Forage et complétion de puits

bent sub

Sous-marin courbé : Le héros méconnu du forage directionnel

Dans le monde de l'exploration pétrolière et gazière, atteindre le réservoir cible n'est pas toujours un trajet direct. Le forage directionnel, la pratique consistant à forer des puits selon un angle, est un outil essentiel pour accéder aux réserves difficiles à atteindre. L'un des principaux composants facilitant ce processus est le **sous-marin courbé**, un appareil apparemment simple qui joue un rôle crucial dans le contrôle de la trajectoire du puits.

**Qu'est-ce qu'un sous-marin courbé ?**

Un sous-marin courbé est un court dispositif cylindrique, souvent en acier trempé, qui est installé dans la colonne de forage entre le collier de forage le plus bas et un moteur de fond de trou. La caractéristique déterminante d'un sous-marin courbé est son **angulation**, le corps étant courbé selon un angle précis, généralement entre 1° et 3°. Cet angle, combiné à la rotation de la colonne de forage, crée une force qui dirige le trépan dans une direction souhaitée.

**Fonctionnement :**

Le sous-marin courbé agit comme un volant mécanique. Lorsque la colonne de forage tourne, la surface inclinée du sous-marin courbé pousse le trépan loin de l'axe de la colonne de forage. Cette force latérale, combinée au mouvement vers l'avant du trépan, crée une trajectoire de puits incurvée.

**Fonctions clés d'un sous-marin courbé :**

  • **Contrôle directionnel :** Le sous-marin courbé est responsable de l'initiation et du maintien de la direction souhaitée du puits.
  • **Trajectoire stable :** En offrant une déviation contrôlée, il garantit un chemin de puits stable et prévisible.
  • **Optimisation du positionnement du puits :** Il permet aux ingénieurs de forage d'atteindre des cibles inaccessibles par le forage vertical conventionnel.
  • **Minimisation des risques de forage :** En permettant un contrôle précis, il permet d'éviter des complications coûteuses telles que l'effondrement du puits ou des déviations par rapport à la trajectoire prévue.

**Types de sous-marins courbés :**

Il existe différents types de sous-marins courbés, chacun conçu pour des conditions de forage spécifiques :

  • **Sous-marins courbés fixes :** Ceux-ci ont un angle fixe et sont utilisés pour la déviation initiale du puits ou pour maintenir une trajectoire constante.
  • **Sous-marins courbés réglables :** Ceux-ci permettent de modifier l'angle de la courbure, offrant plus de flexibilité pour ajuster la trajectoire du puits.
  • **Sous-marins multi-courbés :** Ceux-ci sont équipés de multiples courbures, permettant des manoeuvres de direction complexes.

**Conclusion :**

Bien qu'il soit souvent négligé, le sous-marin courbé joue un rôle essentiel dans la réussite du forage directionnel. Sa capacité à contrôler la trajectoire du puits permet d'accéder à des réserves qui seraient autrement inaccessibles, contribuant ainsi de manière significative à l'efficacité et à la rentabilité des opérations pétrolières et gazières. Le sous-marin courbé, dans sa simplicité, témoigne de l'ingéniosité des ingénieurs de forage qui continuent de repousser les limites de l'extraction des ressources.


Test Your Knowledge

Bent Sub Quiz

Instructions: Choose the best answer for each question.

1. What is the primary function of a bent sub in directional drilling? a) To increase the drilling speed. b) To maintain a straight wellbore trajectory. c) To steer the drill bit in a desired direction. d) To prevent wellbore collapse.

Answer

c) To steer the drill bit in a desired direction.

2. What is the defining feature of a bent sub? a) Its length. b) Its material. c) Its angularity. d) Its weight.

Answer

c) Its angularity.

3. How does a bent sub work? a) By rotating the drill string at a high speed. b) By applying a constant pressure to the drill bit. c) By creating a sideways force that pushes the drill bit away from the drill string center. d) By using a magnetic field to guide the drill bit.

Answer

c) By creating a sideways force that pushes the drill bit away from the drill string center.

4. Which type of bent sub allows for adjustments to the wellbore trajectory? a) Fixed Bent Sub b) Adjustable Bent Sub c) Multi-Bent Sub d) None of the above

Answer

b) Adjustable Bent Sub

5. What is a key benefit of using bent subs in directional drilling? a) Increased risk of wellbore collapse. b) Reduced drilling costs. c) Access to otherwise unreachable reserves. d) Increased drilling speed.

Answer

c) Access to otherwise unreachable reserves.

Bent Sub Exercise

Scenario: An oil drilling team is aiming to reach a reservoir located 2km east and 1km south of their drilling rig. They decide to use a bent sub to steer the wellbore in the desired direction.

Task:

  1. Identify the required angle of the bent sub. (Hint: You can use trigonometry to calculate the angle).
  2. Explain how the bent sub will be used to reach the target reservoir.

Exercice Correction

**1. Calculating the Angle:** * The desired trajectory forms a right-angled triangle with the horizontal distance (2km) as the base and the vertical distance (1km) as the height. * We can use the tangent function to find the angle: tan(angle) = opposite/adjacent = 1km/2km = 0.5. * Using the arctangent (tan-1) function, we get the angle: angle = tan-1(0.5) ≈ 26.57°. **2. Explanation:** * The drilling team will initially drill vertically for a short distance. * Then, the bent sub with a 26.57° angle will be inserted into the drill string. * As the drill string rotates, the bent sub will steer the drill bit in a south-easterly direction. * By carefully adjusting the rotation speed and the bent sub angle, the team can maintain a stable trajectory to reach the target reservoir.


Books

  • "Directional Drilling: Principles, Practices, and Applications" by John A. Warpinski, John M. Logan, and R. Joe Michelena (2018) - This comprehensive book covers all aspects of directional drilling, including detailed information on bent subs and their application.
  • "Wellbore Placement Optimization: A Practical Guide to Drilling and Completion" by John R. Fanchi (2013) - This book discusses various aspects of well placement optimization, including the role of bent subs in achieving desired trajectories.
  • "Drilling Engineering" by Robert E. Baker (2016) - This textbook covers the fundamentals of drilling engineering, including sections on directional drilling and the use of bent subs.

Articles

  • "Understanding and Applying Bent Subs in Directional Drilling" - This article published by Schlumberger provides an in-depth explanation of bent sub principles, applications, and considerations.
  • "Bent Subs in Horizontal Well Drilling: A Comprehensive Review" - This article published in the Journal of Petroleum Technology offers a comprehensive analysis of the use of bent subs in horizontal well drilling.
  • "Advances in Bent Sub Technology for Directional Drilling" - This article published in the SPE Journal showcases the latest advancements in bent sub design and functionality.

Online Resources

  • Schlumberger: Bent Subs - This page provides technical details on various types of bent subs, their applications, and troubleshooting guidelines.
  • Baker Hughes: Directional Drilling Services - This website offers a detailed overview of directional drilling services, including bent sub technology and their role in wellbore trajectory control.
  • Halliburton: Directional Drilling - This website discusses Halliburton's expertise in directional drilling, including the use of bent subs in achieving precise wellbore placement.

Search Tips

  • "Bent Sub" + "Directional Drilling" - Combine these keywords to find articles and resources specifically focused on the use of bent subs in directional drilling.
  • "Bent Sub" + "Types" - Search for information on different types of bent subs, their characteristics, and applications.
  • "Bent Sub" + "Troubleshooting" - Look for resources that address common issues encountered with bent subs and their solutions.
  • "Bent Sub" + "Case Studies" - Find examples of how bent subs have been successfully used in real-world drilling operations.

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