Obturateurs de trou nu pour lindustrie pétrolière

Un obturateur de trou nu est un outil dobturation utilisé dans lindustrie pétrolière pour les puits à trou nu (cest-à-dire les sections de puits sans tubage). Il est principalement utilisé pour séparer différentes formations ou zones dans le puits, afin de réaliser des opérations de stratification, daméliorer la récupération ou de contrôler le flux de fluide dans le puits. Voici une description détaillée des obturateurs de trou nu :

Définition des obturateurs de trou nu

Un obturateur de trou nu est un dispositif dobturation spécialement conçu pour être installé dans une section de puits à trou nu (paroi de puits non protégée par un tubage). Il entre en contact direct avec la paroi du puits par expansion ou par des moyens mécaniques, formant un joint qui isole différentes zones de pression ou de fluide dans le puits. Il est largement utilisé dans les opérations de production stratifiée, de fracturation, dacidification ou de test.

Fonctions principales

1. Isolation stratifiée : Divise la section de trou nu en plusieurs zones indépendantes, empêchant le flux croisé de fluides entre les formations (comme le pétrole, leau ou le gaz).
2. Prise en charge des opérations segmentées : Facilite la fracturation multi-étagée ou linjection deau stratifiée, permettant un traitement précis de la formation.
3. Amélioration de la récupération : Optimise la production de pétrole et de gaz en isolant les couches à faible production ou à forte teneur en eau.
4. Contrôle du fluide dans le puits : Empêche les éruptions de gaz ou les cônes deau, améliorant ainsi lefficacité de la production.

Types dobturateurs de trou nu

Selon le principe de fonctionnement et les scénarios dapplication, les obturateurs de trou nu peuvent être divisés en plusieurs types :

1. Obturateurs expansibles :
   • Principe : Lélément en caoutchouc de lobturateur se dilate par réaction hydraulique ou chimique, sadaptant étroitement à la paroi du puits pour former un joint.
   • Caractéristiques : Sadapte aux diamètres de puits irréguliers (comme les puits ovales ou irréguliers) et offre de bonnes performances détanchéité.
   • Matériaux courants : Caoutchouc haute résistance (comme le HNBR ou le FKM) combiné à un corps en acier ou en matériau composite.
   • Applications : Fracturation multi-étagée, puits horizontaux complexes (comme le développement du gaz de schiste).
2. Obturateurs mécaniques :
   • Principe : Un dispositif mécanique (comme un cône ou un coulisseau) entraîne lexpansion de lélément détanchéité, entrant en contact avec la paroi du puits.
   • Caractéristiques : Structure simple, réutilisable, mais nécessite une plus grande régularité du diamètre du puits.
   • Applications : Tests stratifiés ou opérations dinjection deau dans des puits à trou nu conventionnels.
3. Obturateurs à expansion chimique :
   • Principe : Utilise des matériaux gonflants absorbant leau (comme des polymères) qui se dilatent au contact de leau pour former un joint.
   • Caractéristiques : Convient à lobturation à long terme, facile à installer, mais affecté par les propriétés du fluide de formation.
   • Applications : Isolation stratifiée à long terme ou bouchage de puits abandonnés.
4. Obturateurs composites :
   • Principe : Combine lexpansion et les méthodes mécaniques, offrant à la fois une grande adaptabilité et une grande fiabilité.
   • Applications : Puits profonds, puits ultra-profonds ou environnements à haute température et haute pression (HPHT).

Matériaux courants

• Corps : Acier à haute résistance (comme lacier faiblement allié 4140, 4130) ou alliage résistant à la corrosion (comme lInconel), adapté aux environnements à haute température, haute pression ou corrosifs.
• Éléments détanchéité : Matériaux en caoutchouc résistants à lhuile et aux hautes températures (comme le caoutchouc nitrile hydrogéné HNBR, le caoutchouc fluoré FKM) ou polymères expansibles.
• Revêtement de surface : Certains obturateurs ont un revêtement résistant à lusure ou à la corrosion (comme la projection de carbure de tungstène) pour prolonger leur durée de vie.

Processus de fabrication

Le processus de fabrication des obturateurs de trou nu est similaire à celui des centralisateurs rigides, mais met davantage laccent sur les performances détanchéité et ladaptabilité à la paroi du puits :

1. Moulage de précision/Forgeage : Fabrication dun corps à haute résistance pour assurer la capacité de résistance à la pression.
2. Moulage du caoutchouc : Production déléments détanchéité par moulage ou extrusion, garantissant les performances dexpansion et la durabilité.
3. Usinage : Tournage, fraisage pour assurer la précision du corps et des éléments détanchéité, répondant aux exigences de diamètre du puits.
4. Traitement de surface : Traitement thermique pour augmenter la résistance du corps, placage chimique ou pulvérisation pour améliorer la résistance à la corrosion.
5. Assemblage et test : Tests de performance détanchéité et de résistance à la pression dans des environnements à haute pression, conformes aux normes API ou ISO (comme API 11D1).

Scénarios dapplication

• Fracturation multi-étagée : Dans le développement de gisements de gaz de schiste ou de pétrole de réservoir compact, les obturateurs de trou nu sont utilisés pour la fracturation segmentée (comme en conjonction avec des systèmes de manchons coulissants).
• Production stratifiée : Isolation des couches à forte teneur en eau ou à faible production, optimisant la récupération du pétrole et du gaz.
• Tests de formation : Isolation des sections de test pour obtenir des données précises sur la pression ou le fluide de la formation.
• Puits dinjection deau : Séparation des différentes couches dinjection deau, contrôle de la direction et de la pression dinjection deau.
• Conditions de puits complexes : Comme les puits à haute température et haute pression, les puits horizontaux ou les puits à diamètre irrégulier, les obturateurs expansibles sont plus avantageux.