MDT*

Modular formation Dynamics Tester

IntroductionCe document décrit les différents composants de l’outil MDT- Modular DynamicTester- disponibles aujourd’hui ainsi que leurs utilisations dans l’industrie pétrolièreconduite principalement par la compagnie Sonatrach en Algérie. Quelquesexemples sont discutés.

La configuration de l’outilLe MDT est représenté par un ensemble de modules( d’où son nom “Modular” ), cequi permet la reconfiguration de l’outil sut le site (wellsite) en fonction des besoinsd’acquisition.

Il est important de connaître le fonctionnement et l’utilité de chaque moduleindépendamment pour comprendre le choix des modules pour la couverture d’un jobdonné.

Le module Single ProbeLe module Single Probe est utilisé pour les mesures de pression dans la formation.Une valeur approximative de la mobilité du fluide au voisinage du probe peut êtrecalculée à partir des données acquises. Un nombre important de caractéristiques dumodule est détaillé dans ce qui suit.

La mesure de pression

Le manomètre à quartz du MDT - CQG (compensated quartz gauge) donne uneréponse dynamique rapide avec une grande précision sur les mesures. Un autremanomètre est aussi utilisé, c’est le manomètre à jauge de contrainte ( Straingauge).

Les pretests

Le volume du pretest standard est de 20 cc. Cependant dans une formation à faibleperméabilité, un pretest de 20cc nécessite un temps considérable pour que lapression remonte à la pression de la formation. Dans ce type de formation, lapossibilité de blocage (stuck) de l’outil ou du câble est assez grande. Pour éviter ceproblème, le pretest volumétrique a été introduit. Un volume de pretest inférieur à 20cc peut être sélectionné. Ce volume peut être spécifié pour chaque pretest. LeMAXIS 500* contrôle la pression d’échantillonnage, l’écoulement du pretest ainsique le volume à partir de la surface.

Les mesures de résistivité

Une cellule de mesure de résistivité est incorporée dans la conduite de prélèvement(flowline). Ceci permet l’identification de l’huile ou l’échantillon de l’eau de laformation. Cette mesure a été utilisée exclusivement en Algérie particulièrementpour avoir des échantillons de formation en eau représentatifs sans faire appel auDST.

Isolation valve

La valve d’isolation est utilisée pour isoler le train du flowline du système de mesurependant le pretest. Le train du flowline d’une longue combinaison a un volumeimportant. Ceci pourrait déformer le test de pression à cause de l’effetd’emmagasinage du puits dû à la compressibilité de l’écoulement du fluide. Cet effetest analogue à l’emmagasinage du puits durant les conventionnels tests de puits.

Equalisation valve

La valve d’équalisation permet à la pression hydrostatique d’apparaître derrière lepacker à la fin du test. Ceci aide à la rétraction de l’outil. La chambre du pretest estvidée grâce à la valve d’équalisation à la fin du test. La valve reste ouverte pendantl’enregistrement dans le puits, ainsi les senseurs de pression peuvent détecter lapression hydrostatique.

Le module “ Pump-out “

La qualité de l’échantillonnage peut être contrôlée en utilisant le module Pump-out.Ce module pompe le fluide du probe dans la colonne de boue à travers le flowlinejusqu’à ce qu’un échantillon sans filtrat de boue soit identifié. Cette identification estfaite par l’utilisation de la mesure de la résistivité à l’intérieur du flowline au voisinagedu probe ou à l’aide d’un autre module plus sophistiqué “OFA” ( Optical FluidAnalyser ) qui permet l’identification du fluide.

Le module “Pump-out” contient deux pompes symétriques d’une capacité depompage de 585cc. Un taux de pompage de plus de 45 cc/sec est possible.Cependant ce taux dépend de la différence de pression entre la formation et lacolonne de boue.

Le module est aussi utilisé pour gonfler les packers ( Dual Packer Module). Dans cecas, il opère en mode “ Pump-in”, qui veut dire que le fluide est pompé dans leflowline et dirigé vers les packers.

L’échantillonnage

La chambre d’échantillonnage standard

Différentes configurations sont possibles. Laconfiguration la plus simple, est d’avoir deuxchambres d’échantillonnage: une à 1 gallonet la seconde à 2.75 gallons. Ce qui permetla prise de deux échantillons lors d’unedescente dans le puits. Si un nombre plusgrand d’échantillons est requis, deuxmodules sont alors connectés ensemble. Leprincipal inconvénient pour les opérationsde Wireline est le poids de l’outil lorsquetous les modules sont combinés. Il y aaussi la possibilité de placer une seulechambre d’une capacité de 6 gallons àl’extrémité du tool string.

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Le module du multi-échantillonnage

Le module du multi-echantillonnage estéquipé de six bouteilles d’échantillonnagede 450 cc chacune. L’intérêt de ce moduleconsiste en l’obtention de six petitséchantillons représentatifs du réservoir enune seule descente dans le puits. Chaquebouteille est facilement détachée dumodule et envoyée au laboratoire PVT. Il n’y a pas nécessité de transfert souspression.

L’échantillonnage du fluide.

Dans le but d’obtenir une haute qualité d’échantillonnage, les contaminants commele filtrat de boue doivent être enlevés et la pression d’échantillonnage doit êtresoigneusement contrôlée pour éviter la chute au-dessous du point de bulle.

La pureté de l’échantillon est assurée par l’utilisation simultanée du module OFA(Optical Fluid Analyzer) et la mesure de résistivité du single probe.

La chute de pression est contrôlée par l’etranglement du water cushion sous lepiston d’échantillonnage. Ceci est particulièrement important pour réussir la prised’un échantillon représentatif du fluide.

L’analyseur optique du fluide (Optical FluidAnalyzer)L’analyseur optique du fluide est désigné pour identifier la composition du fluide dansle flowline. Il y a deux cellules optiques indépendantes à travers lesquelles passe leflowline. Une cellule est destinée pour la détection du liquide et l’autre pour ladétection du gaz.

Analyse des liquides

L’intensité de la lumièretransmise est mesuréea différentes distanceset le spectred’absorption estéchantillonné. Lacouleur du liquide donneun paramètre en pluspour l’identification dufluide. C’est fonction dela longueur d’ondedominante qui n’est pasabsorbée. Par exemple,le condensât peutapparaître jaune clair oujaune paille alors que le brut est noir. Le Diesel et le fuel sont de couleur marron. Lesanalyses des domaines du Visible et du Proche infrarouge du spectre permettant ladifférenciation entre le filtrat de boue à base d’huile et le brut.

Les analyses du gaz

La présence du gaz est détectée par l’utilisation du principe de la réflexion internetotale du rai de lumineux.

������������������������

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Light Emitting

diode

Gas detector

Lamp

Liquid detector

Fluid Flow

Le Dual Packer

Opération

Ce module utilise 2 packersgonflables (distants de 3m l’un del’autre) pour isoler une section dupuits. Les packers sont gonflésen utilisant le Pump-out module,(pompe le fluide duborehole,genéralement la boue,dans les éléments du packer).Les packers peuvent être gonfléset dégonflés autant de fois dansle puits.

Formation à faible perméabilité

Le packer est particulièrementutile dans les formations peuperméables ou vacuolaires. Lasonde standard du MDT a unepetite surface de flux et de ce faitun pretest de 20cc peut prendreun temps assez long pouratteindre la pression de laformation. L’aire du puits séparéepar le packer est 4000 fois plusgrande que celle de la sonde.Toutefois, la pression de laformation est plus rapidementmesurée qu’avec le single probe.

Formations fracturées ou vacuolaires

Dans les formations fracturées ou vacuolaires, il y a une grande probabilité que lasonde pénètre une vacuole ou une fracture. Dans ce cas, la pression mesurée vacorrespondre à la pression de la colonne de boue puisque généralement la fracturecommunique directement avec la boue. Toutefois, quand le packer est utilisé, uneisolation de 3m du puits - qui pourrait inclure la fracture- est assurée de la colonnede boue. Ainsi, la pression de la formation peut être mesurée.

Les mini-DST

Lorsque les packers sont fixés un mini-DST peut être performé. Une quantité defluide précise est retiré d’entre les packers (drawdown) et à ce moment la pressionest en mesure de retourner à la pression de la formation (build-up). Les donnéessont alors analysées en utilisant la logique conventionnelle du well testing. Si lesfractures ouvertes sont présentes entre les 2 packers, celles-ci peuvent êtreidentifiées dans les réponses des pressions et la demi-longueur de la fracture estcalculée.

Dans le well test conventionnel cette information pourrait être masquée parl’emmagasinage du puits. Ce dernier est un phénomène associe à la compressibilitéet le volume du fluide dans le puits.

Le volume du fluide qui cause l’emmagasinage du puits est minimisé par l’utilisationdu packer: c’est seulement le volume du fluide entre les packers et le volume dans lepetit diamètre du flowline qui contribue à l’effet de storage au lieu du volume dupuits complet dans le conventionnel well test.

La mesure de la perméabilité verticale

Les perméabilités verticale et horizontale peuvent être mesurées par l’utilisation duDual Packer et le Single Probe. Le single Probe est placé au-dessus le dual packer.Le single probe placé dans la formation mesure la pression lorsque le fluide estretiré d’ entre les packers. Les réponses de pression au niveau du single probe etentre-les packers sont fonction des perméabilités horizontale et verticale etl’emmagasinage de la formation.

Dans la plupart des cas, les stimulateurs numériques utilisent l’épaisseur d’unecellule de 2 à 3m. L’avantage particulier de ces mesures de perméabilité verticaleest que la mesure est faite dans un intervalle de 2m, ainsi la perméabilité peut êtredirectement utilisée dans le simulateur sans avoir recours à appliquer une échellesur les data avec l’association d’une moyenne hypothétique, qui pourrait êtrenécessaire dans le cas où on a des échantillons de carottes ou dans lesconventionnels well test.

Cette méthode d’acquisition a déjà été utilisée en Algérie avec succès.

LimitationsIl y a quelques limitations pour la sélection des points où les mesures peuvent êtrefaites.

Le diamètre du puits

Il y a une limitation sur le diamètre d’inflation maximum des packers, ceux-ci sontmontrés dans le tableau ci-dessous. Si le puits a un washout de 14”, il ne sera paspossible de gonfler les packers dans ces zones.

Lorsque le Single Probe est utilisé avec le Dual Packer, il y a une limitationsupplémentaire sur le diamètre maximum du puits, celui ci ne doit pas être supérieurà 10.5 in car les packers gonflables centrent l’ensemble de l’outil dans le trou.

Les zones à larges fractures

Il ne sera pas possible de forcer le packer contre les larges fractures( même si lepuits est en jauge) puisque l’outil a une longueur de 3 m seulement. La déviation dupuits devrait être prise en compte pour calculer la direction de la fracture par rapportau puits.

Disponibilité

La tableau ci-après liste les éléments du packer et les limitations qui existent enAlgérie et en Tunisie.

Hole Size Temperature Mud Type7.75” - 11.5” 275 °F Non OBM7.75” - 10.75” 225 °F OBM

La configuration de l’outil

L’échantillonnage conventionnel

• Ci-contre, est la configuration type utilisée lorsque un échantillonnageconventionnel est requis. Cette présentation permet de récupérer 2échantillons.

• Le module Pumpout permet de se débarrasser du filtrat de boueprovenant de la zone envahie autour de la sonde.

• Le module OFA est particulièrement utile dans le cas d’une boue àbase d’huile où la différence entre le filtrat de boue et le fluide duréservoir est possible à identifier.

• Si nécessaire, des chambres échantillonnage supplémentairespeuvent être combinées à l’outil dans une seule descente.

Le multi-echantillonnage

• Ce système est particulièrement utile pour l’échantillonnage desfluides au voisinage du point critique.

• Six échantillons de 450 cc peuvent être récupérés.

• Les échantillons ne nécessitent pas le transfert sous pression, ilspeuvent être directement envoyés dans les laboratoires PVT.

• Le but de la chambre échantillonnage conventionnel est de recueillirle water cushion derrière le piston de chaque chambreéchantillonnage.

Les mesures de perméabilité verticale

• Le single probe est a 2 m au-dessus du Dual Packer.

• Le module Pumpout est utilisé pour gonfler les packers.

• Les chambres échantillonnage sont utilisées pour donner une pulse depression suffisamment large entre les packers.

• Dans certains cas (faible perméabilité), le module Pumpout peut êtreutilisé pour donner un flux suffisant d’entre les packers.

Exemples

Échantillonnage de l’eau de formation

Il était nécessaire de recueillir un échantillon d’eau de formation pour confirmer lasalinité et les mesures de résistivité. Le puits a été foré avec une boue à base d’huileet donc la mesure de résistivité du single probe était suffisante pour différencierentre le filtrat de boue et l’eau de formation.

Quelques 24 litres étaient pompes après le pretest. Après 3600 secondesapproximativement, la résistivité a commencé à décliner indiquant la présence del’eau de formation dans le flowline. La chambre échantillonnage a été ouverte après5100 secondes.

Echantillonnage en utilisant le module OFA

Le puits a été fore avec une boue à base d’eau. Deux échantillons ont été recueillisde la même profondeur. Après avoir pompe quelques 2.3 litres la résistivité aaugmenté indiquant la présence d’hydrocarbures, toutefois la courbe “Oil Fraction”indique moins de 50 %.

L’indicateur de gaz montre la présence de bulles de gaz dans le flowline, la pressiond’écoulement est sous le point de bulle de l’huile. L’échantillon contient 35% d’huile.

Plus de 11.1 litres ont été pompés avant de prendre le second échantillon. Lemodule OFA indique 85% d’huile dans le flowline avec des bulles de gaz.L’échantillon recueilli ne contient pas d’eau.