Brevet FR2843996A1 — publié le 20040305

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 connaître 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 demande 15 un arrêt du forage et représente un cot 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 20 d'essais de production). Dans l'état actuel des connaissances, il n'existe pas de méthode permettant de connaître 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 25 présent dans le réservoir est de l'huile, du gaz ou des huiles lourdes. 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, apparaîtront 15 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 o 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 (o 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 25 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 RockEval 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 % pondérai 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 15 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 Vo = TOC *k. Pr.Vr o Po' po est la densité de l'hydrocarbure liquide en surface (généralement estimé à 0.8); 20 Pr est la densité de la roche estimée en utilisant la relation Pr = Pr0 (1 ó) + po0. o Pr est la densité de la matrice (2.8 pour une dolomie, 2.71 pour un calcaire, 2.65 pour un grés); 0 est la porosité de la roche; et k est le rapport entre % pondéral d'hydrocarbures et % pondéral de carbone 25 (généralement estimé à 1.2) Evaluation du GOR: Il est basé sur le calcul de Vg/Vo GOR = Vg RV_ d'o il s'ensuit que: V0 TO CkP V vo roc.k. 'p'.V po R GOR= R TOC k. Pr 100 po REVENDICATIONS 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 20 rapport volumétrique (GOR) par la relation: GOR=TOC P o po est la densité de l'hydrocarbure liquide en surface k. r po (généralement estimé à 0.8); Pr est la densité de la roche estimée, ó est la porosité de la roche et k est le rapport entre % pondéral d'huile et de carbone dans la roche forée.