FR2865762A1 - Procede pour determiner la pression de formations terrestres - Google Patents

Abstract

Procédé pour déterminer une pression de formation, dans une région de profondeur de formations entourant un trou de sonde, consistant à garder un suivi du temps depuis la fin du forage de la région de profondeur ; déduire une perméabilité de formation dans la région de profondeur ; amener la pression de puits à varier périodiquement au cours du temps et déterminer, dans la région de profondeur, les composantes périodique et non périodique de la pression mesurée dans les formations ; déterminer, en utilisant le temps, la composante périodique et la perméabilité, la diffusivité et la transmissibilité de pression de formation et une estimation de la taille de la zone de remontée de pression autour du puits de forage dans la région de profondeur ; déterminer, en utilisant le temps, la diffusivité et la transmissibilité de pression de formation, et la composante non périodique, le débit de fuite du cake de boue dans la région de profondeur ; déterminer, en utilisant le débit de fuite, le gradient de pression dans la région de profondeur, et extrapoler, en utilisant le gradient de pression et la taille de la zone de remontée, pour déterminer la pression de formation.

Description

PROCÉDÉ POUR DÉTERMINER LA PRESSION DE FORMATIONS

TERRESTRES

DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne la détermination de propriétés de formations entourant un trou de sonde terrestre et, plus particulièrement, un procédé pour déterminer des propriétés incluant le débit de fuite d'un cake de boue, l'effet perturbant d'une fuite de fluide de forage et, la pression de formation originelle non perturbée.

ART ANTÉRIEUR DE L'INVENTION Une difficulté sérieuse pour déterminer la pression de formation pendant des opérations de forage concerne la remontée de pression autour d'un puits de forage exposé à une pression déséquilibrée et soumis à une fuite de filtrat qu'on appelle surcharge. Cette remontée de pression est accompagnée d'un dépôt et d'une croissance d'un cake de filtration extérieurement, au niveau de la surface de sable, et intérieurement du fait de l'invasion de filtrat de boue. Ainsi, la conductivité hydraulique du cake de filtration change au cours du temps, affectant la baisse de pression à travers celui-ci et par conséquent la pression derrière celui-ci, au niveau de la surface de sable (sandface en anglais). Ceci rend difficile de prévoir l'évolution du profil de pression au cours du temps, même si l'historique de la variation de pression locale du puits de forage a déjà été enregistré.

Des mesures de pression de formation existantes, réalisées avec ce qu'on appelle des outils de test de formation qui sondent les formations, lisent souvent une pression élevée par comparaison à la pression du réservoir réelle loin du trou de sonde, du fait de l'effet de surcharge. On ne connaît actuellement aucune technique viable commercialement pour déterminer la pression de formation dans des réservoirs ayant une perméabilité relativement basse (inférieure à approxi- mativement 1 m2/Pa.s (1 mD/cp)) pendant des opérations de forage, qui prennent en compte de manière adéquate la surcharge. Les difficultés principales concernent (1) la pauvre propriété du cake de filtration, (2) le long temps réel d'exposition du puits de forage à une pression déséquilibrée, et (3) les contraintes de temps pratique, qui nécessitent que les mesures de pression soient effectuées pendant un temps plutôt court par comparaison au temps de remontée de pression autour d'un puits de forage. Ces contraintes rendent difficile, si ce n'est impossible, de détecter la pression de formation d'un champ éloigné, au niveau de la limite de la zone de remontée de pression, à l'aide des tech- niques de test de pression transitoire habituelles, du fait de la propagation lente d'une onde de pression inhérente à des formations à faible perméabilité.

En conséquence, bien que des outils et techniques existants puissent souvent agir efficacement dans des formations ayant une perméabilité relativement élevée, où la surcharge se dissipe facilement, par exemple pendant une mise en place d'outil, il existe un besoin d'avoir une technique qui peut être utilisée avec succès dans des formations ayant une perméabilité relativement basse. Il est en outre souhaitable d'avoir une technique qui peut s'appliquer à des formations ayant une large plage de perméabilités, quelle que soit l'origine de la surcharge. Il existe également un be- soin de déterminer de manière précise les paramètres de fuite de filtrat. Les buts de la présente invention consistent à résoudre ces besoins.

RÉSUMÉ DE L'INVENTION Selon un mode de réalisation de la présente invention, un procédé est établi pour déterminer la pression de formation originelle au niveau d'une région de profondeur particulière de formations terrestres en- tourant un trou de sonde foré en utilisant de la boue de forage, et sur laquelle un cake de boue a été formé, comportant les étapes consistant à : garder un suivi du temps depuis la cessation du forage au niveau de ladite région de profondeur; déduire la perméabilité de formation au niveau de ladite région de profondeur; ame- ner la pression de puits de forage à varier de manière périodique au cours du temps et déterminer, au niveau de ladite région de profondeur, la composante périodi- que et la composante non périodique d'une pression me- surée dans les formations adjacentes au cake de boue; déterminer, en utilisant ledit temps, ladite composante périodique et ladite perméabilité, la diffusivité et la transmissibilité de pression de formation et une esti- mation de la taille de la zone de remontée de pression autour du puits de forage au niveau de ladite région de profondeur des formations; déterminer, en utilisant ledit temps, lesdites diffusivité et transmissibilité de pression de formation, et ladite composante non pé- riodique, le débit de fuite du cake de boue au niveau de ladite région de profondeur; déterminer, en utili- sant ledit débit de fuite, le gradient de pression dans les formations adjacentes au cake de boue, dans ladite région de profondeur; et extrapoler, en utilisant le- dit gradient de pression et ladite taille de la zone de remontée de pression, pour déterminer la pression de formation originelle.

Selon un mode de réalisation supplémentaire de la présente invention, un procédé est établi pour déterminer le débit de fuite d'un cake de boue formé, au niveau d'une région de profondeur particulière, sur un trou de sonde foré dans des formations en utilisant de la boue de forage, et sur lequel un cake de boue a été formé, comportant les étapes consistant à : déduire la perméabilité de formation au niveau de la région de profondeur; amener la pression de puits de forage à varier de manière périodique au cours du temps, et me- surer, au niveau de la région de profondeur, la pres- sion qui varie au cours du temps dans le trou de sonde et la pression qui varie au cours du temps dans les formations adjacentes au cake de boue; déterminer, au niveau de la région de profondeur, une estimation de la résistance à l'écoulement du cake de boue à partir de la perméabilité déduite et des composantes de la pres- sion mesurée dans le trou de sonde et de la pression mesurée dans les formations adjacentes au cake de boue; et déterminer, au niveau de la région de profon- deur, le débit de fuite du cake de boue à partir de la résistance à l'écoulement estimée et de la pression me- surée dans le trou de sonde et de la pression mesurée dans les formations adjacentes au cake de boue. La pression de réservoir originelle peut être obtenue en: déterminant, au niveau de la région de profondeur, l'excès de pression dans les formations adjacentes au cake de boue à partir de ladite perméabilité déduite, et dudit débit de fuite et dudit temps depuis la fin du forage; et en déterminant, au niveau de ladite région de profondeur, la pression de réservoir originelle à partir de ladite pression mesurée dans les formations adjacentes au cake de boue, et dudit excès de pression dans les formations.

BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES

Des caractéristiques et avantages supplémentaires de la présente invention vont mieux apparaître à la lecture de la description détaillée qui suit, faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est un schéma, partiellement sous forme de blocs, d'un appareil de diagraphie de puits qui peut être utilisé pour la mise en pratique des modes de réalisation de la présente invention, - la figure 2 est un schéma d'un outil de fond de puits qui peut être utilisé pour la mise en pratique de modes de réalisation de la présente invention, - la figure 3 est un schéma d'un appareil de diagraphie pendant le forage qui peut être utilisé lors de la mise en pratique de modes de réalisation de la présente invention, la figure 4 est un graphique du profil de pression interstitielle quasi stable au niveau du puits 25 de forage, - la figure 5 est un graphique d'une profondeur sans dimension de propagation d'onde de pression dans le réservoir, - la figure 6 est un graphique de réponse de 30 formation au niveau de la surface de sable, - la figure 7 est un graphique d'une pression interstitielle moyenne autour d'un puits de forage pendant un test à impulsion. Les traits pleins sont repré- sentés en présence de remontée de pression; les traits interrompus sont représentés en l'absence de remontée, - la figure 8 est un graphique montrant une réponse de pression au niveau du puits de forage à une production d'impulsions multiples, - la figure 9 est un graphique illustrant un effet de stockage d'un puits de forage sur une réponse de pression interstitielle au niveau du puits de forage pour une production étagée de différents rapports de temps caractéristique de formation sur volume de stockage, - la figure 10 est un ordinogramme des étapes d'un mode de réalisation de la présente invention, - les figures 11 et 12 illustrent respective- ment un test dans un mode d'injection par pompage et dans un mode de production, - la figure 13, qui comporte les figures 13A et 13B placées l'une à côté de l'autre, est un ordinogramme des étapes d'un mode de réalisation supplémen- taire de la présente invention, - la figure 14 représente des graphiques du module (tracé supérieur) et de l'argument (tracé inférieur) de la fonction de transfert complexe liant la pression de formation au niveau de la surface de sable à la pression de puits de forage, tracés en fonction de la fréquence (en Hz), - la figure 15 représente des graphiques du module (les deux tracés supérieurs) et de l'argument (tracé inférieur) de la fonction de transfert complexe liant la pression de surface de sable de la formation à la pression de puits de forage, en fonction de la fré- quence sans dimension wD = wrr / K, pour diverses va-leurs de peau de cake de boue. Les deux tracés supé- rieurs répètent les mêmes informations, en fonction d'axes y linéaire et logarithmique.

DESCRIPTION DÉTAILLÉE

La figure 1 représente un type d'équipement qui peut être utilisé dans la mise en pratique de modes de réalisation de la présente invention. La figure 1 représente le trou de sonde 32 qui a été foré dans des formations 31, d'une manière connue, avec un équipement de forage, et en utilisant un fluide de forage ou de la boue qui a eu pour résultat un cake de boue indiqué au niveau de la référence numérique 35. Pour chaque région de profondeur d'intérêt, le temps depuis la fin du fo-rage est suivi d'une manière connue par exemple en uti- lisant une horloge ou d'autres moyens de chronométrage, un processeur et/ou enregistreur. Un appareil ou dispositif de test de formation 100 est suspendu dans le trou de sonde 32 sur un câble à plusieurs conducteurs armés 33, dont la longueur détermine sensiblement la profondeur du dispositif 100. Un appareil à sonde de profondeur connu (non-représenté) est fourni pour mesurer le déplacement du câble sur une roue à gorge (non-représentée), et donc la profondeur du dispositif de diagraphie 100 dans le trou de sonde 32. Des cir- cuits 51, indiqués au niveau de la surface bien que des parties de ceux- ci puissent typiquement être en profondeur, représentent les circuits de commande et de communication de l'appareil d'investigation. De même, un processeur 50 et un enregistreur 90 sont représentés au niveau de la surface. Ils peuvent tous généralement être d'un type connu, et comportent une horloge ou d'autres moyens de chronométrage appropriés.

Le dispositif ou ou-on de diagraphie 100 a un corps allongé 105 qui enferme la partie de fond de puits des commandes de dispositif, des chambres, des moyens de mesure, etc. On se reporte ici par exemple aux brevets U.S. N 3 934 468 et 4 860 581, qui décrivent des dispositifs d'un type courant adapté. Un ou plusieurs bras 123 peuvent être montés sur des pistons 125 qui s'étendent, par exemple sous une commande pro- venant de la surface, pour mettre l'outil en place. Le dispositif de diagraphie comporte un ou plusieurs modules de sonde qui comportent un ensemble de sonde 210 ayant une sonde qui est déplacée vers l'extérieur jus-qu'au contact avec la paroi du trou de sonde, transperçant le cake de boue 35 et communiquant avec les forma- tions. L'équipement et les procédés pour effectuer des mesures de pression hydrostatique et/ou des mesures de pression de sonde individuelles sont bien connus dans la technique, et le dispositif de diagraphie 100 est muni de ces capacités connues. En se reportant à la fi- gure 2, on a représenté une partie du dispositif de diagraphie de puits 100 qui peut être utilisé pour mettre en pratique une forme de la présente invention, où la variation de la pression de trou de sonde est réalisée par le dispositif de diagraphie lui-même (qui, dans ce but, comporte un quelconque équipement de fond de puits, un câble ou autre), et est située dans la région où le dispositif est positionné dans le trou de sonde à un instant donné. (On peut se reporter au brevet U.S. N 5 789 669). Le dispositif comporte des garnitures d'étanchéité gonflables 431 et 432, qui peuvent être d'un type connu dans la technique, associées à des moyens d'actionnement adaptés (non-représentés). Lors-qu'elles sont gonflées, les garnitures d'étanchéité 431 et 432 isolent la région 450 du trou de sonde, et la sonde 446, représentée ayant ses propres pistons de mise en place 447, agit à partir de l'intérieur de la région isolée et communique avec les formations adjacentes au cake de boue. Un module de pompage vers l'extérieur 475, qui peut être d'un type ccnnu (voir, par exemple, le brevet U.S. N 4 860 581) , comporte une pompe et une vanne, et le module de pompage vers l'extérieur 475 communique via une ligne 478 avec un trou de sonde existant à l'extérieur de la région isolée 450, et via une ligne 479, à travers la garniture d'étanchéité 431, avec la région isolée 450 du trou de sonde. Les garnitures d'étanchéité 431, 432, et le module de pompage vers l'extérieur 475 peuvent être com- mandés à partir de la surface. La pression de trou de sonde dans la zone isolée est mesurée par une jauge de pression 492, et la pression de sonde est mesurée par une jauge de pression 493. La pression de trou de sonde à l'extérieur de la région isolée peut être mesurée par une jauge de pression 494. Des modes de réalisation peuvent utiliser des orifices de pompage et/ou d'aspiration lors de la phase de test, et il faut comprendre que de multiples orifices de pompage et/ou d'aspiration peuvent être fournis.

Des modes de réalisation de la présente invention peuvent également être mis en pratique en utilisant un équipement de mesure en cours de forage ("MWD") (qui inclut la mesure pendant le forage). La figure 3 représente une installation de forage qui corn- porte un train de tiges de forage 320, un trépan 350, et un équipement MWD 360 qui peut ccmmuniquer avec l'équipement de surface (non-représenté) par l'intermédiaire de moyens de télémétrie connus. De préférence, l'équipement MWD est muni de garnitures d'étanchéité 361 et 362. Un dispositif 365 est également représenté, qui comporte une ou des sondes et des capacités de me-sure similaires au dispositif décrit en référence à la figure 2.

La remontée de pression autour du puits de forage dans des formations ayant une perméabilité rela- tivement basse (comme K= 10-4 m2(10-1 mD) pendant des opérations de forage est un processus relativement lent, qui dure habituellement quelques jours et affecte un voisinage relativement petit du puits de forage. Le rayon de la zone ayant une pression élevée autour du puits de forage peut être estimé en utilisant une ana-lyse de dimension.

On suppose que la loi de Darcy gère l'écoule-ment dans le réservoir.

K

v= - Vp /1 où v est la vitesse d'écoulement du fluide, p est la viscosité du fluide et p est La pression intersti- tielle, qui doit satisfaire l'équation de diffusivité de pression a = ïVzp, :7 (2) où t est le temps, B le module de compressibilité de la roche saturée de fluide, 0 est la porosité et i est la diffusivité de pression (voir G.I. Barenblatt, V.M. Entov et V.M. Ryzhik: Theory of Fluid Flows Through Natural Rocks, Dordrecht: Kluwer, 1990).

Si le temps d'exposition du puits de forage à une pression déséquilibrée, te, est connu, alors le (1) rayon de la zone ayant une pression élevée autour de celui-ci peut être estimé comme étant re 2jte (3).

En utilisant par exemple les données suivantes: K = 10-6 à 104 m2 (10-3 à 10-1 mD), B = 1 GPa, = 10-3Pa.s (lcp) et 0 = 0,2, on va obtenir = (5 500).10-6 m2/s. Pour le temps de remontée de pression te = 1 jour, on trouve re z. 1,3 --13m (4).

La profondeur de l'investigation par un test de pression transitoire habituel, r,, peut également être estimée en utilisant la même formule (3) . Par exemple, si les temps d'investigation sont ti = 2 heures, minutes et 2 minutes, alors le rapport ri/re peut 15 être estimé respectivement comme étant r,/re =.Jt; /te 20,29, 0,12, 0,04 (5) . Ceci signifie que seuls les premiers 29 12 et 4 respectivement, de l'épaisseur de la zone de remontée de pression peuvent être détectés par les procédés de test de pression transitoire.

L'analyse de la remontée de pression autour du puits de forage pendant un forage nécessite une considération couplée de la propagation de l'onde de pression et de la croissance du cake de filtration, in- duite par une fuite de filtrat de boue, et limitée habituellement par la circulation de boue à l'intérieur du puits de forage. Si une pression déséquilibrée appliquée pendant les opérations de forage ne change pas de manière importante, l'évolution de la pression tran- sitoire autour du puits de forage peut être approchée par le comportement de pression quasi stable 1 1 ogre (t)/r] Pr.t Po + [Psf(t) Po1 = 1og[re(t) /rJ, rw rre(t) (6) po,r) re(t) où po est la pression de formation originelle, Psf(t) est la pression au niveau de la surface de sable, rk, est le rayon du puits de forage, et re(t) est le rayon de la zone autour du puits de forage avec remontée pression. La représentation schématique du profil de pression interstitielle est montrée sur la figure 4.

Pendant la phase initiale de l'exposition du puits de forage à un déséquilibre, la pression au niveau de la surface de sable psf, est égale à la pression de puits de forage pw. Ensuite, la pression de la surface de sable diminue avec l'augmentation de l'épaisseur du cake de filtration et de sa résistance hydraulique du fait de la baisse de pression à travers le cake de filtra- tion dp = pk, - Psf.

Si la perméabilité du cake de filtration est petite par comparaison à celle de la formation, la pression de surface de sable Psf chute rapidement jus- qu'à la pression de formation initiale po. Si, cependant, la perméabilité de formation est petite et par conséquent la fuite à travers la surface de sable est limitée, le cake de filtration n'est pas construit efficacement, et l'exposition de la formation à la pression déséquilibrée peut se poursuivre indéfiniment.

Les fonctions inconnues psf (t) et re(t) peu-vent être trouvées à partir de l'équation de la diffusivité de pression (2) couplée au modèle de la croissance de cake de filtration au niveau de la surface de sable. Cette analyse peut être effectuée pour un modèle simple de croissance de cake de filtration, sur la base des hypothèses suivantes: la porosité et la perméabilité du cake de filtration sont constantes; la concentration volumétrique de matières solides dans la boue, remplissant le puits de forage, est constante; le fil- trat envahissant la formation est entièrement miscible avec le fluide du réservoir; la viscosité du filtrat est égale à celle du fluide du réservoir; et la perte à 1,à-coup de pression et la formation de cake de filtration interne sont négligées. On suppose également dans cette analyse que la perméabilité du cake de filtration est beaucoup plus petite que la perméabilité du réservoir, et que l'épaisseur du cake de filtration, croissant au cours du temps, est petite par comparaison au rayon du puits de forage. Avec ces hypothèses, l'écoulement à travers le cake de filtration peut être considéré comme quasi stable et unidimensionnel à un moment quelconque et, par conséquent, la variation de pression à travers le cake de filtration est linéaire, comme indiqué sur la figure 4.

La pression de surface de sable psf(t) est affectée par beaucoup de facteurs, y compris la conductivité hydraulique du réservoir, le débit de fuite et le débit de circulation de boue. Elle dépend également de la résistance hydraulique du cake de filtration, qui varie au cours du temps. En dépit de sa complexité, la limite de la zone de perturbation de pression re(t), tracée à l'aide de variables sans dimension appropriées, s'avère ne dépendre pratiquement pas des dynamiques de croissance du cake de filtration, et peut être approchée par une fonction universelle Ze(T), représentée sur la figure 5, où J2 Ze(T)=Y(T) 1, y = Ye- T = !2 N rW Puisque le temps d'exposition du puits de forage à une pression déséquilibrée te est habituellement connu, le seul paramètre qui est nécessaire pour l'estimation du rayon de la zone ayant une pression perturbée, re(te), est la diffusivité de pression ri, qui est impliquée dans la définition du temps sans dimension T. On suppose que r) a été trouvée d'une manière quelconque, et par conséquent la limite re(te) est r, (te)=rw Ze PZe + 1 (8).

Ensuite, on doit mesurer la pression interstitielle au niveau de la surface de sable Psf(te), et au niveau d'un point intermédiaire r = rm à l'intérieur de la zone rW < r < re(te) pour trouver la pression de formation Pm log(re / rW) Psf log(re / rm) Po log(rm / rw) P. =P(rm) (9) - La pression de surface de sable Psf(te) peut être mesu- rée par des outils de test sur câble actuellement disponibles, et par conséquent pour obtenir la pression de formation po, on doit déterminer les deux paramètres uniquement, à savoir la diffusivité de pression r) et la 20 pression à une certaine distance du puits de forage pm, ou en variante le gradient de pression au niveau de la surface de sable OPsf (te) Pm(te) Psf(te) (10).

rm w (7).

Ainsi, si la transmissibilité de formation Kh/p, qui implique l'épaisseur d'intervalle h, est connue, la dé- termination de la pression de formation, po, est équi- valente à la détermination du débit de fuite quasi sta- ble gL(te), à la fin de la phase de remontée de pression qL (te) = 2;rhKr Vpsf (te) (11).

Comme indiqué ci-dessous, qL peut être déterminé en utilisant des tests d'impulsion-harmonique, qui peuvent être effectués avec des fréquences de test et des dé- bits de pompage choisis de manière appropriée.

Dans l'analyse qui suit de détermination de la pression de formation de champ éloigné en utilisant un test d'impulsion-harmonique, on suppose que le temps de test total est petit par comparaison au temps de re- montée de pression (le temps de l'exposition du trou de sonde à un déséquilibre de pression) ; le volume pré-testé est petit par comparaison au volume total produit pendant un test, et le cake de filtration est enlevé pendant le pré-test. Dans un souci de simplici- té, une variation de la diffusivité de pression et de la transmissibilité de formation en fonction de la dis-tance à partir du puits de forage sont ignorées.

On considère la situation juste avant le test d'impulsion-harmonique, c'est-à-dire à t = te. La pres- sion autour du puits de forage pe (r) = p (r, te) spécifie la condition initiale par rapport au temps de test r = t - te. En utilisant la même notation pour la pression p(r,r), on a p(r,O)=per), r>_rw (12).

Comme mentionné ci-dessus, la fonction pe(r) est habituellement inconnue à l'exception de sa valeur limite Pwo = Pe(rw), qui peut être mesurée ou estimée en utilisant un test de formation habituel. En utilisant l'équation (6), on peut exprimer le profil de pression initial autour du puits de forage avant un test comme étant Pe(r) =Po+(P. Po) lOOgéte/ rt, Sr<re(te) (13) g e(e) Ç] et le débit de fuite quasi stable correspondant à par-10 tir de l'intervalle de puits de forage d'épaisseur h est 2,rKh pwo po qL = p log[i (te) / rW] Ce débit de fuite, qL, est inconnu à l'avance, et sa détermination va être équivalente à la détermination des deux paramètres: le rayon de la zone de remontée de pression re(te), et la pression de formation po.

En utilisant l'équation (14), on peut représenter le profil de pression initial dans la forme équivalente ( r 9LP Pe(r) =Pwo SoLlog ' 'PL = Y 2lc,di (15).

De manière générale, le paramètre LpL peut être déterminé par exemple, en utilisant la technique de remontée de pression habituelle, si on peut étanchéifier instantanément la surface de sable de l'intervalle de puits de forage et surveiller le relâchement de pression pw(r) derrière la surface de sable avec le temps. En effet, du fait du principe de superposition, la réponse de pression au niveau de la surface de sable étanchéifiée à la variation étagée du débit peut être exprimée sous la forme vw (z) = Pw (i) Pwo == F Irr / I-2 L o w) Ici, la fonction Fo (a) , où a = rit / rw2 est donnée par la solution bien connue de l'équation de diffusivité de pression (voir, par exemple, H.S. Carslaw et J.C. Jaeger: Conduction of Heat in Solids, 2e édition, Oxford: Clarendon Press, 1959) 4a r (17) Fo (a) _zc2 (1 -e-e2)d J r, r 1 3 Jr2 a 2' +Y2 a 2 où J1 et Y1 sont des fonctions de Bessel du premier et du second type, respectivement, de l'ordre i, i = 0, 1, et elles sont représentées sur la figure 6, reproduite à partir de Carslaw et al., supra. Puisque à un temps important r l 2,25rir yi (r) - ço,log 2 (18) rw / on peut déterminer les deux paramètres çPL et r)/r,, en traçant yiw (r) en fonction de logr.

L'approche directe qui est utilisée largement dans la technologie de test de puits (voir T.D. Strelt- soya: Weil Testing in Heterogeneous Formations, Exxon Monograph, John Wiley and Sons, 1988) est, cependant, plutôt difficile à effectuer en réalité. Il y a plu- sieurs raisons à ceci. Par-dessus tout, le temps de test nécessaire dans des formations ayant une faible perméabilité est habituellement important. Deuxièmement, le débit de fuite initial dans une formation à faible perméabilité est typiquement très petit, et peut être très difficile à mesurer. L'étanchéification de la (16).

surface de sable et la surveillance de pression sont effectuées de préférence avec beaucoup de soins, de manière à ne pas perturber la formation et la pression au niveau de la surface de sable. Il va sans dire égale- ment que l'étanchéification de la surface de puits de forage peut être remplacée par le processus de relâche-ment de pression, qui va empêcher la fuite, mais ceci n'est pas beaucoup plus facile à effectuer du fait que la détection d'une fuite très petite peut être un défi encore plus important. Ainsi, un type différent de processus de test de pression est nécessaire. Un test d'impulsion-harmonique a pour avantage de ne pas compromettre la précision des mesures et la quantité d'in-formations à extraire des données est comparable à celle qui peut être extraite par des moyens conventionnels.

Considérons l'évolution de pression autour du puits de forage pendant le test d'impulsion-harmonique avec un débit de production q(r), ayant une période 17. 20 En utilisant le principe de superposition, on peut représenter la perturbation de débit de production pen- dant le test, q (r) = qW (r) + qL, comme une somme de sa composante périodique ayant un débit moyen nul qp(r) et du débit moyen constant qa, c'est-à-dire q(r)=gp(r)+ga, qa =qw+qL, qp(T)=qw(r)-Rw (19) où 1 T (z)dz (20). qw = T j qw Le débit de fuite inconnu, qL, a été ajouté au débit de production qw(r) pour compenser le profil de pression non uniforme initial (15) autour du puits de forage. L'avantage de ce processus de test est que la partie périodique qp(r) peut

être réglée pour différentes pro- fondeurs d'investigation, R 2N/m7T, en modifiant la fréquence angulaire t0 = 27r / T (voir Stretsolva, su- pra). Le temps de test est comparable à la période)F, et est habituellement beaucoup plus court que la durée d'une remontée de pression après une fermeture. En même temps, le débit moyen gWne dépend pas trop des caractéristiques du matériel (pompes, jauges de pression, dé- bitmètres). On peut l'adapter en choisissant par exemple des amplitudes qo et des durées to appropriées, d'impulsions de production et le rapport to / T (figure 8). L'interprétation des réponses à la composante périodique qp(r) et à la composante non périodique qa du débit de production peut alors être effectuée indépendamment.

L'autre avantage de cette superposition est que la composante périodique qp(r) n'implique pas le dé-bit de fuite initial inconnu qL, et l'extraction de la réponse de pression au débit périodique qp(r) à partir de la variation de pression mesurée au niveau du puits de forage yii(r) est une tâche standard dans la pratique d'un test d'impulsion-harmonique (voir Streltsova, supra). Un traitement de la réponse de pression à la com- posante périodique permet de déterminer la diffusivité de pression r), et la transmissibilité de formation xh/p. Ceci réduit le nombre de paramètres inconnus dans la présentation du profil de pression initial avant un test, déterminé par les équations (13) et (8), à la seule pression de formation po.

La détermination de po nécessite le traite-ment de la réponse de pression du puits de forage à la composante non périodique du débit de production, qui est représentée par le débit constant moyen qa. En uti- lisant le principe de superposition, cette réponse peut être exprimée d'une manière similaire à l'équation (16) sous la forme va(z)=-(çoW+ç0L)F (r7zlrw), çj.W =' L -2;rJ (21).

Ici, va(r) est la réponse de pression mesurée moins la 10 composante périodique; le paramètre pW est déjà connu, et le paramètre ÇPL est encore inconnu.

La fonction F0(a) est définie par l'équation (17), et est représentée sur la figure 6. Puisque la diffusivité de pression 77 a déjà été déterminée à par- tir de la réponse de pression à la composante périodique, l'argument a =rit/rr peut être calculé. Maintenant, on compare l'équation (16) et l'équation (21).

L'équation (16), qui correspond au test de remontée de pression standard, implique deux inconnues go', et 77, tandis que l'équation (21) implique un seul paramètre inconnu çPL. Cet avantage peut être exploité dans sa pleine mesure. Bien sûr, le paramètre ip,--, peut être estimé en utilisant les données de test d'impulsion-harmonique sous la forme Va(r) e'L = Fo (iir / rw (22).

Ainsi, le dernier terme du côté droit de l'équation (22), qui dépend formellement: du temps de test r, doit en réalité être constant. Ce terme peut être estimé en utilisant les mesures de pression dans le puits wa(r) et la fonction Fo(a), représentant la réponse de pression du réservoir sans dimension à un débit de production étagé moyen.

Après la détermination du paramètre tpL, la pression de formation souhaitée peut être estimée sous la forme Po = Pwo - Llog[re(te) / w (23).

L'équation (22) peut également être interprétée de la manière suivante. En l'absence de la remontée de pression initiale et du débit de fuite correspondant, le dernier terme de son côté droit doit être exactement égal à Ceci signifie que la différence entre les deux termes au niveau de qL 0 représente l'effet de "la condition de limite" au niveau de la limite de dé- placement virtuel, correspondant à l'onde de pression, se propageant dans la formation, comme représenté sur la figure 7. Ici, les profils de pression sont tracés en l'échelle logarithmique 1 = log r pour trois temps de test séquentiels Tl < T2 ti3. Puisque le débit de production moyen est constant, les traits pleins, représentant les profils de pression en présence de la remontée de pression initiale Pwo - Po, ont les mêmes pentes. Les traits interrompus représentent les profils de pression, que l'on peut observer en l'absence de la remontée de pression initiale. On suppose également que la vitesse du front virtuel de l'onde de pression 1 = 1M, se propageant dans la formation, n'est pas affectée par la remontée de pression. Pour cette raison, la différence entre le comportement en pression du puits de forage dans les deux cas est accumulée au cours du temps: Api < Ap2 < Ap3. Cette différence accumulée rend le terme -tia (r) = pwo- pw (r) , impliqué dans l'équation (22), plus grand que le dénominateur F0(rjr / rw), qui représente la réponse au débit étagé, correspondant au profil de pression initial uni- forme.

Dans l'exemple suivant, on considère le processus de test à plusieurs impulsions représenté sur la figure 8, ayant l'amplitude d'impulsion de production qo, la durée d'impulsion de production to, la période T et le laps de temps entre deux impulsions séquentielles t1 =i -t0. Le débit de production moyen ii,, peut être trouvé à partir de l'équation (20) comme gW = go(to / T) (24).

En utilisant le principe de superposition, la réponse de pression à la première impulsion de production au niveau du puits de forage peut être représentée sous la forme ter, (r) = - yo,[Fo(a) - 0(r - to)F0(ai)] (25) 20 où 0(r) est la fonction d'étape unitaire Heaviside et 49. = qoP (to, a = -z. , al = r(r - to) (26) . 21rKch T JJJ rW rW En utilisant les mesures de la perturbation de pression à la première fermeture (le point A sur la figure 8) et au début de la seconde période de production (le point B), t1A et -VB, on peut obtenir l'équation de la diffusi- vité de pression ri WA Fa(gto / rWz (27).

vB Fo(gT /rr) -Fô(qt1 /rw) Après avoir trouvé q, la transmissibilité de formation peut être calculée comme étant xh = qo to F to 2TCy/A T o rW Maintenant, on doit extraire la réponse de pression, au 5 niveau du puits de forage, au débit non périodique 1ea(r), à partir de la courbe de pression mesurée OABCD..., comme représenté sur la figure 8. Ceci signifie qu'au moins les trois premières impulsions de pro- duction doivent de préférence être impliquées dans l'interprétation pour permettre la détermination de yra (z) avec confiance. Enfin, le paramètre pl,, qui est proportionnel au débit de fuite initial qL, peut être trouvé en utilisant l'équation (22), et ensuite la pression de formation est calculée à partir de l'équa- tion (23) (28).

Po = P.. - ço,log re(te) rN, re(te) w Ze te +1 rW (29) où la fonction Ze(T) est indiquée sur la figure 5.

L'interprétation graphique de la figure 7 aide à la compréhension des exigences de la conception du test d'impulsion, qui doit réduire les erreurs d'interprétation possibles. Il est évident que le débit de production moyen go(to / T) ne doit pas être trop élevé par comparaison au débit de fuite, sinon le côté droit de l'équation (22) va être petit comparé aux termes im- pliqués dans leur résidu, et par conséquent des erreurs de leurs mesures peuvent affecter la précision de cal- cul de çPL. La meilleure résolution peut être obtenue lorsque go(to / T) est proche du débit de fuite. Dans ce cas, les pentes des profils de pression transitoire locale et du profil de pression de remontée sont égales, mais ont des signes opposés.

Le volume de fluide, situé entre la pompe et la surface du puits de forage (ou surface de sable), qui est connu également en tant que volume de stockage, peut distordre les impulsions de production créées au niveau de la pompe. En résultat de cette distorsion, la condition de limite au niveau de la surface du puits de forage ne s'adapte pas exactement au schéma de production, généré par la pompe, et par conséquent la réponse de pression est différente de la solution obtenue. Ce phénomène, connu en tant qu'effet de stockage de puits (ou d'outil), peut être important si le volume de stoc- kage est grand comparé au volume de production total par cycle de test. En effet, le volume de stockage est décomprimé pendant la production et mis sous-pression pendant les cycles d'injection, en amortissant la variation de débit, induite par la pompe, et en égalisant par conséquent la réponse de la formation à celui-ci. Si la compressibilité du fluide dans le volume de stockage est constante, l'effet de stockage peut être examiné, en utilisant la technique de transformation de Laplace (voir Barenblatt et al., supra, et Carslaw et al., supra).

La solution fondamentale pour le débit de production étagé ayant l'amplitude qo et des conditions initiales nulles est donnée (Carslaw et al., supra) par les formules çp(r, z = - çpoFs (a), a = lrr2, çPo = qofrw 2TCxh (30) 2865762 25 Fs(a)_4a (l-e2 (31) o3 2 a2 +U 2 u a 24' u(z) = yzJ0(z) - J1(z), u(z) = yzY0(z) -- Yl(z) (32) . Ceci implique le paramètre sans dimension supplémentaire y, qui est déterminé par rs _ 'TF z _ covs,u w y _,1-s 2iridi

F

qui est le rapport des deux temps caractéristiques, rs et TF, correspondant au volume de stockage et à la formation, respectivement. Ici, Vs est le volume de stockage, et co la compressibilité du fluide, qui met en corrélation la variation du volume de stockage dVs avec la variation de pression Ap, sous la forme dVs = -c0VsAP. La solution (31)(32) devient identique à (17) au niveau de y= O. La fonction (27r) -1Fs (a) en fonction de log10 (a) pour y1 = 0, 5, 1, 2, 4 et oo est représentée sur la figure 9 (reproduite à partir de Carslaw et al.). On peut voir que l'effet de stockage est plus prononcé à un petit temps, en particulier pour un y grand. On peut utiliser cette solution pour l'interprétation des données de test d'impulsion comme sou- ligné ci-dessus à la place de la solution (16)-(17).

On va comprendre que la technique décrite peut être étendue pour prendre en compte la variation des propriétés de la formation, c'est-à--dire la diffusivité et la transmissibilité de pression, avec la dis- tance à partir du puits de forage du fait de l'invasion du filtrat de boue dans la formation pendant le forage. Le test d'impulsion-harmonique avec des fréquences dif- (33) férentes peut être utilisé pour distinguer les réponses de la zone détériorée et de la formation non-détériorée. La conception du processus de test dans un tel cas va nécessiter une certaine information a priori (au moins un ordre d'estimation d'amplitude) concernant la transmissibilité et la diffusivité de formation. Si elles varient de manière importante avec la distance à partir du puits de forage, l'interprétation de la réponse de pression à une composante non pé- riodique du débit de production va devoir être modifiée, et un temps de test plus long va généralement être nécessaire.

La figure 10 est un ordinogramme d'étapes pour mettre en pratique un mode de réalisation de la présente invention, comme décrit. Le bloc 1003 représente un suivi du temps depuis la fin du forage au ni-veau d'une ou des région(s) de profondeur d'intérêt. Un pré-test est effectué (bloc 1005), et des paramètres de fond de puits, y compris la perméabilité, sont mesurés d'une manière conventionnelle (bloc 1010). La pression de trou de sonde dans la zone est augmentée (bloc 1020), et le débit est mis en oscillation (bloc 1030). Comme décrit, la pression peut être commandée par exemple à partir de la tête de puits ou entre les garnitu- res d'étanchéité doubles. Un premier ensemble de para-mètres de fond de puits est déterminé (bloc 1040). Dans le présent mode de réalisation, cela inclut, en utilisant la composante périodique de la pression mesurée, de déterminer la diffusivité et la transmissibilité de pression de la formation, et une estimation de la taille de la zone de remontée de pression autour du puits de forage. Ensuite, comme décrit, cet ensemble de paramètres de fond de puits, et la composante non pé- riodique de la pression mesurée, sont utilisés pour dé-terminer le débit de fuite du filtrat et/ou le gradient de pression (bloc 1060). La pression de formation peut alors être déterminée par extrapolation (bloc 1075).

Les figures 11 et 12 illustrent un test dans un mode de pompage/injection (figure 11), et un mode de production (figure 12).

Pour le mode de pompage/injection de la figure 11, un but principal consiste à mesurer la conduc- tivité hydraulique du cake de boue, qui ne doit pas être détérioré, enlevé ou modifié de manière significative si le fluide est pompé à travers celui-ci dans la formation. L'intervalle non étanche peut être utilisé pour: a) réduire les effets de stockage d'outil, b) isoler de manière sélective une région de profondeur spécifique pour un test et/ou c) augmenter la surface superficielle et maintenir un débit d'injection approprié qui va induire une réponse de pression mesurable derrière le cake de boue sans formation de fracture, entre autres choses. Sur la figure 11, l'échelle des temps commence à partir de la mise en p=:ace de l'outil et de la pénétration de la sonde à travers le cake de boue, opérations suivies par le petit pré-test de volume (indiqué au niveau de (a)) pour nettoyer l'inter- face sonde-formation et établir une bonne communication hydraulique entre la jauge de pression (par exemple 493 sur la figure 2) et la surface de sable de la formation. Après remontée de pression (représentée au niveau de (b)), le fluide est injecté dans la formation à tra- vers l'intervalle non étanche couvert par le cake de boue en utilisant des impulsions (représentées au ni-veau de (c)), en créant une réponse de pression transitoire derrière le cake de boue. La pression au niveau de la surface de sable mesurée à l'aide de la sonde augmente pendant les impulsions d'injection et se libère entre celles-ci, tandis que la pression d'intervalle est maintenue constante pendant des injections.

Les deux pressions mesurées par les jauges 492 (intervalle) et 493 (sonde) permettent le calcul de la conductivité hydraulique du cake de boue, comme décrit ci-dessous. Il est possible, en utilisant des procédés connus de déterminer la diffusivité et l'aptitude au stockage, respectivement, en utilisant une fréquence basse et des fréquences relativement élevées.

Pour un test dans un mode de production, comme représenté sur la figure 12, les buts comportent: (1) la détermination de paramètres de formation (la diffusivité de pression et la transmissibilité de pression ou K h/ ) en utilisant la réponse de pression périodique au niveau de la surface de sable à la production d'impulsions, et ensuite (2) l'estimation du débit de fuite initial à partir du puits de forage dans la formation en utilisant la réponse de pression non périodique. L'analyse a été établie en détail ci-dessus. Comme indiqué sur la figure 12, le pré-test (a) est effectué pour nettoyer le cake de boue et établir une bonne communication hydraulique entre l'outil et la formation, opérations suivies par quelques impulsions de production. Le nombre d'impulsions de production est de préférence d'au moins trois.. Plus d'impulsions vont avoir tendance à augmenter la résolution de la partie non périodique de la réponse de pression.

Un mode de réalisation supplémentaire de la présente invention va être décrit par la suite, ce mode de réalisation comportant une technique pour estimer les paramètres du cake de boue commandant le débit de fuite de filtrat, et pour utiliser cette estimation à son tour afin d'estimer la pression de réservoir réelle à partir de la valeur de la surface de sable mesurée. Un ordinogramme des étapes pour mettre en pratique ce mode de réalisation est représenté sur la figure 13.

Le temps après forage est gardé en mémoire (bloc 1103). Comme représenté par le bloc 1105, un outil de mesure de la pression de formation est déployé dans le puits, et est mis en place sur la formation d'intérêt. Une estimation de la perméabilité de formation est réalisée (bloc 1110). Ceci peut être réalisé en utilisant des moyens standards, par exemple l'interprétation des transitions de pression de pré-test. Ceci est combiné avec une estimation de la compressibilité totale de formation, pour obtenir une estimation de la diffusivité de pression de formation (bloc 1115). La pression de puits de forage est amenée à changer périodiquement au cours du temps (bloc 1125) avec un contenu de fréquence significatif dans une plage de fréquences appropriées, comme décrit ci-- dessus, et traité de plus ci-dessous. Les pressions variant au cours du temps mesurées par le capteur de pression de sonde de formation, et un capteur de pression dans le puits de forage (figure 2), sont mesurées et enregistrées (bloc 1130).

Les parties périodiques en fonction des mesures de pression de formation et de puits de forage sont analysées, en utilisant également les informations concernant la perméabilité de formation obtenues à partir du pré-test, de manière à donner une estimation de la ré- sistance à l'écoulement du cake de boue (bloc 1140).

La résistance à l'écoulement estimée du cake de boue est ensuite combinée avec les pressions de puits de forage et de surface de sable mesurées pour estimer le débit de fuite de filtrat (bloc 1150). En-suite, comme représenté par Le bloc 1160, le débit de fuite de filtrat est combiné à la perméabilité de formation estimée, et au temps d'exposition de formation après forage, pour estimer l'excès de pression au ni-veau de la surface de sable du fait d'une fuite (c'est-à-dire une surcharge). Cet excès de pression est soustrait de la pression mesurée, pour produire une estimation de la pression de réservoir réelle non-contaminée par une surcharge (bloc 11.70).

Un détail supplémentaire du programme pour ce mode de réalisation va maintenant être décrit. En se reportant à l'étape 1125, une fois que la sonde d'outil est mise en place et est en communication de pression avec la formation, des étapes sont entreprises pour induire les variations d'amplitude, périodiques en fonction du temps, et de pressions absolues les plus modes-tes dans le puits de forage, de manière à créer (a) une perturbation de pression mesurable dans Le puits de fo- rage au niveau de l'outil, et (b) une réponse mesurable à cette perturbation, comme vu par le capteur de pression en communication avec la formation à travers la sonde (voir par exemple figure 2).

La pression de puits de forage peut être écrite sous la forme pj(t) = pW + i(pW(w)ela't), où pw, indi- que la pression de puits d'arrière-plan (constante) à laquelle les fluctuations ont lieu, sa() indique la "partie réelle" de l'argument, pW indique l'amplitude de l'oscillation, et w est la fréquence. Des mécanismes pour générer des variations de pression dans la forma- tion comportent la réponse à un changement de débit de perte de filtrat à travers le cake de boue (bien que d'autres procédés puissent contribuer, par exemple des déformations élastiques de la roche ou une déformation du cake de boue lui-même). La fréquence des fluctua- tions de pression de puits de forage doit être choisie de telle sorte que l'atténuation mesurée des fluctua- tions de pression à travers le cake de boue est sensi- ble de manière adéquate à la résistance à l'écoulement du cake de boue. Des réponses de pression calculées sont indiquées sur les figures 14 et 15, et une inspec- tion de celles-ci indique qu'un bon choix de fréquences est dans la plage wD = w r w ' / il =0 (10-2 à 10 ) , du fait que les réponses ne sont pas trop petites, ni les fréquences dimensionnelles trop basses (rk, est le rayon de puits de forage mesuré du côté roche du cake de boue, i est la diffusivité de pression dans la formation, et w est la fréquence angulaire des impulsions de pression induites). La sélection de fréquence a été traitée ci-dessus. Une considération supplémentaire lors de la sélection de fréquence est qu'elle doit être suffisam- ment basse pour que la profondeur de pénétration des perturbations de pression soit supérieure à l'épaisseur du cake de boue, et ceci se traduit en l'exigence que gc,uc,wd2 /x, 1, où d est l'épaisseur du cake de boue, c, est la compressibilité du cake de boue, Oc est la poro- sité de cake, Ke est la perméabilité du cake de boue, et icc / Ocftcc est une mesure de la diffusivité de pres- sion dans le cake de boue.

En ce qui concerne l'interprétation de l'at- ténuation des fluctuations de pression pour la peau du cake de boue, l'amplitude complexe des fluctuations de pression harmoniques axisymétriques au cours du temps dans la formation, ayant une fréquence angulaire w, satisfait à : iwp = 1 d Cr doJ, (34) r dr dr où les pressions réelles sont données par p(r, t) _ 9î(p(r, w)el)t), ri = K / Mct, où K est la perméabilité de la formation, 0 est la porosité de la formation, p est la viscosité du fluide dans l'espace interstitiel et et est la compressibilité du système fluide-solide (formation saturée avec le fluide). Les fluctuations de pression disparaissent à des distances importantes, donc p(r, w) -3 0 lorsque r -+ co. Au niveau de la paroi du puits de forage, le cake de boue est modelé sous la forme d'une "peau" mince de manière infinitésimale, à travers laquelle il y a une perte de pression propor- tionnelle au débit instantané, de sorte que d p PW(w) - Â(rw, w) = - rrS dr (rw, w), (35) où le paramètre sans dimension S est le facteur de peau standard familier dans un test de puits. On peut montrer que Ko iw w P(rw,0) =Pw(w) 7 K0 iwrw + ia lwrw..\ii-- r,,SK i i où les K sont des fonctions de Bessel modifiées, et la branche de la racine carrée est choisie de manière à garantir une disparition des perturbations de pression à de grandes distances.

Les figures 14 et 15 représentent des graphiques du module et de l'argument de p(r,, (o) / Pw(w), comme 25 (36) donné par la formule cidessus, tracés en fonction de w ou wD = wrw / 17 pour diverses valeurs de S. Sur la fi- gure 14, la perméabilité de _a formation est de 10-14 m2 (10 mD), la porosité est 20 % de la viscosité de fluide de formation de 1 mPa.s, la compressibilité totale est de 10-8 Pa-1, le rayon du puits de forage est de 0,1 m, et la peau du cake de boue est S = 99,49 (correspondant à un cake de boue d'une épaisseur de 1 mm et d'une perméabilité de 10-18 m2 (0,001 mD). Pour un tel cake de boue, le débit de perte de fluide entraîné par un dif- férentiel de pression de 6,9 x 105 Pa (100 psi) est de 6,8 x 10-5 cm3/s. A partir de la figure 15, on peut voir que si les valeurs de r/, w et rW, et par conséquent de ab, sont connues, alors il est possible d'estimer la valeur de S à partir de la valeur mesurée du rapport des amplitudes des fluctuations de pression de surface de sable et de puits de forage, Ip(r,, w) / pWM. Dans le présent mode de réalisation, on obtient les valeurs de pW(w) et p(rw, w) à partir des séries de temps mesurés de pw(t) et p(rW, t) en utilisant des procédés de traitement de signaux standards.

En tant qu'amélioration supplémentaire, le débit de circulation de fluide de forage et/ou la pres- sion du puits de forage moyenne à long terme peuvent également être modifiées. Des changements dans le débit de circulation vont provoquer une érosion (ou une croissance supplémentaire) du cake de boue, et des changements de la pression de filtration vont amener le cake à se compacter (ou à se dilater légèrement). La peau de cake à chaque débit de circulation ou surpres- sion peut être estimée en utilisant le procédé juste indiqué, et par l'intermédiaire de ceci, on peut créer une table des valeurs de S en fonction du débit de circulation (indiqué par ) et/ou de la pression de fil- tration (pw - p(r,, t) (indiquée sous la forme dp). Les valeurs mémorisées dans cette table peuvent être utilisées dans l'étape du bloc 1150 (traitée davantage ci-dessous), de sorte que la valeur de S correspondant aux conditions de circulation en cours est utilisée lors d'une évaluation du débit de fuite. On peut utili- ser une interpolation entre les valeurs mesurées.

En ce qui concerne l'étape du bloc 1150, la chute de pression instantanée à travers le cake de boue est mise en rapport avec le gradient de pression de surface de sable par pW (t) - p(rr, t) = - rk,S((t), dp(t)) dp (rr, t),. (37) et en utilisant la loi de Darcy de sable, k dp _ p dr(rW,t) -q.

pour mettre en rapport le gradient de pression de la 20 surface de sable avec le flux de fuite de filtrat, q. on obtient q(t) = k(pw t) - p(rw, t)) furws(@(t),Ap(t)) En utilisant cette expression, en supposant que (a) la perte de fluide puisse être décrite de manière adéquate par le paramètre de peau S estimé ci-dessus, et que (b) des données suffisantes ont été recueillies dans les étapes précédentes pour permettre l'extrapolation et l'interpolation afin d'estimer S sur la plage des dé- bits et des pressions du puits de forage survenant en- au niveau de la surface (38) (39).

tre une première exposition de la formation et la me-sure de pression de la formation (ou pour avoir un modèle élémentaire pour lier les valeurs de S mesurées au niveau d'un ensemble de conditions de puits à celles appartenant à un autre), le débit de perte de filtrat q(t) peut être estimé étant donné les historiques de temps mesurés des pressions de puits de forage et de surface de sable, p, (t) et p (r,, t) , respectivement, et des informations sur le débit de circulation du fluide de forage.

En ce qui concerne les étapes 1160 et 1170, la pression de surface de sable est en rapport avec le dé-bit de fuite de fluide par l'intégrale de convolution familière t p(rw, t) = p + f G(t - t')g(t')cit' (40) t0 où tp indique le temps auquel la formation a été forée en premier, po, est la pression de réservoir à des dis- tances importantes à partir du puits, G est la réponse en impulsions de la formation qui contient en tant que paramètres la perméabilité de formation (k) et la diffusivité de pression (1i), et q(t') est l'historique des temps de débit de fuite de filtrat estimé comme décrit ci-dessus. La forme fonctionnelle de G est bien connue dans la technique.

En comparant la pression de surface de sable prévue, donnée par l'équation précédente, avec les pressions de surface de sable réellement mesurées, on peut estimer po,. Dit d'une autre manière, la quantité t f G(t t')q(t')dt' peut être prise comme une estimation de to la surpression due à la surcharge, et être soustraite des pressions mesurées de manière à donner une estimation de la pression de formation réelle. On doit comprendre que ce mode de réalisation repose sur une esti- mation indirecte de surpressions provenant de la résistance du cake de filtration qui affecte la précision de la technique. Le modèle d'interpolation suppose que ce cake de boue est mince, et se comporte comme une résistance supplémentaire simple à un écoulement de fluide entre le puits de forage et 1a formation. La technique peut être modifiée pour prendre en compte l'épaisseur finie du cake, la diffusion de pression non uniforme dans le cake lui-même, et/ou des interactions entre les propriétés hydrauliques du cake et la pression du puits de forage changeante.

Bien que la présente invention ait été décrite par rapport à un nombre limité de modes de réalisation, l'homme du métier, ayant le bénéfice de cette description, va apprécier que d'autres modes de réali- sation peuvent être décrits qui ne sortent pas de la portée de la présente invention telle que décrite ici. Par exemple, des modes de réalisation de la présente invention peuvent être adaptés et utilisés facilement pour effectuer des opérations d'échantillonnage ou de test de formation spécifiques sans sortir de l'esprit de la présente invention. Enconséquence, la portée de la présente invention doit être limitée uniquement par les revendications annexées.

Claims (21)

REVENDICATIONS

1. Procédé pour déterminer la pression de formation originelle au niveau d'une région de profon- Beur particulière de formations terrestres entourant un trou de sonde (32) foré en utilisant de la boue de fo-rage, et sur laquelle un cake de boue (35) a été formé, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à: garder un suivi du temps depuis la cessation du forage au niveau de ladite région de profondeur (450), déduire la perméabilité de formation au ni-veau ladite région de profondeur (450), amener la pression de puits de forage à varier périodiquement au cours du temps et déterminer, au niveau de ladite région de profondeur (450), la composante périodique et la composante non périodique de la pression mesurée dans des formations (31) adjacentes au cake de boue (35), déterminer, en utilisant le temps, ladite composante périodique et ladite perméabilité, la diffusivité et la transmissibilité de pression de formation et une estimation de la taille de la zone de remontée de pression autour du puits de forage au niveau ladite région de profondeur (450) des formations (31), déterminer, en utilisant ledit temps, lesdites diffusivité et transmissibilité de pression de formation, et ladite composante non périodique, le débit de fuite du cake de boue (35) au niveau ladite région de profondeur (450), déterminer, en utilisant ledit débit de fuite, le gradient de pression dans les formations (31) adjacentes au cake de boue (35) au niveau ladite région de profondeur (450), et extrapoler, en utilisant ledit gradient de pression et ladite taille de la zone de remontée de pression, pour déterminer la pression de formation originelle.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite étape consistant à déterminer la composante périodique et la composante non périodique de la pression mesurées dans les formations (31) adjacentes au cake de boue (35) inclut les étapes consistant à fournir un dispositif de test de formation (100) au niveau ladite région de profondeur (450), et à mesu- rer la pression de formation à l'aide d'une sonde (446) du dispositif (100) qui est insérée à travers le cake de boue (35) dans les formations (31) adjacentes au cake de boue (35).

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite étape consistant à déterminer la composante périodique et la composante non périodique de ladite pression mesurée dans les formations (31) adjacentes au cake de boue (35) comporte les étapes consistant à déterminer, à partir d'une moyenne de la pression mesurée à l'aide de ladite sonde (446) , ladite composante non périodique, et à déterminer, à partir des variations de ladite moyenne, ladite composante périodique.

4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite étape consistant à fournir un dispositif de test de formation (100) comporte l'étape consistant à fournir ledit dispositif sur un câble (33) dans ledit trou de sonde (32).

5. Procédé selon la revendication 3, caracté- risé en ce que l'étape consistant à fournir un dispositif de test de formation (100) comporte l'étape consistant à fournir ledit dispositif (100) sur un train de tiges de forage (320) dans ledit trou de sonde (32).

6. Procédé pour déterminer la pression de formation originelle au niveau d'une région de profondeur particulière (450) de formations terrestres (31) entourant un trou de sonde (32) foré en utilisant de la boue de forage, et sur laquelle un cake de boue (35) a été formé, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à : amener la pression de puits à varier périodiquement au cours du temps, déterminer, au niveau ladite région de pro-20 fondeur, la composante périodique et la composante non périodique de la pression mesurée dans les formations (31) adjacentes au cake de boue (35), déterminer, en utilisant la composante périodique, une estimation de la taille de la zone de remon- tée de pression autour du puits au niveau ladite région de profondeur (450) des formations (31), déterminer, en utilisant ladite composante non périodique, le débit de fuite du cake de boue (35) au niveau ladite région de profondeur (450), et déterminer, en utilisant ledit débit de fuite, et ladite taille de la zone de remontée de pression, la pression de formation originelle.

7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite étape consistant à déterminer, en utilisant ledit débit de fuite, la pression de formation originelle, comporte les étapes consistant à dé- terminer, à partir dudit débit de fuite, le gradient de pression dans les formations (31) adjacentes au cake de boue (35) au niveau ladite région de profondeur (450), et à extrapoler, en utilisant le gradient de pression et ladite taille de la zone de remontée de pression, pour déterminer la pression de formation originelle.

8. Procédé selon la. revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte en outre l'étape consistant à maintenir un suivi du temps depuis la fin du forage au niveau de ladite région de profondeur (450), et en ce que ledit temps est utilisé dans ladite étape consistant à déterminer une estimation de la taille de ladite zone de remontée de pression, et dans ladite étape consistant à déterminer ledit gradient de pression.

9. Procédé selon la, revendication 6, caractérisé en ce que ladite étape consistant à déterminer la composante périodique et la composante non périodique de la pression mesurée dans les formations (31) adja- centes au cake de boue (35) comporte les étapes consistant à fournir un dispositif de test de formation (100) au niveau de ladite région de profondeur (450), et à mesurer la pression de formation à l'aide d'une sonde (446) dudit dispositif (100), qui est insérée à travers le cake de boue (35) dans les formations (31) adjacentes au cake de boue (35).

10. Procédé selon La revendication 9, caractérisé en ce que ladite étape consistant à déterminer la composante périodique et la composante non périodique de ladite pression mesurée dans les formations (31) adjacentes au cake de boue (35), comporte les étapes consistant à déterminer, à partir d'une moyenne de la pression mesurée à l'aide de ladite sonde (446), ladite composante non périodique, et. à déterminer, à partir de variations de ladite moyenne, ladite composante pério- dique.

11. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite étape consistant à fournir un dispositif de test de formation (100) comporte l'étape consistant à fournir ledit dispositif (:00) sur un câble dans ledit trou de sonde (32).

12. Procédé pour déterminer la pression de réservoir originelle au niveau d'une région de profon- deur particulière (450) de formations terrestres (31) entourant un trou de sonde (32) foré en utilisant de la boue de forage, et sur laquelle un cake de boue (35) a été formé, comportant les étapes consistant à : garder un suivi du temps depuis la fin du fo- rage, déduire une perméabilité de formation au ni-veau de ladite région de profondeur, amener la pression de puits de forage à varier périodiquement au cours du temps, et mesurer, au niveau de ladite région de profondeur (450), la pression variant au cours du temps dans le trou de sonde (32) et la pression variant au cours du temps dans les formations (31) adjacentes au cake de boue (35), déterminer, au niveau de ladite région de profondeur (450), une estimation de la résistance à l'écoulement du cake de boue (35) à partir de ladite perméabilité déduite et des composantes de ladite pression mesurée dans le trou de sonde (32) et de la pression mesurée dans les formations (31) adjacentes au cake de boue (35), déterminer, dans ladite région de profondeur, le débit de fuite du cake de boue (35) à partir de la- dite résistance à l'écoulement estimée et de ladite pression mesurée dans le trou de sonde (32) et de la-dite pression mesurée dans les formations (31) adjacentes au cake de boue (35), déterminer, au niveau de ladite région de profondeur (450), l'excès de pression dans les formations adjacentes au cake de boue (35) à partir de la-dite perméabilité déduite, dudit débit de fuite et du-dit temps depuis la fin du forage, et déterminer, au niveau de ladite région de profondeur, la pression de réservoir originelle à par-tir de ladite pression mesurée dans les formations (31) adjacentes au cake de boue (35), et dudit excès de pression dans les formations (31).

13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que ladite étape consistant à mesurer la pression variant au cours du temps dans le trou de sonde (32) et la pression variant au cours du temps dans les formations (31) adjacentes au cake de boue (35) comporte les étapes consistant à fournir un dispositif de test de formation (100) au niveau de ladite région de profondeur (450), et à mesurer la pression de formation à l'aide d'une sonde (446) dudit dispositif qui est insérée à travers le cake de boue (35) dans les formations (31) adjacentes au cake de boue (35).

14. Procédé selon la revendication 13, carac- térisé en ce que l'étape consistant à fournir un dispositif de test de formation (100) comporte l'étape consistant à fournir ledit dispositif (100) sur un câble (33) dans le trou de sonde (32).

15. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que ladite étape consistant à fournir un dispositif de test de formation (100) comporte l'étape consistant à fournir ledit dispositif (100) sur un train de tiges de forage (320) dans ledit trou de sonde (32).

16. Procédé pour déterminer le débit de fuite d'un cake de boue (35) formé, au niveau d'une région de profondeur particulière (450), sur un trou de sonde (32) foré dans des formations (31) en utilisant de la boue de forage, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à : déduire une perméabilité de formation au ni-veau de ladite région de profondeur (450), amener la pression de puits de forage à varier périodiquement au cours du temps, et mesurer, au niveau de ladite région de profondeur (450), la pression variant au cours du temps dans le trou de sonde (32) et la pression variant au cours du temps dans les formations (31) adjacentes au cake de boue (35), déterminer, au niveau de ladite région de profondeur (450), une estimation de la résistance à l'écoulement du cake de boue (35) à partir de ladite perméabilité déduite et des composantes de ladite pression mesurée dans le trou de sonde (32) et de ladite pression mesurée dans les formations (31) adjacentes au cake de boue (35), et déterminer, au niveau de ladite région de profondeur (450), le débit de fuite du cake de boue (35) à partir de la résistance à l'écoulement estimée et de ladite pression mesurée dans le trou de sonde (32) et de ladite pression mesurée dans les formations (31) adjacentes au cake de boue (35).

17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que ladite étape consistant à mesurer la pression variant au cours du temps dans le trou de sonde (32) et la pression variant au cours du temps dans les formations (31) adjacentes au cake de boue (35) comporte les étapes consistant à fournir un dispositif de test de formation (100) au niveau de ladite région de profondeur (450), et à mesurer la pression de formation à l'aide d'une sonde (446) dudit dispositif qui est insérée à travers le cake de boue (35) dans les formations (31) adjacentes au cake de boue (35).

18. Procédé selon la revendication 17, carac- térisé en ce que ladite étape consistant à fournir un dispositif de test de formation (100) comporte l'étape consistant à fournir le dispositif sur un câble (100) dans ledit trou de sonde (32).

19. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que ladite étape consistant à fournir un dispositif de test de formation (100) comporte l'étape consistant à fournir ledit dispositif (100) sur un train de tiges de forage (320) dans ledit trou de fo-rage (32).

20. Procédé selon la revendication 16, carac-5 térisé en ce qu'il comporte en outre les étapes consistant à : déterminer sur un intervalle de temps un dé-bit de circulation et une pression de déséquilibre correspondante du trou de sonde (32), déterminer, sur l'intervalle de temps, le dé-bit de fuite pour chaque débit de circulation et la pression de déséquilibre correspondante du trou de sonde (32), déterminer, sur l'intervalle de temps, une relation entre le débit de fuite, chaque débit de circulation et une pression de déséquilibre correspondante, et estimer le débit de fuite pour un intervalle de temps précédent sur la base de la relation détermi-20 née.

21. Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce qu'il comporte en outre l'étape consistant à ajuster la pression de formation mesurée sur la base du débit de fuite estimé.