Modèle poromécanique d`interaction outil

Modèle poromécanique d'interaction outil-roche. Application : étude de
l'effet de la vitesse de coupe et de la pression de pore sur les efforts de forage
Mohamed AMRI
Le stick-slip est un régime vibratoire très fréquent en forage pétrolier. Il se présente sous la forme de
cycles à basse fréquence de blocage/déblocage de l’outil. Ce phénomène peut avoir des effets
néfastes sur les performances des systèmes de forage et peut même menacer leur intégrité
mécanique. L’objectif de ce travail de recherche est d’améliorer les lois d’interaction élémentaire
taillant-roche en incluant l’effet de la vitesse de coupe pour mieux comprendre le phénomène de
stick-slip.
La littérature de la coupe des roches fournit quelques études expérimentales et théoriques portant
sur le rôle de la vitesse de coupe sur le processus d’interaction taillant-roche sous pression de fluide.
Afin de se pencher sur cette problématique, une campagne expérimentale a été conduite sur la
Cellule de Forabilité du Centre de Géosciences à Pau sur trois roches de caractéristiques
hydrodynamiques différentes.
Les observations expérimentales montrent que l’effet de la vitesse de coupe sur les efforts de forage
dépend de la roche ainsi que des conditions opératoires. Les essais conduits à pression
atmosphérique montrent que les efforts de coupe évoluent en fonction de la vitesse de coupe. Ce
résultat confirme d’autres études expérimentales du Centre de Géosciences. Les essais effectués
sous pression de fluide dans des échantillons saturés présentent un effet très important de la vitesse
qui dépend de la nature de la roche forée. Cet effet est dix fois plus important que ce que l’on
observe à pression atmosphérique pour certaines roches.
Par analogie avec des travaux issus du domaine de la coupe des sols saturés, nous avons développé
un modèle élémentaire de coupe qui tient en compte l’effet de la vitesse de coupe et de la pression
de fluide. Ce modèle sera implémenté dans le simulateur d’outils de forage de Varel pour optimiser
la conception des outils de forage en PDC en vue d’augmenter leur vitesse d’avance en minimisant
l’occurrence du stick-slip.