EP1394357B1 - Méthode pour estimer le rapport volumique du gaz a l'huile (GOR) dans les fluides d'un puits en cours de forage - Google Patents

Méthode pour estimer le rapport volumique du gaz a l'huile (GOR) dans les fluides d'un puits en cours de forage Download PDF

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EP1394357B1
EP1394357B1 EP03291857A EP03291857A EP1394357B1 EP 1394357 B1 EP1394357 B1 EP 1394357B1 EP 03291857 A EP03291857 A EP 03291857A EP 03291857 A EP03291857 A EP 03291857A EP 1394357 B1 EP1394357 B1 EP 1394357B1
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gor
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rock
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    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B49/00—Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells
    • E21B49/08—Obtaining fluid samples or testing fluids, in boreholes or wells

Definitions

  • the present invention relates to a method for estimating the volume ratio of the oil gas in the fluids of a well being drilled that tankers designate usually abbreviated GOR (for gas / oil ratio).
  • a number of service companies have been measuring content for a long time mud logging (measurement of C1-C5 compounds) and some of these companies are developing measurement tools to quantify more precisely, the gas contents of the sludge, in particular for the hydrocarbons of fractions C6-C8.
  • US-A-5,612,493 allows during drilling to evaluate the GOR by a simulation based on pressure measurements in the tank and gas volumes.
  • the method according to the invention allows during drilling to evaluate the GOR on the same drilling site by direct or indirect measurements of the volumes of gas and of oil in drill cuttings.
  • the ratio of a volume of gas produced on the surface to the same volume of rock drilled taking into account the gas concentration of the drilling fluids, the flow of drilling fluids in circulation, a penetration rate of the drilling tool and the diameter of the drilled hole.
  • GOR Gas / Oil ratio
  • the volume V g of gas contained in the drilling mud is estimated from measurements of the ratio V g / V r (where V r is a volume of drilled rock) provided by the operator.
  • V r is a volume of drilled rock
  • this ratio R of the m 3 of gas produced on the surface per m 3 of drilled rock is evaluated on the basis of the following information: gas concentration of the sludge (in%), sludge flow (m 3 / min) , penetration rate of the drill bit (minute / meter) and hole diameter.
  • This organic carbon content (OCT) expressed as a% by weight of carbon per relative to the rock, allows to evaluate (considering average densities for the hydrocarbon hydrocarbon and for rock) the volumetric percentage of hydrocarbons present in a rock sample analyzed.

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Description

La présente invention concerne une méthode pour estimer le rapport volumique du gaz à l'huile dans les fluides d'un puits en cours de forage que les pétroliers désignent usuellement en abrégé par GOR (pour gas/oil ratio).
Etat de la technique
Un certain nombre de compagnies de services mesurent depuis longtemps le contenu en gaz de la boue ("mud logging" - mesure des composées C1-C5) et certaines de ces compagnies développent actuellement des outils de mesure permettant de quantifier d'une manière plus précise les teneurs en gaz de la boue notamment pour les hydrocarbures des fractions C6-C8.
En exploration comme en développement, lorsque en cours de forage, un niveau riche en hydrocarbures est découvert, il est très important pour l'opérateur pétrolier de connaítre le type de fluides présent dans la formation (huile, gaz, condensat, huile lourde, etc.) ou encore mieux le rapport volumique du gaz à l'huile dans les fluides d'un puits. Cette information n'est accessible actuellement que par des tests de formation qui demandé un arrêt du forage (voir US-A-5635631) et représente un coût important pour l'opérateur. Dans cette optique, il est clair qu'avoir une approximation de ce GOR en cours de forage serait un "plus" important pour l'opérateur car cette donnée permettrait de mieux appréhender l'intérêt économique du gisement potentiel et aboutirait à une meilleure évaluation de la suite des opération de forage (arrêt ou poursuite du forage, absence ou déclenchement de test ou d'essais de production).
Dans l'état actuel des connaissances, il n'existe pas de méthode permettant de connaítre ce GOR sans avoir recours à des tests de formation. Seules existent des méthodes plus ou moins empiriques basées sur des rapports moléculaires des gaz provenant de la boue de forage dont l'interprétation permet, dans le meilleur des cas, de savoir si le fluide présent dans le réservoir est de l'huile, du gaz ou des huiles lourdes.
US-A-5 612 493 permet en cours de forage d'évaluer le GOR par une simulation sur la base de mesures de pression dans le réservoir et des volumes de gaz.
La méthode selon l'invention
La méthode selon l'invention permet en cours de forage d'évaluer le GOR sur le chantier même de forage par des mesures directes ou indirectes des volumes de gaz et d'huile dans les déblais de forage.
Elle comporte essentiellement :
  • la détermination du volume de gaz (Vg) contenu dans les fluides de forage par le biais d'une mesure d'un rapport entre un volume de gaz produit et un volume correspondant de roche forée ;
  • la détermination du volume d'huile (Vo) par la mesure du taux de carbone organique (TOC) dans la roche forée en tenant compte de caractéristiques physiques de la roche forée et de l'huile dans les conditions de surface ; et
  • la détermination du dit rapport volumétrique (GOR) en faisant le rapport des volumes de gaz et d'huile précédemment déterminés.
On évalue par exemple le rapport d'un volume de gaz produit à la surface à un même volume de roche forée en tenant compte de la concentration en gaz des fluides de forage, du flux de fluides de forage en circulation, d'un taux de pénétration de l'outil de forage et du diamètre du trou foré.
D'autres caractéristiques et avantages de la méthode selon l'invention, apparaítront plus clairement à la lecture de la description ci-après.
DESCRIPTION DETAILLEE
On rappelle que le GOR (Gaz/Oil ratio) est défini par la relation GOR = Vg/ Vo où Vg et Vo sont respectivement les volumes de gaz et d'huile produits à la surface en conditions standards
Détermination de Vg
Le volume Vg de gaz contenu dans la boue de forage est estimé à partir des mesures du rapport Vg/Vr (où Vr est un volume de roche forée) fournies par l'opérateur. On évalue par exemple ce rapport R du m3 de gaz produit à la surface par m3 de roche forée en se basant sur les informations suivantes : concentration en gaz de la boue (en %), flux de boue (m3/min), taux de pénétration de l'outil de forage (minute/mètre) et diamètre du trou.
A partir de cette valeur R on peut calculer : Vg = R * Vr
Détermination du volume d'huile Vo
Nous proposons d'estimer le volume d'huile Vo en utilisant des mesures réalisées sur le chantier même de forage au moyen d'un procédé et d'un outil d'analyse de type Rock-Eval par exemple, à partir de déblais de forage (cuttings).
Ce procédé qui permet, dans le cas d'un gisement d'hydrocarbures, de quantifier le contenu en carbone organique (TOC) présent dans un échantillon de roches, est décrit et mis en oeuvre par exemple dans les brevets suivants du demandeur : FR 2.722.296 (US 5.843.787), FR 2.786.568, FR 2.472.754 (US 4.352.673) ou US 4.153.415, concernant la technique dite Rock-Eval.
Ce contenu en carbone organique (TOC) exprimé en % pondéral de carbone par rapport à la roche, permet d'évaluer (en considérant des densités moyennes pour la phase hydrocarbonée liquide et pour la roche) le % volumétrique d'hydrocarbures présent dans un échantillon de roche analysée.
Compte tenu que l'échantillon est prélevé à la pression et la température régnant à la surface, l'on peut considérer que seule la fraction liquide du fluide du réservoir est présente dans les déblais de forage (cuttings). Le volume d'huile Vo est donc directement déterminé à partir du Rock-Eval avec la relation : V o = TOC 100 .k. ρ r ρ o .V r où
  • ρ o est la densité de l'hydrocarbure liquide en surface (généralement estimé à 0.8) ;
  • ρ r est la densité de la roche estimée en utilisant la relation ρ r = ρ r 0 (1- ) + ρ 0. où ρ r0 est la densité de la matrice (2.8 pour une dolomie, 2.71 pour un calcaire, 2.65 pour un grés) ;
  • est la porosité de la roche ; et
  • k est le rapport entre % pondéral d'hydrocarbures et % pondéral de carbone (généralement estimé à 1.2)
    • Evaluation du GOR :
    Il est basé sur le calcul de Vg/Vo : GOR = V g Vo = R.V r TOC 100 .k. ρ r ρ o .Vr d'où il s'ensuit que : GOR = R TOC 100 .k. ρ r ρ o

    Claims (3)

    1. Méthode pour estimer le rapport volumique (GOR) du gaz à l'huile dans les fluides d'un puits en cours de forage, caractérisée en ce qu'elle comporte :
      la détermination du volume de gaz (Vg) contenu dans les fluides de forage par le biais d'une mesure d'un rapport entre un volume de gaz produit et un volume correspondant de roche forée ;
      la détermination du volume d'huile (Vo) par la mesure du taux de carbone organique (TOC) dans la roche forée en tenant compte de caractéristiques physiques de la roche forée et de l'huile dans les conditions de surface ; et
      la détermination du dit rapport volumétrique (GOR) en faisant le rapport des volumes de gaz et d'huile précédemment déterminés.
    2. Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'on évalue le rapport d'un volume de gaz produit à la surface à un même volume de roche forée en tenant compte de la concentration en gaz des fluides de forage, du flux de fluides de forage en circulation, d'un taux de pénétration de l'outil de forage et du diamètre du trou foré.
    3. Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'on détermine le dit rapport volumétrique (GOR) par la relation : GOR = SPI TOC 100 .k. ρ r ρ o , où ρ o est la densité de l'hydrocarbure liquide en surface (généralement estimé à 0.8) ;
         ρ r est la densité de la roche estimée, est la porosité de la roche et k est le rapport entre % pondéral d'huile et de carbone dans la roche forée.
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