Brevet FR3032047A1 — publié le 20160729

SIMULATION DES EFFETS DES MOUSSES SYNTACTIQUES SUR LES ACCUMULATIONS DE PRESSIONS ANNULAIRES PENDANT LES PHASES D'EXPANSION ANNULAIRE DE FLUIDE DANS LES FORAGES DOMAINE DE LA DIVULGATION [0001] La présente divulgation concerne généralement les systèmes et procédés permettant de simuler les effets d'une mousse syntactique sur l'accumulation de la pression annulaire au cours de la dilatation du fluide annulaire dans un puits de forage. Plus particulièrement, la présente divulgation concerne des systèmes et des procédés pour simuler les effets d'une mousse syntactique sur l'accumulation de la pression au cours de la dilatation du fluide annulaire dans un puits de forage pour atténuer l'accumulation de la pression dans un puits de forage. ARRIÈRE-PLAN [0002] La mousse syntactique est un type de matériau composite synthétisé en remplissant une matrice métallique, polymère ou céramique avec des particules creuses appelées microballons ou microsphères creuses. Pour des applications dans des puits de pétrole, les mousses syntactiques pures sont composées de microsphères en verre creux (HGMS) suspendues dans une matrice de résine thermodurcissable. Les pressions d'affaissement du HGMS ne sont pas sensibles la température. Cependant, la performance mécanique du système de résine matricielle est dépendante de la température. La pression d'affaissement de la mousse syntactique l'est également. Dans la FIG. 1, un graphique illustre des courbes contrainte-pression typiques de la mousse syntactique à des températures différentes. Dans la FIG. 5, on peut voir que la pression d'affaissement hydrostatique (HCP) diminue avec l'augmentation de la température. [0003] L'utilisation de la mousse syntactique est une option courante pour soulager l'accumulation de la pression annulaire (APB) dans les puits en eau profonde. Les mousses 3032047 2 syntactiques sont généralement enveloppées autour de l'extérieur de la paroi du tubage. Lorsque la pression annulaire dépasse une pression d'écrasement spécifique de la mousse à une température donnée, la mousse s'affaisse et créé un espace supplémentaire pour l'expansion du fluide annulaire et, par conséquent, pour atténuer PAPB. La simulation du comportement de la 5 mousse syntactique au cours de l'analyse de la dilatation du fluide annulaire (AFE) et l'analyse de la charge du tubage peuvent procurer de précieuses informations pour aider à la conception de tube de puits de forage. BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES 10 [0004] La présente divulgation est décrite ci-dessous en référence aux illustrations ci- jointes dans lesquelles les éléments semblables sont référencés avec des chiffres semblables, et dans lesquelles : [0005] La FIG. 1 est un graphique illustrant des courbes contrainte-pression d'une 15 mousse syntactique à différentes températures. [0006] La FIG. 2 est un graphique illustrant des courbes contrainte-pression d'une mousse syntactique à différentes températures. [0007] La FIG. 3 est un graphique illustrant le module élastique d'une mousse syntactique en fonction de la température. 20 [0008] La FIG. 4 est un graphique illustrant la corrélation du module de compression et de la force de compression pour la mousse syntactique. [0009] La FIG. 5 est une courbe illustrant la pression d'écrasement (CP, la même que susmentionnée pour HCP) comme une fonction de la température pour une mousse syntactique type dans une application de puits de pétrole. 25 [0010] Les FIG. 6A-6D représentent un organigramme illustrant un mode de réalisation 3032047 3 permettant d'implémenter la présente divulgation. [0011] La FIG. 7 est un graphique basé sur un exemple de tableau CP-T qui illustre différentes phases pour une mousse choisie qui pourrait être utilisée à l'étape 612 de la FIG. 6A. [0012] La FIG. 8 est un graphique illustrant différentes courbes CP-T permettant de 5 sélectionner une mousse syntactique à pression spécifiée en fonction de l'emplacement de multiples pressions initiales, paires de température et de pressions finales, paires de température. [0013] La FIG. 9 est un schéma illustrant un exemple d'un puits de forage pour la simulation des effets d'une mousse syntactique sur l'accumulation de la pression annulaire. [0014] La FIG. 10 est un organigramme illustrant un mode de réalisation d'un système 10 informatique permettant d'implémenter la présente divulgation. DESCRIPTION DÉTAILLÉE DES MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS [0015] La présente divulgation surmonte une ou plusieurs carences de la technique antérieure en proposant des systèmes et des procédés permettant de simuler les effets de la 15 mousse syntactique sur l'accumulation de la pression annulaire lors de la dilatation du fluide annulaire dans un puits de forage pour atténuer l'accumulation de la pression annulaire dans un puits de forage. [0016] Dans un mode de réalisation, la présente divulgation comprend un procédé permettant de simuler les effets d'une mousse syntactique sur l'accumulation de la pression 20 annulaire lors de la dilatation du fluide annulaire dans un puits de forage, qui comprend : a) le calcul de l'un d'un changement de volume de la mousse élastique dans une région de l'anneau de la colonne de tubage et un changement de volume de mousse écrasée dans une région de l'anneau de la colonne de tubage ; b) le calcule d'un changement de volume de tubage ajusté pour la région dans l'anneau de la colonne de tubage utilisant i) l'un d'un changement de volume de 3032047 4 mousse élastique et un changement de volume de mousse écrasée ; et ii) un volume de changement de tubage ; c) le calcul d'une accumulation ajustée de pression annulaire pour la région dans l'anneau de la colonne de tubage utilisant i) un changement du volume de fluide ; et ii) l'un d'un changement du volume du tubage et le changement ajusté du volume de tubage ; d) 5 la répétition des étapes a) - c) pour chaque région dans l'anneau de la colonne de tubage ; e) la répétition des étapes a) - d) pour chaque anneau de la colonne de tubage dans une colonne de tubage combinée et f) la répétition des étapes a) - e) à l'aide d'un processeur informatique jusqu'à ce qu'un équilibre global de la pression soit obtenu dans la colonne de tubage combinée. [0017] Dans un autre mode de réalisation, la présente divulgation comprend un dispositif 10 de support de programme non-transitoire transportant de façon non-tangible des instructions exécutables par ordinateur pour simuler les effets d'une mousse syntactique sur l'accumulation de la pression annulaire au cours de la dilatation du fluide annulaire dans un puits de forage, qui comprend : a) le calcul de l'un d'un changement de volume de mousse élastique dans une région de l'anneau de la colonne de tubage et d'un changement de volume de mousse écrasée dans une 15 région de l'anneau de la colonne de tubage ; b) le calcul d'un changement ajusté du volume de la colonne de tubage pour la région dans l'anneau de la colonne de tubage en utilisant i) l'un d'un changement du volume de la mousse élastique et le changement de volume de la mousse écrasée ; et ii) un changement de volume de tubage ; c) le calcule d'une accumulation ajustée de la pression annulaire pour la région dans l'anneau de la colonne de tubage utilisant i) un 20 changement de volume de fluide ; et ii) l'un du changement de volume du tubage et du changement ajusté du volume du tubage ; d) la répétition des étapes a) - c) pour chaque région dans l'anneau de la colonne de tubage ; e) la répétition des étapes a) - d) pour chaque anneau de colonne de tubage dans une colonne de tubage combinée ; et f) la répétition des étapes a) -- e) 3032047 5 jusqu'à ce qu'un équilibre global de la pression soit obtenu dans la colonne de tubage combinée. [0018] Dans encore un autre mode de réalisation, la présente divulgation comprend un dispositif de support de programme non-transitoire transportant de façon tangible des instructions exécutables par un ordinateur pour simuler les effets d'une mousse syntactique sur 5 l'accumulation de la pression annulaire au cours de la dilatation du fluide annulaire dans un puits de forage, qui comprend : a) le calcul de l'un d'un changement de volume de la mousse élastique dans une région d'un anneau de la colonne de tubage et un changement de volume de mousse écrasée dans la région de l'anneau de la colonne de tubage ; b) le calcul d'un changement ajusté du volume de tubage pour la région dans l'anneau de la colonne de tubage utilisant i) l'un d'un 10 changement de volume de mousse élastique et le changement de volume d'une mousse écrasée ; et ii) un changement de volume de tubage ; c) le calcule d'une accumulation ajustée de la pression annulaire pour la région dans l'anneau de la colonne de tubage utilisant i) un changement de volume de fluide ; et ii) l'un d'un changement de volume de tubage et du changement ajusté de volume de tubage ; d) la répétition des étapes a) - c) pour chaque région 15 dans l'anneau de la colonne de tubage ; e) la répétition des étapes a) - d) pour chaque anneau de colonne de tubage dans une colonne de tubage combinée ; et f) la répétition des étapes a) - e) jusqu'à ce qu'un équilibre global de la pression soit obtenu dans la colonne de tubage combinée, l'équilibre global de la pression étant obtenu lorsqu'une i) différence entre l'accumulation ajustée de la pression annulaire calculée et chaque itération de l'étape c) converge vers zéro ; et ii) toutes 20 les forces appliquées dans la colonne de tubage combinée sont équilibrées. [0019] L'objet de la présente divulgation est décrit avec spécificité, cependant, la description elle-même n'est pas destinée à limiter la portée de la divulgation. L'objet de l'invention peut donc être réalisé par d'autres façons, afin d'inclure différentes étapes ou combinaisons 3032047 6 d'étapes semblables à celles décrites ici, en association avec les technologies présentes ou futures. En outre, même si le terme « étape » peut être utilisé ici pour décrire différents éléments des procédés utilisés, le terme ne doit pas être interprété comme impliquant un quelconque ordre particulier parmi ou entre les diverses étapes décrites ici sauf en cas d'une limite implicite 5 imposée par la description à un ordre donné. Même si la présente divulgation peut être appliquée à l'industrie du gaz et du pétrole, elle n'est pas limitée à celle-ci et peut également être appliquée à d'autres industries afin d'obtenir des résultats semblables. Description du procédé [0020] La simulation des effets d'une mousse syntactique sur l'accumulation de la 10 pression annulaire au cours de la dilatation du fluide annulaire dans un puits de forage peut être basée sur un modèle simplifié ou un modèle avancé. 3032047 7 Modèle simplifié des caractéristiques de la mousse syntactique [0021] Dans ce modèle, les constantes suivantes sont assumées : constante de contrainte ultime de l'affaissement volumétrique, constante de la compressibilité élastique et constante du coefficient de l'expansion thermique (CTE). Comme il est démontré dans le graphique illustrant 5 des courbes simplifiées de contrainte-pression d'une mousse syntactique à différents températures dans la FIG. 2, le changement de la pression du fluide de l'anneau et de la température de (P1, T1) à (P2,T2) au niveau d'un emplacement de la mousse. Dans un souci de simplicité et de conception conservatrice, la contrainte volumétrique de la mousse est exprimée sous forme de : AV/ V (%) = Sc-S1- (T2-T1) (1) 10 alors que la contrainte volumétrique réelle doit être : AV/ V (%) = S2-S1 - aTx(T2-Tl) (2) dans laquelle Sc = contrainte ultime de volume, qui est un paramètre d'entrée ; otT = CTE; Si - compressibilité élastique x Pi et S2 = contrainte réelle du volume à P2, T2. Modèle avancé des caractéristiques de la mousse syntactique 15 [0022] Dans ce modèle, la compressibilité élastique est l'inverse du module d'encombrement. Le module d'encombrement est K = E /(3-6v) où v représente le rapport de Poisson, qui se situe entre 0,3 à 0,35. Le module d'encombrement diminue avec la température étant donné que le module élastique E diminue avec la température, comme le démontre la courbe dans la FIG. 3. 20 [0023] La courbe dans la FIG. 4 illustre le fait que module de compression (encombrement) de la mousse syntactique est plus ou moins proportionnel à la force de compression. Étant donné que la force de compression de la mousse est environ 80 % de l'écrasement-pression de la mousse, le rapport du module d'encombrement (K(T)) à la pression 3032047 8 d'écrasement de la mousse (CP) peut être assumé comme étant constante à une température donnée : K(T) - constante xCP(T) (3) où constante = K(60 °F)/CP(60 °F). 5 [0024] Un tableau CP-T pour une mousse donnée, tel que le Tableau 2 suivant, peut être utilisé pour estimer la compressibilité élastique comme une fonction de la température (C(T)) en utilisant l'équation suivante : c(T) = 1/K(T) = CP(60 °F)/K(60 °F)/CP(T) ou c(T) = c(60 °F)xCP(60 °F)/CP(T) (4) 10 L'équation 4 démontre que la compressibilité élastique d'une mousse syntactique à une température (T) donnée est inversement proportionnelle à la pression d'écrasement (CP) correspondante. [0025] À travers la régression, une corrélation entre la CP et la T a été établie comme suit (5) 1 15 CP(T) = CPOF --1 7rarctan1T-To + c2} dans laquelle cl et c2 sont les constantes du modèle, CP0 est la pression d'écrasement maximal de la mousse, To est la température autour de laquelle la pression d'écrasement (CP) changes le plus, et T est T2 au cours de la simulation. L'analyse statistique démontre que l'erreur relative absolue 20 moyenne de la corrélation est d'environ 4,91 %. La FIG. 5 illustre une courbe CP-T du modèle de corrélation par rapport aux données mesurées. [0026] Les courbes de densification sont traitées comme des lignes droites comme il est illustré dans la FIG. 2. À travers la corrélation, la pente des courbes contrainte-pression (FIG. 1) dans le stade de densification est déterminée à l'aide d'une méthode de régression. Elle est 3032047 9 d'environ 1/6,0 fois le module élastique, ce qui veut dire qu'il y a une compressibilité dans le stade de densification qui est 6 fois la compressibilité élastique : AV/ V (%) = Sc-S1- aT X (T21.1)+ (P2 - CP(T2))x6,0xc(T2) (6) dans laquelle c(T2) représente la compressibilité élastique à la température T2. 5 [0027] En se référant maintenant aux FIGS. 6A-6D, chacun des modèles peut être utilisé pour développer le procédé 600 permettant de simuler les effets d'une mousse syntactique sur l'accumulation de la pression annulaire au cours de la dilatation du fluide annulaire dans un puits de forage. [0028] À l'étape 602, de multiples réseaux sont initialisés en utilisant un fichier de 10 données d'entrée et des techniques bien connues dans le domaine. Les réseaux initialisés peuvent comprendre, par ex., : i) la pression et la température initiales de l'anneau (T1, P1), la température finale de l'anneau (T2), le volume fluidique de l'anneau (Vf), le volume installé de la mousse (V,'',,'e) si une mousse est sélectionnée, le tableau de densité du fluide de l'anneau p vs. (P,T), et l'accumulation initiale de la pression annulaire (APB); et ii) les propriétés du matériau du tubage 15 (CTE, E) où CTE représente le coefficient de l'expansion thermique et E est le module de Young, les propriétés de la mousse (oer, c, Sc) si une mousse est sélectionnée, où c représente la compressibilité élastique de la mousse, UT représente le coefficient de l'expansion thermique et Se est la contrainte volumétrique ultime, et un tableau CP-T si une mousse est sélectionnée, où CP est la pression d'écrasement de la mousse sélectionnée comme une fonction de la température 20 finale (T2). Les réseaux initialisés pour i) sont pour chaque région dans chaque anneau de colonne de tubage. [0029] À l'étape 604, une pression actualisée du fluide de l'anneau P2 est calculée pour une région dans l'anneau de la colonne de tubage à l'aide de la pression initiale P1 de l'étape 602, 3032047 10 l'un de l'APB de l'étape 602 et de l'étape 626 et P2 = P1 APB. [0030] À l'étape 606, un changement de volume de fluide (11Vf) est calculé pour la même région dans l'anneau de la colonne de tubage en utilisant i) le tableau de la densité de fluide p vs. (P,T), le volume du fluide (Vf), la pression et la température initiales (T1, P1), et la température 5 finale (T2) de l'étape 602 ; et ii) la pression actualisée du fluide (P2) de l'étape 604. Le changement de volume de fluide (AVf) = Vf x [p(P ',Ti)/ p(P2,T2) -1] où p(Pt,Tj) et p(P2,T2) sont obtenus à travers une interpolation linéaire utilisant (P1,T1), (P2,T2) et le tableau de densité du fluide p vs. (P,T). [0031] À l'étape 608, un changement de volume de tubage (dVtubage) est calculé pour la 10 même région dans l'anneau de la colonne de tubage (CTE, E), la pression et la température initiales (PI, T1) et la température finale (T2) de l'étape 602; et ii) la pression actualisée du fluide (P2) de l'étape 604. Le changement de volume du tubage (AVtubage) = dVcas, T + dVcas, B où l'expansion thermique du tubage ilVcas,T= f(CTE, TI, T2) et le ballonnement du tubage Micas, f(E, P2> Pi). 15 [0032] À l'étape 610, le procédé 600 détermine si une mousse est sélectionnée en utilisant le fichier des données d'entrée de l'étape 602. Si aucune mousse n'est sélectionnée, alors le procédé 600 passe à l'étape 626 pour calculer un APB ajusté. Sinon, le procédé 600 passe à l'étape 612. [0033] À l'étape 612, le procédé 600 détermine si la pression actualisée de fluide (P2) de 20 l'étape 604 et la température finale (T2) de l'étape 602 se trouvent dans une fourchette acceptable pour la mousse sélectionnée en utilisant un graphique basé sur le tableau CP-T de l'étape 602 qui illustre différentes phases pour la mousse sélectionnée. Si la pression actualisée du fluide (P2) et la température finale (T2) sont dans une fourchette acceptable, alors le procédé 600 passe à 3032047 11 l'étape 616 pour calculer la pression d'écrasement (CP) de la mousse sélectionnée en fonction de la température finale (T2). Sinon, le procédé 600 passe à l'étape 614. En se référant maintenant au graphique illustré dans la FIG. 7, l'exemple de mousse est soit écrasé ou soit sous déformation élastique si la pression actualisée du fluide et la température finale (P2, T2) sont dans une 5 fourchette acceptable (c.-à-d., à l'extérieur d'une zone d'avertissement). La pression actualisée de fluide (P2) est utilisée comme la pression d'écrasement (CP) afin de réaliser une détermination initiale permettant de savoir si la pression actualisée du fluide et la température finale (P2, T2) sont dans une fourchette acceptable. Dans les zones d'avertissement, on ne sait pas si la pression annulaire est au-dessus ou en-dessous de la CP de la mousse. Ainsi, le procédé 600 utilisera 10 automatiquement la valeur maximale de la CP dans le tableau de CP-T pour la mousse sélectionnée pour la zone I ou la valeur de CP minimales dans le tableau CP-T pour le tableau sélectionné pour la zone II. Ainsi, les contraintes volumétriques calculées dans les zones d'avertissement peuvent être non-fiables. [0034] À l'étape 614, un message d'avertissement est affiché à travers l'interface vidéo 15 décrite plus en détail en référence à la FIG. 10 qui affiche si oui ou non la pression actualisée du fluide et la température finale (P2, T2) ne sont pas dans une fourchette acceptable (c.-à-d., à l'intérieur d'une zone d'avertissement). [0035] À l'étape 616, la pression d'écrasement (CP) de la mousse sélectionnée est calculée pour la même région dans l'anneau de la colonne de tubage en utilisant i) la température 20 finale (T2) et le tableau CP-T de l'étape 602 pour la mousse sélectionnée ; et ii) l'une des techniques bien connues dans le domaine pour l'interpolation et l'équation linéaires (5). [0036] À l'étape 618, le procédé 600 détermine si la pression actualisée du fluide (P2) de l'étape 604 est supérieure à la pression d'écrasement (CP) de la mousse sélectionnée de l'étape 3032047 12 616. Si la pression actualisée du fluide (P2) est supérieur à la pression d'écrasement (CP) de la mousse sélectionnée, alors, le procédé 600 passe à l'étape 622 pour calculer un changement de volume de la mousse (LIV',,,'.) causé par la mousse écrasée. Sinon, le procédé 600 passe à l'étape 620 pour calculer un volume de changement de la mousse (AV'iousse) causé par la 5 déformation élastique de la mousse. [0037] À l'étape 620, un volume de changement de mousse (d V',,,,,'e) causé par la déformation élastique de la mousse est calculé pour la même région dans l'anneau de la colonne de tubage en utilisant i) les propriétés de la mousse (a.-r, c), le volume de la mousse installée (Vmousse), la pression et la température initiales (T1, P1) et la température finale (T2) de l'étape 10 602; et ii) la pression actualisée de fluide (P2) de l'étape 604. Le changement de volume de la mousse (dVmousse) = Vmousse x [S2-S1 - x(T2-T1)] où S2-Si = c x (P2-P1). Le procédé 600 passe ensuite à l'étape 624. [0038] À l'étape 622, un changement de volume de la mousse (AV,'''s') causé par la mousse écrasée est calculé pour la même région dans Panneau de la colonne de tubage en 15 utilisant i) les propriétés de la mousse (al', c, Se), le volume de la mousse installée (Vmot,'e), la pression et la température initiales (T1, P1) et la température finale (T2) de l'étape 602 ; et, éventuellement, ii) la pression actualisée du fluide (P2) de l'étape 604 et la pression écrasée (CP) de la mousse sélectionnée de l'étape 616. Le changement de volume de la mousse (i1Vt',,''e) =- Viriousse x [Sc-S1 aTx(T2-Ti)] or Vmousse x [S,-S1 - Cti-x(T2-Ti) + 6x ex (P2-CP(T2) ] où S1 = c x 20 PI, Le procédé 600 passe ensuite à l'étape 624. [0039] À l'étape 624, un changement ajusté du volume du tubage (AVtubage) est calculé pour la même région dans l'anneau de la colonne de tubage en utilisant i) l'un du changement du volume de la mousse (4V,'0',') de l'étape 620 et l'étape 622; et ii) le changement du volume du 3032047 13 tubage (dVtubage) de l'étape 608. Le changement ajusté du volume du tubage (dVtubage) dVtubage LIVMOLISSe. [0040] À l'étape 626, une APB ajustée est calculée pour la même région dans l'anneau de la colonne de tubage en utilisant i) le changement du volume du fluide (Mir) de l'étape 606; et ii) 5 l'un du changement du volume du tubage (dVtubage) de l'étape 608 et le changement ajusté du volume du tubage (dVtubage) de l'étape 624. S'il y a un changement ajusté du volume du tubage (dVtubage) de l'étape 624, alors, celui-ci est utilisé à la place du changement du volume du tubage (dVtubage) de l'étape 608. L'APB ajustée est numériquement résolue pour satisfaire à l'exigence : AVf--ielVtubage = 0, où Vf = fi(APB), dVtubage =f2(APB). 10 [0041] À l'étape 628, le procédé 600 détermine s'il existe une autre région dans l'anneau de la colonne de tubage en utilisant des techniques bien connues dans le domaine. S'il n'existe pas une autre région dans l'anneau de la colonne de tubage, alors le procédé 600 passe à l'étape 632. Sinon, le procédé 600 passe à l'étape 630. [0042] À l'étape 630, la prochaine région dans l'anneau de la colonne de tubage est 15 choisie et le procédé 600 revient à l'étape 604. Les étapes 604-628 sont donc répétées pour chaque région dans l'anneau de la colonne de tubage jusqu'à ce qu'il n'y ait plus de régions dans l'anneau de la colonne de tubage. [0043] À l'étape 632, le procédé 600 détermine s'il existe une autre région dans l'anneau de la colonne de tubage en utilisant des techniques bien connues dans le domaine. S'il n'existe 20 aucune autre région dans l'anneau de la colonne de tubage, alors le procédé 600 passe à l'étape 636. Sinon, le procédé 600 passe à l'étape 634. [0044] À l'étape 634, la prochaine région dans l'anneau de la colonne de tubage est choisie et le procédé 600 revient à l'étape 604. Les étapes 604-632 sont donc répétées pour 3032047 14 chaque anneau de colonne de tubage jusqu'à ce qu'il n'y ait plus d'anneaux de colonne de tubage. [0045] À l'étape 636, le procédé 600 détermine s'il y a un équilibre global de la pression dans la colonne de tubage combinée comprenant chaque anneau de colonne de tubage. S'il existe pas un équilibre global de la pression dans la colonne de tubage combinée, alors le procédé 600 5 passe à l'étape 638. Sinon, le procédé 600 se termine. On peut atteindre un équilibre global de la pression lorsque i) la différence entre la dernière APB ajustée de l'étape 626 et l'avant-dernière APB ajustée de l'étape 626 est proche de zéro (par ex., la convergence) ; et ii) toutes les autres forces appliquées à la colonne de tubage combinée sont équilibrées. [0046] À l'étape 638, la première région du premier anneau de la colonne de tubage est 10 choisie et le procédé 600 revient à l'étape 604 et répète les étapes 604-636 jusqu'à obtention d'un équilibre global de la pression dans la colonne de tubage combinée. [0047] En se référant maintenant à la FIG. 8, un graphique illustre différents exemples de courbes CP-T permettant de sélectionner une mousse syntactique à pression spécifiée en fonction de l'emplacement de multiples pressions initiales, paires de température et de pressions 15 finales, paires de température. Les trois différentes courbes CP-T pour les mousses syntactiques à pression spécifiée sont utilisés pour en sélectionner une. Il y a des points initiaux et finaux (P, T) 802, 804 pour chaque profondeur de puits de forage respective. La courbe CP-T de la mousse sélectionnée doit être au-dessus des points de la pression et de la température initiale (P1, T1) 802 dans l'anneau afin d'éviter un affaissement prématuré. La courbe CP-T de la mousse sélectionnée 20 doit également être au-dessous des points de la pression et de la température initiale (P2, T2) 804 dans l'anneau pour assurer un écrasement de la mousse pour l'atténuation de I'APB. Par ex., prenons des conditions initiales (PI, T1) de 85 °C et 400 bars à une profondeur spécifique dans le puits de forage, la mousse à faible pression spécifiée s'affaissera alors que les mousses à pression 3032047 15 spécifiée élevée ne s'affaisseront pas. Étant donné que les mousses à pression spécifiée moyenne et élevée sont au-dessus des deux points supérieurs initiaux (P, T) 802 et sont en-dessous des points supérieurs finaux (P, T) 804, les deux mousses peuvent être sélectionnées pour les deux profondeurs de puits de forage. Cependant, la mousse à pression spécifiée élevée permettra une 5 plus grande marge de conception. Ainsi, i) la pression et la température initiales (T1, P1) et la température finale (T2) de l'étape 602 ; et ii) la pression actualisée du fluide (P2) de l'étape 604 peuvent être utilisées pour sélectionner une mousse en utilisant les courbes CP-T pour des mousses synthétiques à spécification de pression différente à partir des tableaux CP-T respectifs. 3032047 16 Exemple [0048] En se référant maintenant à la FIG. 9, un schéma d'un exemple de puits de forage 900 est illustré pour simuler les effets d'une mousse syntactique sur l'accumulation de la pression annulaire. Le puits de forage 900 comprend 400 pd.3 de mousse syntactique dans un anneau de 5 tubage de 9-5/8". Les caractéristiques de la mousse syntactique sont présentées dans le tableau 2. Initialement, la contrainte volumétrique ultime de la mousse syntactique a été définie comme 30 %, au cours des opérations de production. La partie principale (90,54 %) de la mousse été écrasée 902 et atténue l'APB tel qu'il est illustré dans le tableau 2. À partir des résultats présentés dans le Tableau 3 suivant, la mousse écrasée 902 permet d'avoir environ 103,77 pd.3 d'espace 10 supplémentaire pour la dilatation du fluide annulaire. [0049] Afin de valider les résultats de la mousse synthétique, la contrainte volumétrique ultime est modifiée de 30 % à 1,3 %. Le but est d'amener le changement de volume de la mousse proche de zéro au cours d'une analyse AFE. Entre-temps, un volume de fuite de 400 X 90,54 % x (30 à 1,3 %) = 103,94 ft3 =18,5 bbl est appliqué à l'anneau correspondant. Les résultats de l'AFE 15 sont illustrés dans le Tableau 4 suivant. Les valeurs APB finales sont très proches. Une différence de seulement 5 psi (0,13 %) a été observée. T, °F 90 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150 155 160 165 CP, 10129 8331 7442 6740 6161 5727 5334 5065 4900 4797 4735 4652 4590 4590 4528 psi Tableau 2 3032047 17 Panne du dispositif Train de tiges Anneau Pression AFE progressive (1) psi) progressif (2) bbl) Haut (Fid.) Base (Pà.) 450,0 Tubage destirfaCe dé? 0".. 40;0 4733,00' Tubagè interrnédiairè dé 13-3/8 Tubage .protecteur,de 9-5/8 l:Région 1 6000,0 9500,0 Écrase 40,0 Raccord de production de 7" Jubé de Prciduetiôn:de .1/2" Région 14800,0 .17000,0 ,4 (1) Changement de pression causé seulement par (AFE). (2) Changement de volume causé seulement par (AFE). Tubage de protection de 9 5/8" : intervalle de mousse de 500,0 pd à 1020,0 pd n'est pas écrasé (changement de volume : -0,48 pd3, -1,260 %). Tubage de protection de 9 5/8" : intervalle de mousse de 1020,0 pd à 6000,0 pd n'est pas écrasé (changement de volume : -103,29 pd3, -28,520 %). Tableau 3 Base: (pd.) Disque Panne`du :'dispositif. Mousse Train de,tiges Anneau Haut, - (pd.) Pression AFE progressive (1) (Psi) Volume AFE progressif (2) (bbl) 450,0 40,0 Tubagé 'surfacé de 20" : Tubage intermédiaire de 13 38 Région 1 4733,00 1,8 - .40,0 Écrase 3834,00.: 25,5 - 9500,0 - Tuibade Région 1 Raccord de:prodùction'de T.': ..Tube de prduction,çie 3" 1/2". Région 1 Région 1 .. 40,0 14800,0 17000;0 0,00 13,4 (1) Changement de pression causé seulement par (AFE). (2) Changement de volume causé seulement par (AFE). Tubage de protection de 9 5/8" : intervalle de mousse de 500,0 pd à 1020,0 pd n'est pas écrasé (changement de volume : -0,48 pd3, -1,270 %). Tubage de protection de 9 5/8" : intervalle de mousse de 1020,0 pd à 6000,0 pd n'est pas écrasé (changement de volume : 0,66 pd.3, 0,180 %). 5 Tableau 4 Le procédé 600 aidera donc les ingénieurs de conception de tubage dans la conception de leurs puits avec des marges de sécurité adéquates et des coûts acceptables. 3032047 18 Description du système [0050] La présente divulgation peut être implémentée à travers un programme d'instructions exécutable par ordinateur, tel que des modules de programme, généralement 5 appelés applications logicielles ou programme d'application exécuté par un ordinateur. Le logiciel peut comprendre, par ex., des routines, des programmes, des objets, des composants, des structures de données, etc., qui réalisent des tâches particulières ou implémentent des types de données abstrait particuliers. Le logiciel forme une interface pour permettre à un ordinateur de réagir en fonction de la source d'entrée. WellCatTM, qui est une application logicielle 10 commerciale commercialisée par Landmark Graphics Corporation, peut être utilisée comme application d'interface pour implémenter la présente divulgation. Le logiciel peut également coopérer avec d'autres segments de code pour initier une variété de tâches en réponse aux données reçues en association avec la source des données reçues. Le logiciel peut être stocké et/ou transporté sur une diversité de mémoires telles qu'un CD-ROM, un disque magnétique, une 15 mémoire à bulles et une mémoire à semi-conducteur (par ex., divers types de RAM ou ROM). En outre, le logiciel et ses résultats peuvent être transmis sur une diversité de supports médiatiques telle que la fibre optique, un fil métallique et/ou à travers une quelconque diversité de réseaux, telle que l'Internet. [0051] En outre, les spécialistes du domaine apprécieront que cette divulgation peut 20 être pratiquée avec une diversité de configurations de système informatique, comprenant des dispositifs portatifs, des systèmes multiprocesseurs, et des dispositifs électroniques programmables par l'utilisateur ou à base de microprocesseur, des mini-ordinateurs, des ordinateurs centraux, etc. Un nombre quelconque de systèmes informatiques et de réseaux informatiques sont acceptables pour une utilisation avec la présente divulgation. Cette 3032047 19 divulgation peut être pratiquée dans des environnements informatiques distribués dans lesquels les tâches sont réalisées par des dispositifs télécommandés qui sont reliés à travers un réseau de communication. Dans un environnement informatique distribué, les modules de programme peuvent être localisés à la fois sur un support de stockage informatique local ou à distance, y 5 compris des dispositifs de stockage à mémoire. La présente divulgation peut donc être implémentée en relation à divers matériels, logiciels ou une combinaison de ceux-ci dans un système informatique ou un autre système de traitement. [0052] En se référant maintenant à la FIG. 10, un organigramme illustre un mode de réalisation d'un système permettant d'implémenter la présente divulgation dans un ordinateur. Le 10 système comprend une unité de calcul, quelquefois appelée un système informatique, qui contient une mémoire, des programmes d'applications, une interface client, une interface vidéo et une unité de traitement. L'unité informatique représente seulement un exemple d'un environnement de calcul approprié et elle n'est pas destinée à suggérer une quelconque limitation par rapport à la portée de l'utilisation ou de la fonctionnalité de cette divulgation. 15 [0053] La mémoire stocke principalement les programmes d'applications, qui peuvent également être décrits comme des modules de programme contenant des instructions exécutables par un ordinateur, exécutées par l'unité informatique pour implémenter la présente divulgation décrite ici et illustrée dans les FIGS. 2-9. Ainsi, la mémoire comprend un module de simulation APB, qui active les étapes 610-626 décrites en référence aux FIGS. 6A-6B. Le module de 20 simulation APB peut intégrer des fonctionnalités provenant des autres programmes d'applications illustrés dans la FIG. 10. En particulier, WellCatTM peut être utilisé comme une application d'interface permettant de réaliser les étapes 602-608 et 628-638 dans les FIGS. 6A et 6D. Même si We11CatTM peut être utilisé comme une application d'interface, d'autres applications 3032047 20 d'interface peuvent être utilisées, à la place, ou le module simulation APB peut être utilisé en tant qu'application autonome. [0054] Même si l'unité informatique est illustrée comme ayant une mémoire généralisée, l'unité informatique comprend généralement une diversité de supports lisibles par 5 ordinateur. Comme exemple, et non de limitation, un support lisible par ordinateur peut comprendre un support de stockage informatique et un support de communication. La mémoire du système de calcul peut comprendre un support de stockage informatique sous la forme d'une mémoire volatile et/ou non-volatile telle une mémoire ROM et une mémoire RAM. Un système de base entrée-sortie (BIOS), contenant les routines de base qui aident à transférer les 10 informations entre les éléments de l'unité informatique, par ex., au cours du démarrage, est généralement stocké dans la ROM. La RAM contient généralement des données et/ou des modules de programme qui sont immédiatement accessibles à et/ou présentement exécutés par une unité de traitement. Comme exemple, et non de limitation, l'unité informatique comprend un système d'exploitation, des programmes d'applications, d'autres modules de programme et des 15 données de programme. [0055] Les composants illustrés dans la mémoire peuvent également être compris dans le support de stockage informatique amovible/non-amovible, volatile/non-volatile ou ils peuvent être implémentés dans l'unité informatique à travers une interface de programme d'applications (« API ») ou un nuage informatique, qui peut se trouver sur une unité informatique distincte à 20 travers un système informatique ou un réseau. Comme exemple seulement, un disque dur peut être lu à partir d'un support magnétique non-volatile, non-amovible, ou enregistré à partir de celui-ci, ou un disque dur optique peut être lu à partir d'un disque optique amovible, non volatile, ou enregistré à partir de celui-ci, tel qu'un CD-ROM ou un autre support optique. D'autres 3032047 21 supports de stockage informatiques amovibles/non-amovibles, volatiles/non-volatiles qui peuvent être utilisés dans un exemple d'environnement d'exploitation peuvent comprendre, sans limitation, des cassettes de bande magnétique, des cartes de mémoire flash, des disques versatiles numériques, des bandes vidéo numériques, des RAM à semi-conducteurs, des ROM à semi- 5 conducteurs, etc. Les disques et leurs supports de stockage informatique associés susmentionnés permettent le stockage des instructions lisibles par ordinateur, des structures de données, des modules de programme et d'autres données pour l'unité informatique. [0056] Un client peut saisir une commande et des informations dans l'unité informatique à travers une interface client, qui peut être des dispositifs de saisie tels qu'un clavier 10 et un dispositif de pointage, généralement appelé une souris, une boule de commande ou un pavé tactile. Les dispositifs de saisie peuvent comprendre un microphone, une manette, un disque satellite, un scanner, etc. Ces dispositifs et d'autres dispositifs de saisie sont souvent connectés à l'unité de traitement à travers l'interface client qui est couplée à un système de bus, mais peut être connecté par d'autres interfaces ou structures de bus, tel qu'un port parallèle ou un bus USB. 15 [0057] Un moniteur ou un autre type de dispositif d'affichage peut être connecté au bus du système à travers une interface, telle qu'une interface vidéo. Une interface utilisateur graphique (GUI) peut également être utilisée avec l'interface vidéo pour recevoir des instructions provenant de l'interface client et pour transmettre ces instructions à l'unité de traitement. En sus du moniteur, les ordinateurs peuvent également comprendre d'autres dispositifs de sortie 20 périphériques tels que des haut-parleurs et des imprimantes, qui peuvent être connectés à travers une interface de sortie périphérique. [0058] Même si d'autres composants internes de l'unité informatique ne sont pas illustrés, il sera compris des hommes de métier que de tels composants et leur interconnexion 3032047 22 sont bien connus. [0059] Bien que la présente divulgation ait été décrite en relation avec les modes de réalisation actuellement préférés, il sera compris par un spécialiste du domaine que ceux-ci ne sont pas destinés à limiter la divulgation à ces modes de réalisation. Il est donc envisagé que 5 divers modes de réalisation alternatifs et des modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation divulgués sans s'écarter de l'esprit et de la portée de la divulgation définie par les revendications ci-jointes et les équivalents de celles-ci. REVENDICATIONS1. Procédé de simulation des effets d'une mousse syntactique sur l'accumulation de la pression annulaire au cours de la dilatation du fluide annulaire dans un puits de forage, qui 5 comprend : a) le calcul de l'un d'un changement de volume de mousse élastique dans une région d'un anneau de colonne de tubage et un changement de volume de mousse écrasée dans la région de l'anneau de la colonne de tubage ; b) le calcul d'un changement ajusté de volume du tubage pour la région dans 10 l'anneau de la colonne de tubage utilisant i) l'un du changement de volume de la mousse élastique et le changement de volume de la mousse écrasée ; et ii) un changement de volume de tubage ; c) le calcul d'une accumulation ajustée de la pression annulaire pour la région dans l'anneau de la colonne de tubage utilisant i) un changement de volume du 15 fluide ; et ii) l'un d'un changement de volume du tubage et le changement ajusté du volume du tubage ; d) la répétition des étapes a) - c) pour chaque région dans l'anneau de la colonne de tubage ; e) la répétition des étapes a) - d) pour chaque anneau dans une colonne de 20 tubage combinée ; et 3032047 24 la répétition des étapes a) - e) en utilisant un processeur informatique jusqu'à ce qu'un équilibre global de la pression soit obtenu dans la colonne de tubage combinée. 2. Procédé de la revendication 1, dans lequel le changement de volume de la mousse élastique est calculé par : in/mousse = Vmousse * [S2-S1 oet*(T2-T1)] S2-Si = c * (P2-Pi). où V',,,,',' représente un volume de mousse installée pour la région dans l'anneau de la colonne de tubage, aT, c sont des propriétés de la mousse, T1, P1 sont la température et la pression initiales pour la région dans l'anneau de la colonne de tubage, T2 est une température finale pour la région dans l'anneau de la colonne de tubage et P2 est une pression actualisée de fluide pour la région dans l'anneau de la colonne de tubage. 3. Procédé de la revendication 1, dans lequel le changement de volume de la mousse écrasée est calculé par : dVmousse = Vmousse*[Se-S1) 4T2-T1) + 6*c* (P2-CP(T2))] c * P1 où Vmousse représente un volume de mousse installée pour la région dans l'anneau de la colonne de tubage, UT, c, Sc sont des propriétés de mousse, T1, P1 sont la température et la pression initiales pour la région dans l'anneau de la colonne de tubage,T2 est une température finale pour 3032047 25 la région dans l'anneau de la colonne de tubage et P2 est une pression actualisée de fluide pour la région dans l'anneau de la colonne de tubage et CP est la pression d'écrasement de la mousse. 4. Procédé de la revendication 1, dans lequel le changement de volume du tubage est calculé par : 5 ilVtubage = LIVcas,T + AVcas,13 AVcas,T = f(CTE, T1, T2) AVcas,B = f(E, P2, Pi) où CTE, E sont des propriétés du matériau de tubage,Ti, P1 sont la température et la pression initiales pour la région dans l'anneau de la colonne de tubage, T2 est une température finale pour 10 la région dans l'anneau de la colonne de tubage et P2 est une pression actualisée de fluide pour la région dans l'anneau de la colonne de tubage. 5. Procédé de la revendication 1, dans lequel le changement de volume du fluide est calculé par : dVr = Vr * [P(131,T1)/ P(P2,T2)-1] 15 où V test un volume de fluide pour la région dans l'anneau de la colonne de tubage, Ti, PI sont la température et la pression initiales pour la région dans l'anneau de la colonne de tubage, T2 est une température finale pour la région dans l'anneau de la colonne de tubage et P2 est une pression actualisée de fluide pour la région dans l'anneau de la colonne de tubage. 3032047 26 6. Procédé de la revendication 1, dans lequel l'équilibre global de la pression est obtenu lorsqu'une différence entre une dernière accumulation ajustée de la pression annulaire et une avant dernière accumulation ajustée de la pression annulaire tourne autour de zéro. 7. Procédé de la revendication 1, dans lequel l'équilibre global de la pression est 5 obtenu i) lorsqu'une différence entre l'accumulation ajustée de pression annulaire calculée avec chaque itération de l'étape c) converge vers zéro; et ii) toutes les forces appliquées à la colonne de tubage combinée sont équilibrées. 8. Dispositif de support de programme non-transitoire transportant de façon tangible des instructions exécutables par ordinateur pour exécuter un procédé selon l'une quelconque des 10 revendications 1 à 7. 15