from above.
Ceci est possible lorsque le dispositif de forage est connecté de facon détachable au câble d'une manière simple à l'aide des éléments de connexion de câble qui sont situés à la hauteur du sommet du dispositif de forage.This is possible when the drilling device is detachably connected to the cable in a simple manner using the cable connection elements which are located at the height of the top of the drilling device.
On peut ensuite simplement déconnecter les moyens de connexion de câble et attacher une section de tubage non expansée au dispositif de forage par le dessus.One can then simply disconnect the cable connection means and attach a section of unexpanded tubing to the drilling device from above.
Ce procédé est de préférence utilisé pour forer un puits de forage sensiblement vertical.This method is preferably used for drilling a substantially vertical wellbore.
La première section qui est forée est alors forée à partir de la surface et le dispositif de forage est ensuite successivement descendu et remonté.The first section which is drilled is then drilled from the surface and the drilling device is then successively lowered and raised.
Des moyens de descente descendent le dispositif de forage dans la ou les section(s) (successive (s)) déjà forée(s) et cuvelée(s). Des moyens de remontée ramènent le dispositif de forage à la surface à partir de la ou des section(s) (successive(s)) déjà Tforée(s) et cuvelée(s). Pour forer des puits de forage verticaux, aucun dispositif de tracteur supplémentaire n'est requis.Descent means lower the drilling device into the section (s) (successive (s)) already drilled and cased (s). Raising means bring the drilling device back to the surface from the section (s) (successive (s)) already drilled and cased (s). For drilling vertical boreholes, no additional tractor devices are required.
Pour forer des puits de forage horizontaux, un dispositif de tracteur est de préférence prévu par exemple pour faciliter le déplacement horizontal du dispositif de forage.For drilling horizontal wellbores, a tractor device is preferably provided, for example, to facilitate horizontal movement of the drilling device.
Le dispositif de forage peut être un dispositif de forage câblé.The drilling device may be a wired drilling device.
Dans un mode de réalisation préféré, le dispositif de forage comprend un compartiment pour collecter des débris et, à l'étape b, les débris sont collectés dans le compartiment.In a preferred embodiment, the drilling device includes a compartment for collecting debris and, in step b, the debris is collected in the compartment.
Le dispositif de forage peut alors être équipé d'un système d'évacuation des débris pour évacuer et stocker les débris dans ledit compartiment.The drilling device can then be equipped with a debris evacuation system to evacuate and store the debris in said compartment.
Ce compartiment peut être une sorte de panier et le système d'évacuation des débris peut comprendre des éléments simples, tels que par exemple un élément de vis rotative, pour transporter les débris jusqu'au compartiment, étant donné que le système d'évacuation des débris doit seulement transporter les débris jusqu'au compartiment et donc pas directement jusqu'à la surface.This compartment can be a sort of basket and the debris disposal system can include simple elements, such as for example a rotating screw element, to transport the debris to the compartment, since the debris disposal system debris should only carry the debris to the compartment and therefore not directly to the surface.
En stockant les débris dans ledit compartiment, le dispositif de forage peut être facilement remonté et en outre la collecte des débris à la surface peut être réalisée d'une manière efficace et simple.By storing the debris in said compartment, the drilling device can be easily reassembled and further the collection of debris from the surface can be carried out in an efficient and simple manner.
Lorsque les débris sont déchargés et que le dispositif de forage est descendu à nouveau, le compartiment est vide de telle sorte qu'il n'y ait plus ou pratiquement plus de débris susceptibles de gêner la descente du dispositif de forage.When the debris is unloaded and the drilling device is lowered again, the compartment is empty so that there is no more or practically any more debris which could interfere with the descent of the drilling device.
Un fluide de forage peut alors passer facilement à travers le compartiment pendant la descente.Drilling fluid can then easily pass through the compartment during descent.
De préférence, les débris sont directement emballés dans un sac ou un tube dans ledit compartiment dans le but d'évacuer facilement les débris après que le dispositif de forage ait été remonté à la surface.Preferably, the debris is directly packaged in a bag or tube in said compartment for the purpose of easily removing debris after the drilling device has been raised to the surface.
A cette fin, un sac vide ou un tube vide est placé dans le compartiment avant que le dispositif de forage soit descendu pour forer et cuveler une section consécutive.To this end, an empty bag or empty tube is placed in the compartment before the drilling device is lowered to drill and casing a consecutive section.
Dans un mode de réalisation alternatif, les débris peuvent également être collectés au-dessus du dispositif de forage, dans lequel les débris sont alors remontés en remontant le dispositif de forage.In an alternative embodiment, the debris can also be collected above the drilling device, in which the debris is then brought up by raising the drilling device.
Le dispositif de forage est de préférence descendu et remonté à l'aide du câble.The drilling device is preferably lowered and raised using the cable.
Le dispositif de forage est ici suspendu à un câble qui s'étend depuis la surface de telle sorte qu'à l'aide du câble le dispositif de forage puisse être facilement remonté à la surface et descendu depuis la surface.The drilling device is here suspended from a cable which extends from the surface so that with the aid of the cable the drilling device can be easily raised to the surface and lowered from the surface.
Ce câble peut être utilisé uniquement pour remonter et descendre le dispositif de forage, mais de préférence ce câble fournit également de l'énergie au dispositif de forage et, dans un mode de réalisation spécifique, ce câble peut également être un câble ombilical qui fournit par exemple en outre un fluide de forage au dispositif de forage.This cable can be used only for raising and lowering the drilling device, but preferably this cable also supplies power to the drilling device and, in a specific embodiment, this cable can also be an umbilical cable which provides by further example a drilling fluid to the drilling device.
Pour descendre et remonter le dispositif de forage à l'aide du câble, des moyens de traction de câble sont de préférence utilisés.To lower and raise the drilling device using the cable, cable traction means are preferably used.
Ces moyens de traction de câble sont alors de préférence installés à la surface.These cable traction means are then preferably installed on the surface.
Ces moyens de traction de câble peuvent être très simples.These cable pulling means can be very simple.
Par exemple, ils peuvent comprendre une ou plusieurs poulie(s), une bobine de câble et un simple moteur pour faire tourner la bobine de câble.For example, they can include one or more pulley (s), a cable reel, and a simple motor for rotating the cable reel.
Aucun appareil de forage coûteux n'est requis pour un câble de ce type.No expensive drilling rig is required for a cable of this type.
Dans un mode de réalisation préféré le câble fournit de l'énergie au dispositif de forage.In a preferred embodiment the cable supplies energy to the drilling device.
Par exemple, le câble peut fournir de l'énergie à l'outil de forage et/ou au système d'expansion.For example, the cable can supply power to the drilling tool and / or the expansion system.
Cette énergie peut être une énergie électrique et/ou une énergie hydraulique.This energy can be electrical energy and / or hydraulic energy.
L'avantage ici est que le dispositif de forage lui-même peut recevoir toute l'énergie nécessaire en provenance du câble, de telle sorte qu'il n'y ait pas besoin d'employer un appareil de forage complexe.The advantage here is that the drilling device itself can receive all the necessary energy from the cable, so that there is no need to employ a complex drilling rig.
De même, étant donné que l'énergie est fournie à travers le câble, le dispositif de forage n'a pas besoin de batteries ni de rien de similaire, de telle sorte que le volume du dispositif de forage puisse être maintenu raisonnable et ne nécessite pas de s'inquiéter de la température à la hauteur du forage.Likewise, since the power is supplied through the cable, the drilling device does not need batteries or the like, so that the volume of the drilling device can be kept reasonable and does not require no worry about the temperature at the height of the borehole.
En outre de préférence, l'outil de forage comprend un moteur et une tête de forage qui est entraînée par le moteur, dans lequel le câble fournit de l'énergie au moteur.Further preferably, the drill tool comprises a motor and a drill head which is driven by the motor, wherein the cable supplies power to the motor.
Ce moteur peut être un moteur électrique ou un moteur hydraulique.This motor can be an electric motor or a hydraulic motor.
De préférence, une dite section de tubage non expansée est placée autour d'au moins une partie du dispositif de forage afin de connecter la section de tubage non expansée au dispositif de forage.Preferably, a said section of unexpanded casing is placed around at least a portion of the drilling device in order to connect the section of unexpanded tubing to the drilling device.
La section de tubage non expansée est ensuite placée d'une manière telle que ladite section de tubage non expansée entoure au moins une partie du dispositif de forage.The unexpanded section of tubing is then placed in such a manner that said unexpanded section of tubing surrounds at least a portion of the drilling device.
Le diamètre de la surface extérieure de la section de tubage non expansée est tel qu'il est inférieur au diamètre de la section déjà forée et cuvelée de telle sorte que le dispositif de forage puisse être descendu facilement.The diameter of the outer surface of the unexpanded tubing section is such that it is smaller than the diameter of the already drilled and cased section so that the drilling device can be lowered easily.
Pendant le forage et le cuvelage d'une section consécutive, le dispositif de forage s’appuie de préférence sur la section forée et cuvelée précédente.During the drilling and casing of a consecutive section, the drilling device preferably relies on the previous drilled and cased section.
La section de forage prend donc appui sur une section de tubage expansée déjà installée.The drilling section therefore rests on a section of expanded casing already installed.
Cela signifie que pendant le forage de la section consécutive, l'outil de forage peut s'appuyer sur la section forée et cuvelée précédente, et que pendant l'expansion de la section de tubage non expansée, le système d'expansion peut s'appuyer sur la section forée et cuvelée précédente.This means that during the drilling of the consecutive section, the drilling tool can build on the previous drilled and cased section, and that during the expansion of the unexpanded casing section, the expansion system can fall apart. press the previous drilled and cased section.
Dans un mode de réalisation spécifique, l'outil de forage est un outil de carottage et, pendant le forage d'une dite section, une carotte est collectée et cette carotte est déchargée après que le dispositif de forage soit remonté à la surface.In a specific embodiment, the drilling tool is a coring tool and, during the drilling of a said section, a core is collected and this core is unloaded after the drilling device is brought up to the surface.
Dans ce mode de réalisation, la quantité de débris qui est générée et qui doit être collectée est fortement réduite.In this embodiment, the amount of debris which is generated and which has to be collected is greatly reduced.
En outre, la carotte peut fournir des informations intéressantes concernant la progression du forage du puits de forage.In addition, the core can provide valuable information regarding the progress of drilling the wellbore.
Par exemple, on peut voir la composition de la formation et on peut voir quand ladite composition change. De préférence, avant la connexion d'une dite section de tubage non expansée au dispositif de forage, le dispositif de forage est contrôlé pour rechercher des défauts. La recherche de défauts peut être exécutée d'une façon très minutieuse. Ia recherche de défauts peut également être effectuée rapidement, par exemple une rapide inspection visuelle devra également être considérée comme une recherche de défauts. La recherche de défauts peut être effectuée d'une façon planifiée. Par exemple, on peut effectuer plusieurs inspections rapides et moins rigoureuses suivies par une inspection minutieuse qui est à nouveau suivie par plusieurs inspections rapides et moins rigoureuses. Etant donné que le dispositif de forage est remonté à la surface, les défauts peuvent être détectés rapidement. Ceci est particulièrement important pour des éléments du dispositif de forage qui s'usent rapidement, tels que des éléments qui sont en contact direct avec la formation pendant le forage. Ces éléments sont par exemple la tête de forage, les bras d'alésage, etc. Etant donné que le dispositif de forage est remonté à la surface après le forage et le cuvelage d'une section, il est également possible de remplacer la tête de forage, les bras d'alésage ou d'autres éléments du dispositif de forage, de telle sorte que ceux-ci puissent être remplacés lorsque la formation change ou lorsqu'ils sont cassés.For example, one can see the composition of the formation and one can see when said composition changes. Preferably, before connecting a said section of unexpanded casing to the drilling device, the drilling device is checked for defects. The search for faults can be carried out very carefully. The search for faults can also be carried out quickly, for example a quick visual inspection should also be regarded as a search for faults. The search for faults can be carried out in a planned manner. For example, one can perform several quick and less rigorous inspections followed by a close inspection which is again followed by several quick and less rigorous inspections. Since the drilling rig is brought to the surface, faults can be detected quickly. This is particularly important for parts of the drilling rig that wear out quickly, such as parts that come into direct contact with the formation during drilling. These elements are for example the drilling head, the boring arms, etc. Since the drilling rig is brought to the surface after drilling and casing a section, it is also possible to replace the drill head, the reaming arms or other parts of the drilling rig, so that these can be replaced when the formation changes or when they are broken.
Dans un mode de réalisation préféré, le dispositif de forage comprend un réservoir pour un matériau d'étanchéité, et pendant le cuvelage de la section forée, une dite section de tubage non expansée est expansée et collée au matériau qui entoure la section forée, à l'aide du matériau d'étanchéité. Le matériau d'étanchéité peut par exemple être du béton ou un adhésif chimique. Le puits de forage est foré dans le sol. Ie matériau qui entoure la section forée est donc le matériau dudit sol à hauteur de la section forée. Cela peut être de la roche (solide), une matière de sol, etc. En connectant la section de tubage expansée audit matériau, donc par exemple au matériau de roche, il est mieux assuré que les différentes sections de tubage expansées resteront en place et donc que le puits de forage sera plus stable.In a preferred embodiment, the drilling device comprises a reservoir for a sealant material, and during the casing of the drilled section, a so-called unexpanded tubing section is expanded and adhered to the material which surrounds the drilled section, to using the sealant. The sealing material can for example be concrete or a chemical adhesive. The wellbore is drilled into the ground. Ie material which surrounds the drilled section is therefore the material of said soil at the height of the drilled section. It can be rock (solid), soil material, etc. By connecting the section of expanded casing to said material, therefore for example to rock material, it is better ensured that the various sections of expanded casing will remain in place and therefore that the wellbore will be more stable.
Dans un mode de réalisation spécifique, un matériau gonflable est attaché à la section de tubage non expansée avant la descente du dispositif de forage, et ce matériau gonflable se gonfle pendant ou après l'expansion de la section de tubage non expansée, de telle sorte que la section de tubage expansée soit collée au matériau qui entoure la section forée et à la section de tubage expansée précédente à hauteur du chevauchement. Ce matériau gonflable adhèrera ici au matériau qui entoure la section forée, donc par exemple à la roche, de telle sorte qu'un puits de forage stable et étanche soit obtenu.In a specific embodiment, an inflatable material is attached to the unexpanded section of tubing before the descent of the drilling device, and this inflatable material swells during or after the expansion of the unexpanded section of tubing, so that the section of expanded tubing be bonded to the material surrounding the drilled section and to the previous section of expanded tubing at the overlap. This inflatable material will adhere here to the material which surrounds the drilled section, therefore for example to the rock, so that a stable and tight borehole is obtained.
Le puits de forage est de préférence un puits de forage qui s'étend verticalement, et de préférence également chaque section forée présente une dimension comprise entre 1 m et 50 m, et spécifiquement entre 8 m et 50 m, suivant la direction verticale.The wellbore is preferably a wellbore which extends vertically, and also preferably each section drilled has a dimension of between 1 m and 50 m, and specifically between 8 m and 50 m, in the vertical direction.
Le système d'expansion comprend de préférence un système de positionnement de section de tubage, un ou plusieurs expanseur(s) ainsi qu'un système de contrôle de fuite de section de tubage.The expansion system preferably includes a tubing section positioning system, one or more expander (s), and a tubing section leakage control system.
Dans un mode de réalisation préféré, un ou plusieurs capteur(s) est (sont) connecté(s) au dispositif de forage, et il est prévu un dispositif de surveillance qui est en contact avec les capteurs, afin de surveiller le forage et le cuvelage du puits de forage.In a preferred embodiment, one or more sensor (s) is (are) connected to the drilling device, and a monitoring device is provided which is in contact with the sensors, in order to monitor the drilling and the drilling. casing of the wellbore.
Le dispositif de surveillance est de préférence installé à la surface de telle sorte que le forage et le cuvelage du puits de forage puissent être surveillés à la surface, par exemple par un opérateur.The monitoring device is preferably installed at the surface such that the drilling and casing of the wellbore can be monitored at the surface, for example by an operator.
Etant donné que toutes les opérations sont effectuées au fond du puits et avec un dispositif de forage qui est connecté à la surface à l'aide d'un câble, plusieurs capteurs peuvent être connectés au dispositif de forage afin de surveiller, par exemple depuis la surface, les différentes étapes pendant le forage et le cuvelage du puits de forage.Since all operations are carried out at the bottom of the well and with a drilling device which is connected to the surface by means of a cable, several sensors can be connected to the drilling device in order to monitor, for example from the surface, the different stages during drilling and casing of the wellbore.
Ces capteurs peuvent être des capteurs de pression, des capteurs de déplacement, des capteurs de proximité, des capteurs de force, des capteurs de rotation, des capteurs de débitmètre, des capteurs d'extensomètre, des capteurs de tension, des capteurs de courant électrique, des capteurs de rayons gamma, des capteurs soniques, des capteurs de résistivité, des capteurs de vibration, des capteurs d'orientation, des capteurs d'épaisseur, et analogues, et cela afin de surveiller entre autres le processus de forage, le processus de collecte de débris, le processus de cuvelage et le processus d'expansion.These sensors can be pressure sensors, displacement sensors, proximity sensors, force sensors, rotation sensors, flowmeter sensors, extensometer sensors, voltage sensors, electric current sensors , gamma ray sensors, sonic sensors, resistivity sensors, vibration sensors, orientation sensors, thickness sensors, and the like, and this in order to monitor among others the drilling process, the process debris collection, the casing process and the expansion process.
Les informations obtenues par les capteurs peuvent être transmises au dispositif de surveillance à l'aide du câble.The information obtained by the sensors can be transmitted to the monitoring device using the cable.
Le câble est alors également un câble de transmission de données qui fournit des données provenant des capteurs au dispositif de surveillance.The cable is then also a data transmission cable which supplies data from the sensors to the monitoring device.
Ce câble fournit alors aussi de préférence de l'énergie au dispositif de forage. Ici le procédé est bien observé à chaque instant, de telle sorte que ce procédé puisse être exécuté dans des conditions optimales. Les observations peuvent être effectuées par un opérateur et/ou par un ordinateur, et des interventions, des adaptations et des décisions peuvent être réalisées en temps réel.This cable then preferably also supplies energy to the drilling device. Here the process is well observed at all times, so that this process can be carried out under optimal conditions. Observations can be made by an operator and / or by a computer, and interventions, adaptations and decisions can be made in real time.
Dans un mode de réalisation spécifique, le dispositif de forage comprend un système directionnel pour forer et cuveler une section consécutive à partir d'une section forée et cuvelée précédente à l'angle souhaité par rapport à la section forée et cuvelée précédente. Ici il est possible d'atteindre une cible spécifique, étant donné qu'il est possible de changer la direction du puits de forage foré pendant le forage du puits de forage. Il est également possible de passer lentement d'une direction verticale à une direction horizontale, ou vice versa.In a specific embodiment, the drilling device includes a directional system for drilling and casing a consecutive section from a previous drilled and cased section at the desired angle from the previous drilled and cased section. Here it is possible to hit a specific target, since it is possible to change the direction of the wellbore drilled while drilling the wellbore. It is also possible to slowly switch from a vertical direction to a horizontal direction, or vice versa.
L'objet de l'invention est également réalisé en fournissant un dispositif de forage pour exécuter le procédé décrit ci- dessus.The object of the invention is also achieved by providing a drilling device for performing the method described above.
La présente invention va maintenant être expliquée d'une façon plus détaillée ci-dessous en se référant à la description détaillée qui suit de plusieurs modes de réalisation préférés d'un procédé et d'un dispositif de forage selon l'invention. L'objectif de la présente description est uniquement de fournir des exemples illustratifs et de montrer des avantages et des particularités supplémentaires, elle ne peut donc pas être interprétée comme constituant une limitation du champ d'application de l'invention ou des droits de brevet revendiqués dans les revendications. Dans cette description détaillée, il est fait référence à l'aide de repères numériques aux figures annexées, dans lesquelles: la Figure 1 montre une section du sommet d'un dispositif de forage selon l'invention, le dispositif de forage s'étendant à travers un section forée et cuvelée précédente; et la Figure 2 montre une vue d'ensemble schématique de six étapes consécutives pendant le forage et le cuvelage d'une section de puits de forage selon un procédé selon l'invention.The present invention will now be explained in more detail below with reference to the following detailed description of several preferred embodiments of a method and of a drilling device according to the invention. The purpose of this description is only to provide illustrative examples and to show additional advantages and features, therefore it cannot be interpreted as constituting a limitation on the scope of the invention or of the patent rights claimed. in the claims. In this detailed description, reference is made with the aid of reference numbers to the accompanying figures, in which: Figure 1 shows a section of the top of a drilling device according to the invention, the drilling device extending to through a previous drilled and cased section; and Figure 2 shows a schematic overview of six consecutive steps during the drilling and casing of a wellbore section according to a method according to the invention.
Le dispositif de forage est utilisé pour forer et cuveler un puits de forage s'étendant verticalement (1) à partir d'une surface. Le dispositif de forage comprend entre autres un outil de forage et un système d'expansion. Le dispositif de forage est suspendu par un câble (2) et peut donc être appelé un dispositif de forage câblé. L'outil de forage comprend entre autres une tête de forage amovible (3), un compartiment (6) pour collecter des débris et/ou une carotte, un moteur (7), dans lequel la tête de forage (3) est entraînée par le moteur (7), des bras d'alésage (9) pour agrandir le diamètre des sections pendant le forage de ces sections et des éléments de support (8). Le câble (2) fournit de l'énergie au moteur (7). Le système d'expansion comprend un système de positionnement de section de tubage, des expanseurs (4) et un système de contrôle de fuite de section de tubage.The drilling device is used for drilling and casing a wellbore extending vertically (1) from a surface. The drilling device comprises, among other things, a drilling tool and an expansion system. The drilling device is suspended by a cable (2) and can therefore be called a wired drilling device. The drilling tool comprises among others a removable drilling head (3), a compartment (6) for collecting debris and / or a core, a motor (7), in which the drilling head (3) is driven by the motor (7), boring arms (9) to enlarge the diameter of the sections while drilling these sections and the support members (8). The cable (2) supplies power to the motor (7). The expansion system includes a tubing section positioning system, expanders (4) and a tubing section leakage control system.
Le forage et le cuvelage d'un puits de forage (1) sont exécutés de la façon suivante: en premier lieu une section de tubage non expansée (5) est connectée au dispositif de forage.The drilling and casing of a wellbore (1) is carried out as follows: firstly an unexpanded casing section (5) is connected to the drilling device.
La Figure 1 montre un dispositif de forage avec une section de tubage non expansée (5) connectée à celui-ci.Figure 1 shows a drilling device with an unexpanded tubing section (5) connected to it.
Ensuite l'outil de forage fore une section.Then the drilling tool drills a section.
Le dispositif de forage s'appuie sur une section de forage déjà forée et cuvelée pour forer la section consécutive et expanser la section de tubage non expansée (5), et cela à l'aide des éléments de support (8). Ceci est montré aux étapes 1 et 2 de la Figure 2. Comme on peut le voir dans la Figure 2, la section de tubage non expansée (5) est transportée avec l'outil de forage lorsque l'outil de forage {fore la section.The drilling device relies on an already drilled and cased drilling section to drill the subsequent section and expand the unexpanded casing section (5), and this with the aid of the support elements (8). This is shown in steps 1 and 2 of Figure 2. As can be seen in Figure 2, the unexpanded section of casing (5) is transported with the drilling tool as the drilling tool drills the section. .
Cela signifie que la section de tubage non expansée (5) est déjà en place immédiatement après que le forage de ladite section ait été effectué.This means that the unexpanded casing section (5) is already in place immediately after the drilling of said section has been carried out.
Pendant le forage de la section, des débris et éventuellement la carotte, en fonction du type de dispositif de forage, sont collectés dans le compartiment (6) de l'outil de forage.During the drilling of the section, debris and possibly the core, depending on the type of drilling device, is collected in the compartment (6) of the drilling tool.
Les bras d'alésage (9) se trouvent dans leur position ouverte de telle sorte que la section forée atteigne le diamètre souhaité de manière telle que la section de tubage non expansée (5) puisse être expansée.The bore arms (9) are in their open position such that the drilled section reaches the desired diameter so that the unexpanded tubing section (5) can be expanded.
Lorsque le forage de la section est effectué, le système de positionnement de section de tubage positionne la section de tubage non expansée (5) dans la position souhaitée, et ensuite les expanseurs (4) expansent la section de tubage non expansée (5) et cela pendant la récupération du dispositif de forage à partir de ladite dernière section forée.When the section drilling is done, the tubing section positioning system positions the unexpanded tubing section (5) in the desired position, and then the expanders (4) expand the unexpanded tubing section (5) and this during the recovery of the drilling device from said last drilled section.
Ceci est clairement représenté aux étapes 3 à 6 de la Figure 2. Pendant la récupération du dispositif de forage, les bras d'alésage (9) se trouvent dans leur position rétractée.This is clearly shown in steps 3 to 6 of Figure 2. During the recovery of the drilling device, the boring arms (9) are in their retracted position.
Chaque section de tubage non expansée (5) est pourvue d'un matériau gonflable attaché à sa surface extérieure de telle sorte que pendant la récupération du dispositif de forage et l'expansion de ledit section de tubage (5), la section de tubage expansée soit connectée au matériau qui entoure la section forée à l'aide dudit matériau gonflable.Each unexpanded tubing section (5) is provided with an inflatable material attached to its outer surface such that during recovery of the drilling device and expansion of said tubing section (5), the expanded tubing section is connected to the material which surrounds the drilled section using said inflatable material.
Après l'expansion de la section de tubage, le dispositif de forage est remonté à la surface à l'aide du câble (2) et les débris et éventuellement la carotte sont déchargés hors du compartiment (6). Le dispositif de forage est contrôlé pour rechercher des défauts, ceci d'une façon minutieuse ou rapide, et une autre section de tubage non expansée (5) est connectée au dispositif de forage et le dispositif de forage est descendu dans la ou les section(s) déjà forée(s) et cuvelée(s) de telle sorte que les étapes décrites ci- dessus puissent être répétées et qu'une autre section puisse être forée et cuvelée.After expansion of the casing section, the drilling device is raised to the surface using the cable (2) and the debris and possibly the core are discharged out of the compartment (6). The drilling device is checked for faults, either carefully or quickly, and another section of unexpanded casing (5) is connected to the drilling device and the drilling device is lowered into the section (s) ( s) already drilled and cased so that the steps described above can be repeated and another section can be drilled and cased.
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