Brevet FR3051272A1 — publié le 20171117

PROCÉDÉ ET DISPOSITIF DE NETTOYAGE DE PUITS ET MODÈLE DE FORAGE HYDRAULIQUE Contexte Dans les domaines tels que le domaine du forage, un conduit de flux peut comprendre une structure annulaire telle qu'un anneau autour d'une colonne de forage. Le flux dans un tel conduit de flux peut comporter de multiples phases. Les phases comprennent une phase liquide (par ex., un fluide de forage) et une phase particulaire (par ex., des déblais formés par le trépan de forage de la colonne de forage au cours du forage). Lors du fonctionnement, diverses caractéristiques et/ou paramètres du flux peuvent être surveillés. Ces paramètres peuvent comprendre la pression au fond du puits (BHP) et la perte de pression par frottement dans le puits de forage. Une surveillance et un contrôle précis de la BHP peut être critique dans les opérations impliquant, par ex., le forage dans une zone avec une fenêtre de boue étroite et/ou le forage sous pression contrôlée (MPD). La perte de pression dans le puits de forage peut être le résultat des effets des déblais et/ou des effets du frottement. Par ex., lorsque le débit du fluide de forage est faible, la concentration de déblais dans l'anneau peut être suffisamment élevée pour entraîner une perte de pression élevée. Comme autre exemple, lorsque le débit de fluide de forage est élevé, la perte par frottement peut devenir élevée, ce qui peut également entraîner une perte de pression élevée. Brève description des figures Il est divulgué dans les figures et la description suivante des procédés et des systèmes utilisant des paramètres (par ex., des paramètres sans dimension) pour déterminer les caractéristiques d'un flux dans une structure annulaire (par ex., un anneau dans un puits de forage).Dans les figures : 3051272 2 La figure 1 montre un environnement de forage illustratif ; Les figures 2(a), 2(b), 2 (c) et 2 (d) illustrent des exemples de schémas de flux d'un flux à deux phases ; 5 La figure 3 illustre un exemple d'une orientation d'une direction de flux par rapport à une direction de la gravité ; La figure 4 illustre un exemple d'une carte de schéma de flux ; La figure 5 illustre un modèle d'un flux dans une 10 section transversale d'un anneau ; La figure 6 illustre un exemple d'un organigramme pour la modélisation d'un flux en lit stationnaire ou d'un flux transitionnel ; La figure 7 illustre une trajectoire en mouvement 15 d'une particule de déblais dans une direction de flux ; La figure 8 illustre un scénario de flux illustratif ; La figure 9 illustre des concentrations estimées de déblais par rapport à divers emplacements le long d'un axe de forage d'un puits de forage ; 20 La figure 10 illustre une relation graphique entre un débit et une ECD ; et La figure 11 est un organigramme montrant un procédé de détermination. Il doit être compris, cependant, que les modes de 25 réalisation spécifiques présentés dans les figures et leur description détaillée ne limitent pas la description. Au contraire, ils constituent la fondation permettant à un homme de métier de discerner les formes alternatives, les équivalents et les modifications qui sont englobés avec l'un ou plusieurs des 30 modes de réalisation donnés dans la portée des revendications ci-jointes. Description détaillée L'invention divulgue des procédés et des systèmes 35 permettant de déterminer les caractéristiques d'un flux d'un 3051272 3 mélange de fluide de forage et des déblais dans un anneau d'un puits de forage. Selon au moins certains modes de réalisation, un procédé permettant de déterminer de telles caractéristiques comprend l'estimation d'un schéma du flux sous forme d'un flux en 5 lit stationnaire, d'un flux dispersé ou d'un flux transitionnel relativement au flux en lit stationnaire et au flux dispersé, et l'estimation d'une pluralité de paramètres basée sur le schéma du flux estimé. Le procédé comprend également la détermination d'une pluralité de paramètres sans dimension, basée sur la pluralité des 10 paramètres estimée. Les paramètres sans dimension comprennent un premier paramètre sans dimension correspondant à un effet de la turbulence sur le flux et un deuxième paramètre sans dimension correspondant à un effet de la gravité sur le flux. Le procédé comprend également la caractérisation du schéma du flux sous forme 15 du flux en lit stationnaire, du flux dispersé ou du flux transitionnel, basée sur les paramètres sans dimension déterminés, et la modélisation du flux basée sur le schéma estimé s'il est déterminé que le schéma caractérisé correspond au schéma estimé. Un système informatique apparenté comprend un 20 processeur qui estime un schéma du flux sous forme d'un flux en lit stationnaire, d'un flux dispersé ou d'un flux transitionnel relativement au flux en lit stationnaire et au flux dispersé. Le processeur estime une pluralité de paramètres basé sur le schéma estimé du flux. Le processeur détermine une pluralité de paramètres 25 sans dimension, basé sur la pluralité des paramètres estimée. Les paramètres sans dimension comprennent un premier paramètre sans dimension correspondant à un effet de la turbulence sur le flux et un deuxième paramètre sans dimension correspondant à un effet de la gravité sur le flux. Le processeur caractérise le schéma sous 30 forme d'un flux en lit stationnaire, d'un flux dispersé ou d'un flux transitionnel, basé sur les paramètres sans dimension déterminés. Le processeur modélise le flux en se basant sur le schéma estimé s'il est déterminé que le schéma caractérisé correspond au schéma estimé. 3051272 4 Étant donné qu'une concentration de déblais suffisamment élevée et/ou un degré suffisamment élevé de dépôt de déblais dans un conduit de flux (par ex., un anneau) peut entraîner une perte importante de pression et/ou un blocage dans le conduit, 5 les prédictions et les estimations d'un schéma de flux, d'un gradient de pression et/ou d'une concentration de déblais dans le conduit sont souvent estimées au cours de la conception et/ou du fonctionnement d'un système de forage. Un environnement de forage illustratif est illustré 10 dans la figurel.Une plateforme de forage 102 est équipé d'un derrick 104 qui soutien une moufle mobile 106 permettant de remonter et d'abaisser une colonne de forage 108. La moufle mobile 106 suspend un entraînement supérieur 110 qui est utilisé pour faire pivoter la colonne de forage 108 et pour abaisser la colonne 15 de forage à travers la tête de puits 112. Des sections de la colonne de forage 108 sont connectées par des connecteurs filetés 107. Un trépan de forage 114 est connecté à l'extrémité inférieure d'une colonne forage 108.La rotation du trépan de forage 114, créé un trou de forage 120 qui traverse diverses formations 121. Une 20 pompe 116 fait circuler du fluide de forage à travers un tuyau d'alimentation 118 vers l'entraînement supérieur 110, vers le fond du trou à travers l'intérieur du train de tiges 108, à travers des orifices dans le trépan de forage 114, et de retour à la surface à travers l'anneau 150 autour de la colonne de forage, et dans un 25 bassin de rétention 124. Le fluide de forage transporte les déblais provenant du trou de forage 120 dans le bassin de rétention 124 et aide à maintenir l'intégrité du trou de forage. Un système informatique (ou un système de traitement) 140 est couplé pour contrôler la pompe 116 et comprend des éléments 30 informatiques permettant de déterminer ou de simuler les caractéristiques d'un mélange de fluide de forage et de déblais dans l'anneau 150. Dans au moins certains modes de réalisation, le système informatique 140 comprend un processeur 142 qui exécute des opérations d'analyse du puits de forage en exécutant un logiciel ou des instructions provenant d'un support non- 3051272 5 transitoire lisible par ordinateur 148, local ou distant. Le processeur 142 peut être, par exemple, un microprocesseur polyvalent, un microcontrôleur, un processeur de signaux numériques, un circuit intégré spécifique à une application, un 5 circuit intégré prédiffusé programmable, un dispositif logique programmable, un contrôleur, une machine d'état, une logique à portes, des composants matériels discrets, un réseau neural artificiel ou une quelconque entité de ce type appropriée qui peut réaliser des calculs ou d'autres manipulations de données. Dans au 10 moins certains modes de réalisation, un matériel informatique peut comprendre des éléments tels que, par ex., une mémoire (par ex., une mémoire RAM, une mémoire flash, une mémoire ROM, une mémoire PROM, une mémoire EPROM, des registres, des disques durs, des disques amovibles, des cédéroms, des DVD, ou tout autre dispositif 15 ou support de stockage approprié semblable. Le système informatique 140 peut aussi comprendre un ou plusieurs dispositifs d'entrée 146 (par ex., un clavier, une souris, un pavé tactile, etc.) et un ou plusieurs dispositifs de sortie 144 (par ex., un écran, une imprimante, etc.).De tel(s) dispositif(s) d'entrée 146 20 et/ou dispositif(s) de sortie 144 procure(nt) une interface d'utilisateur qui permet à un opérateur d'interagir avec la pompe 116 et/ou avec le logiciel exécuté par le processeur 142. Les figures 2(a), 2(b), 2 (c) et 2 (d) illustrent des exemples de schémas de flux d'un flux à deux phases. Dans un flux 25 à deux phases, une phase est un liquide (par ex., le fluide de forage) et une autre phase peut être un solide (par ex., des déblais formés par le trépan de forage 114). Le schéma d'un tel flux peut être classé comme l'un de divers schémas. Par ex., le schéma peut être classé comme un flux en lit stationnaire ou un 30 flux dispersé. Comme autre exemple, le schéma peut être classé comme un flux transitionnel par rapport aux (par ex., entre les deux) flux en lit stationnaire et dispersé. La figure 2(a) illustre un exemple d'un flux en lit stationnaire. Dans le flux en lit stationnaire, au moins une partie 35 des déblais forme un lit 202 (par ex., un lit tassé) au bas d'un 3051272 6 conduit de flux (par ex., l'anneau 150).Un flux 204 est situé au-dessus du lit 202. Une partie (par ex., couche) du flux 204 peut comprendre un mélange d'un ou de plusieurs liquides et de déblais. Par ailleurs (ou en outre), une partie du flux 204 peut comprendre 5 majoritairement un ou plusieurs liquides seulement. Le lit 202 est stationnaire en ce que les déblais qui composent le lit restent en position statique lorsque le flux 204 se déplace à travers le conduit de flux. La figure 2(d) illustre un exemple d'un flux dispersé 10 206. Contrairement au flux 204 de la figure 2(a), le flux dispersé 206 ne se trouve pas au-dessus d'un lit tassé. Au lieu de cela, le schéma illustré dans la figure2 (d) ne contient pas un lit semblable au lit 202 de la figure 2(a). Les déblais 208 dans le conduit sont totalement dispersés dans le flux 206 et, par conséquent, se 15 déplacent avec le flux. Les figures 2(b) et 2(c) illustrent des exemples d'un flux transitionnel. Le flux transitionnel est un schéma transitionnel qui peut comprendre des caractéristiques semblables à celles d'un flux en lit stationnaire (voir la figure 2(a)) aussi 20 bien que des caractéristiques semblables à celles d'un flux dispersé (voir la figure 2(d)). Par exemple, en référence à la figure 2(b), au moins une partie des déblais forme un lit 210 et une ou plusieurs dunes 212 situées au bas du conduit de flux. Les déblais qui forment le lit 210 et les dunes 212 ne sont pas 25 stationnaires et peuvent se déplacer le long de la direction d'un flux 214. Comme un autre exemple, en référence à la figure 2(c), au moins une partie des déblais forme une ou plusieurs dunes 216 situées au bas du conduit de flux. Les particules qui forment les 30 dunes 216 ne sont pas stationnaires et peuvent se déplacer le long de la direction d'un flux 218. Afin de prédire le ou les schémas d'un flux donné, une série de tests expérimentaux peut être réalisée. En se basant sur de tels tests, 35 les schémas de flux peuvent être rapportés ou cartographiés, par 3051272 7 ex., en utilisant des paramètres tels que la vitesse superficielle des particules et la vitesse de fluide. Cependant, en se basant sur une telle approche, l'étendue des graphiques ou cartes obtenues peut être quelque peu limitée. Par ex., les cartes peuvent être 5 valides dans des situations impliquant des conditions dans lesquelles les tests expérimentaux ont été réalisés, mais pas dans d'autres situations. Par ex., les tests expérimentaux auraient pu être réalisés en supposant des particules taille spécifique. Dans ce contexte, 10 être valides dans des situations monodispersées d'une les cartes obtenues peuvent dans lesquelles de telles particules sont présentes, mais pas dans d'autres situations. Pour différentes opérations, la taille des particules transportées peut varier de façon importante (par ex., de dizaines de microns à plusieurs centimètres). Dans la pratique, il se peut qu'il soit 15 difficile de réaliser les tests expérimentaux afin de couvrir une telle gamme de tailles. La taille des particules n'est qu'un exemple d'un paramètre qui affecte le schéma d'un flux donné. D'autres exemples de tels paramètres 20 comprennent la forme des particules, la masse volumique, la fraction volumique des particules dans le flux, la forme et la taille du conduit de flux, l'angle d'inclinaison du conduit de flux, la vitesse du fluide et la viscosité et la densité du fluide. Comme pour la taille des particules, certains de ces paramètres 25 additionnels sont basés sur une dimension donnée (ou une unité fondamentale, par ex., de poids, de longueur ou de temps). La réalisation des tests expérimentaux afin the couvrir une gamme appropriée pour un ou plusieurs de ces paramètres peut s'avérer peu pratique. 30 Comme il a été précédemment mentionné, les estimations d'un gradient de pression et d'une concentration de déblais peuvent également être prédites ou estimées. En particulier, la présence de déblais dans un anneau peut avoir un effet important sur le profil de pression 35 d'un puits de forage. Ainsi, les conditions apparentées au 3051272 8 nettoyage du puits (par ex., la concentration des déblais) et la perte de pression dans le puits de forage peuvent être étroitement apparentées. Les estimations d'un gradient de pression et d'une concentration de particules peuvent être basées sur le ou les 5 schémas qui sont estimés pour un flux donné. Par conséquent, une approche améliorée de l'estimation du ou des schémas d'un flux donné peut, de la même façon, améliorer les estimations des paramètres tels que le gradient de pression et la concentration des déblais. 10 Le nettoyage de puits est souvent important dans les opérations de forage parce qu'un nettoyage de puits inadéquat peut entraîner un blocage du tuyau, une formation fracturée, un couple rotatif élevé, une usure prématurée du trépan, une vitesse de pénétration diminuée (ROP) et/ou des problèmes de diagraphie, de 15 tubage et de cimentation. Selon une étude, une quantité importante (autour de 70 %) de temps perdu en raison d'événements inattendus est associée à un blocage du tuyau. Également, un tiers des situations impliquant un tuyau bloqué était dû à un nettoyage inadéquat du puits. 20 Selon des aspects de cette divulgation, les considérations apparentées au nettoyage du puits et les considérations apparentées aux profils de pression dans un puits de forage sont prises en compte conjointement, plutôt que séparément. Par ex., selon divers modes 25 de réalisation, une carte de schéma de flux est utilisée en association avec l'analyse basée sur un ou plusieurs modèles mécaniques, afin de modéliser plus précisément un procédé de nettoyage de puits et un profil de pression de puits de forage. Une telle approche peut être utilisée pour modéliser des procédés 30 dans diverses conditions, telles que des angles d'inclinaison de puits de forage différents, des géométries de puits de forage différentes et différents fluides de forage. Selon divers modes de réalisation divulgués ici, les paramètres sans 35 dimension sont utilisés pour classer un flux (par ex., un flux à 3051272 9 deux phases dans un anneau).Par ex., les valeurs des paramètres sans dimension sont utilisées pour classer un flux donné comme un flux en lit stationnaire (voir, par ex., la figure 2(a)), un flux dispersé (voir, par ex., la figure 2(d)) ou un flux transitionnel 5 (voir, par ex., les figures 2(b), 2(c)). Selon des modes de réalisation donnés, la classification est basée sur une carte de schéma de flux sans dimension. En outre, l'analyse basée sur un ou plusieurs modèles mécaniques est réalisée afin d'aider au nettoyage de puits et les procédés de surveillance hydraulique. 10 Les caractéristiques divulguées ici peuvent être utilisées pour fournir des suggestions pratiques en association avec la conception de puits, l'optimisation du forage, la sélection des paramètres opérationnels de forage et l'automatisation du forage. Les paramètres sans dimension peuvent servir comme 15 une mesure de divers facteurs qui affectent le transport en phase solide. Selon des modes de réalisation donnés, la classification est réalisée en se basant sur une carte de schéma de flux. La carte de schéma de flux comporte des axes qui correspondent, respectivement, à un premier paramètre sans dimension et à un 20 deuxième paramètre sans dimension. Par conséquent, l'étendue de la carte est plus généralisée, en ce que la carte n'est valide que pour une variété de particules différentes (par ex., des déblais), de conduits différents et/ou de fluides différents. En outre, les paramètres sans dimension sont également 25 utilisés pour estimer des paramètres tels qu'un gradient de pression et une concentration de déblais (ou une fraction volumique de déblais). Selon au moins un mode de réalisation, un premier paramètre sans dimension nh est calculé en se basant sur l'équation 30 suivante : u. nt, = (1) usédim..sine - Dans 1"Équation (1) ci-dessus, u* dénote une vitesse de frottement (ou une vitesse pure) du flux de fluide (par ex., le fluide de forage) , usédim. dénote une vitesse de sédimentation (ou 3051272 10 une vitesse terminale) de particules (par ex., des déblais) dans le fluide, et 0 dénote un angle d'inclinaison d'un conduit (par ex., un anneau 150 dans le trou de forage 120) dévié de la verticale. La figure3 illustre un exemple d'une orientation d'une 5 direction de flux par rapport à une direction de la gravité. En référence à la figure 3, une direction 302 correspond à une direction de flux et une direction 304 correspond à une direction de gravité vers le bas. 0 dénote un angle entre la direction 302 et la 10 direction 304.0 peut aller de 0 à 180°. Par ex., une valeur de 0° indique que le flux est dans d'une direction totalement vers le haut (par ex., totalement à l'opposé de la force de gravité). Une valeur entre 0 et 90° indique que le flux est dans une direction partiellement vers le haut. Une valeur entre 90 et 180° indique 15 que le flux est dans une direction partiellement vers le bas, et une valeur de 180 ° indique que le flux est dans une direction totalement vers le bas (par ex., totalement avec la force de gravité). La vitesse de frottement u* est déterminée en se 20 basant sur l'équation suivante : (2) Dans l'Équation (2) ci-dessus, T dénote une contrainte de cisaillement dans une couche arbitraire de fluide (qui est apparentée au gradient de pression) et pf dénote la densité du 25 fluide. Selon au moins un mode de réalisation, un deuxième paramètre sans dimension g, est calculé en se basant sur l'équation suivante : 30 v = U f (3) Usédim: sine - 3051272 11 Dans l'Équation (3) ci-dessus, uf dénote la vitesse moyenne du fluide de transport, qui est le débit du volume de fluide divisé par une aire ouverte du conduit. Pour un flux donné, les valeurs des paramètres sans 5 dimension nh et f, sont utilisées pour classer un flux données comme étant un de divers schémas.Par ex., le flux peut être classé comme un flux en lit stationnaire, un flux dispersé ou un flux transitionnel.La classification peut être basée sur une carte de schéma de flux. Un exemple d'une carte de schéma de flux est 10 illustré dans la figure 4. Dans la carte 400, l'axe horizontal (l'axe des abscisses) représente les valeurs du paramètre sans dimension nh, et l'axe vertical (l'axe des ordonnées) représente les valeurs du paramètre sans dimension g. Selon la position d'un appariement 15 donné (x, y) dans la carte 400, un flux correspondant est classé comme un flux en lit stationnaire, un flux dispersé ou un flux transitionnel. Par exemple, toujours en référence à la figure4, l'appariement 402 serait classé comme un flux en lit stationnaire. 20 De la même façon, l'appariement 404 serait classé comme un flux en lit stationnaire. L'appariement 406 serait classé comme un flux dispersé. De la même façon, l'appariement 408 serait classé comme un flux dispersé. L'appariement 410 serait classé comme un flux transitionnel. De la même façon, l'appariement 412 serait classé 25 comme un flux transitionnel. La classification illustrée dans la figure4 est basée sur des paramètres qui sont sans dimension. Par ex., aucun des paramètres nh et f, n'est mesuré par ou basé sur une unité fondamentale, par ex., de poids, de longueur ou de temps. Par 30 conséquent, la classification n'est pas contrainte par des facteurs de test expérimentaux, tels que la taille des particules de déblais. Les valeurs des paramètres sans dimension qui sont divulgués ici décrivent plusieurs effets physiques influençant le 35 transport en phase solide. Par ex., le paramètre sans dimension 3051272 12 f1 caractérise un effet (ou l'importance) de la turbulence du flux, de la resuspension des particules (par ex., des déblais).Des valeurs élevées pour ce paramètre peuvent indiquer qu'on peut s'attendre à ce que la plupart des déblais soient bien mélangés 5 avec le fluide de transport. Le paramètre sans dimension nvcaractérise l'effet de la gravité sur le flux. De faibles valeurs de ce paramètre peuvent indiquer qu'on peut s'attendre à ce que la plupart des déblais soient déposés au fond du conduit. 10 Comme il est exprimé dans les Équations (1) et (3), à la fois f1 et nvsont déterminés en se basant, au moins en partie, sur la vitesse de sédimentation usédim. et l'angle 0. Le produit multiplicatif de la vitesse de sédimentation usédim. et sin 0 est un composant de la vitesse de sédimentation dans la direction 15 perpendiculaire à l'axe du conduit. La vitesse de sédimentation usédim. reflète diverses propriétés des particules de déblais (par ex., la taille, la forme et la densité).Diverses propriétés du fluide (par ex., la densité et la viscosité) se reflètent à la fois dans la vitesse de 20 sédimentation usédim. et la vitesse de frottement u . La concentration de déblais et la géométrie du conduit peuvent également se refléter dans la vitesse de frottement. L'angle d'inclinaison du conduit est pris en compte en incluant sin 0 dans la détermination du g. 25 La figure5 illustre un modèle 500 d'un flux dans une section transversale d'un anneau. Le modèle 500 illustre un flux qui peut être un flux en lit stationnaire (voir, par ex., la figure 2(a)) ou un flux transitionnel (voir, par ex., la figure 2(c)). Différentes sections du flux sont modélisées sous 30 forme de différentes couches dans le modèle 500. Par exemple, le modèle 500 illustre le fait que le flux comprend une couche de lit de déblais 502, une couche de mélange 504 et une couche supérieure liquide 506. 3051272 13 La couche de lit de déblais 502 est principalement composée de déblais. Les déblais peuvent former partie d'un lit (lit mouvant ou lit stationnaire) ou peuvent faire partie d'une ou de plusieurs dunes. La hauteur de la couche de lit de déblais 502 5 est illustrée comme hsb. La couche de mélange 504 comprend un mélange de liquide de forage et de déblais qui se déplace avec le flux du liquide de forage. La hauteur de la couche de mélange 504 est illustrée comme hm. La couche de liquide supérieure 506 est principalement composée de liquide de forage. La hauteur de la 10 couche de liquide supérieure 506 est illustrée comme hu. Comme il a été précédemment noté, chaque flux peut être classé comme un flux en lit stationnaire, un flux transitionnel et/ou un flux dispersé. Selon les modes de réalisation divulgués ici, pour chacun de ces schémas de flux, des 15 modèles mécaniques sont développés pour calculer le gradient de pression et la concentration de déblais dans le puits de forage. Ces modèles mécaniques sont basées sur des configurations des schémas de flux, du bilan massique et du bilan du mouvement. Par rapport aux flux qui sont classés comme des flux 20 en lit stationnaire et/ou des flux transitionnels, des modèles en couches ont été décrits dans Wilson, Slip Point of Beds in Solids- liquid Pipeline Flow, Proc.ASME, J.Hyd.Div.,96, 1-12, 1990, et dans Doron et al.,Flow of Solid-Liquid Mixture in Inclined Pipes.Int.J.Multiphase Flow Vol.23, No.2, pp.313-323, 1997. Ces 25 modèles en couches décrivent efficacement un équilibre de poids et de mouvement dans chaque section (par ex., des particules tassées, un mélange particules/liquide, un liquide) dans le flux. La conservation de la masse pour la phase solide est basée sur l'équation suivante : 30 losAbOtlb + psAmCmUms = losAU' - (4) Dans l'Équation (4) ci-dessus : los dénote la densité du solide, Ab dénote l'aire en coupe transversale du lit tassé, 0 dénote la porosité des solides tassés, Ub dénote la vitesse du lit 3051272 14 tassé, Am dénote l'aire en coupe transversale de la couche de mélange, Cm dénote la fraction moyenne des solides dans la couche de mélange, Ums dénote la vitesse moyenne des solides de la couche de mélange, A est l'aire en coupe transversale totale et Us., est la 5 vitesse superficielle du solide.Dans le cas d'un lit stationnaire, la valeur de la vitesse du lit tasséUb est de 0.Par conséquent, lorsque le flux est classé comme (ou supposé être) un flux en lit stationnaire, l'expression p,AbOUb peut être négligée. Par contre, lorsqu'un flux est classé comme flux transitionnel, 10 l'expression p,AbOUb ne doit pas nécessairement être négligée. La conservation de la masse pour la phase liquide est basée sur l'équation suivante : pfAuUu+ pfAm(1-Cm)Umf + pfAsb(1- 0)(Ub +Ur) = pfQ. (5) 15 Dans l'Équation (5) ci-dessus : pf dénote la densité du fluide, Au dénote l'aire en coupe transversale de la couche supérieure, Uu est la vitesse de la couche liquide supérieure, Umf dénote la vitesse moyenne du fluide de la couche de mélange, Asb dénote l'aire en coupe transversale du lit solide, Ur dénote la 20 vitesse du fluide dans le milieu poreux, et Q dénote le débit du fluide. La conservation du mouvement pour la couche de liquide supérieure (par ex., couche de liquide supérieure 506), la couche de mélange (par ex., couche de mélange 504) et la couche du lit de 25 déblais (par ex., couche du lit de déblais 502) est basée sur les équations (6), (7) et (8) suivantes, respectivement : Couche de liquide supérieure : -Au(L )-) =--cuSu- u Tu mSu m PugAucost9 ( 6) Couche de mélange : APL =--cmSm+-cum Sum- m 30 Tm sbSm sb PmgAmCOSO (7 ) Couche du lit de déblais : -Ab (1b Tb- = - Ssb - - + -T m sbSm sb - L pbgAbcost9 ( 8 ) 3051272 15 AP Dans l'Équation (6) ci-dessus, (-) dénote un g L radient u de pression dans la couche de liquide supérieure, Tu dénote le stress de frottement entre la couche supérieure et la paroi, S, 5 dénote le périmètre humide entre la couche supérieure et la paroi, Tu dénote le stress de frottement entre la couche supérieure et la couche de mélange, Sum dénote le paramètre humide entre la couche supérieure et la couche de mélange, pu dénote la densité moyenne de la couche liquide supérieure, g dénote l'accélération 10 causée par la gravité, et 0 dénote un angle d'inclinaison du puits de forage dévié de la verticale. AP En outre, par rapport à l'Équation (7), (-) dénote L m un gradient de pression dans la couche de mélange, Tm dénote le stress de frottement entre la couche moyenne et la paroi, Sm dénote 15 le périmètre humide entre la couche de mélange et la paroi, Tm sb dénote le stress de frottement entre la couche de mélange et la couche de lit de déblais (lit stationnaire), Sm sb dénote le périmètre humide entre la couche de mélange et la couche de lit de déblais, et pm dénote la densité moyenne de la couche de mélange. 20 En outre, par rapport à l'Équation (8), ( dénote L )b un gradient de pression dans la couche du lit de déblais, Tb dénote le stress de frottement entre la couche du lit de déblais et la paroi, Ssb dénote le paramètre humide entre la couche du lit de déblais et la paroi, et Pb dénote la densité de la couche du lit 25 solide. Selon divers modes de réalisation, un flux peut être modélisé en se basant sur une hauteur de la couche de mélange et également basé sur un équilibre entre une vitesse de dépôt et une vitesse de resuspension des particules. En se basant sur cette 30 modélisation, un gradient de pression et une concentration de déblais dans le flux sont déterminés. 3051272 16 Dès le départ, on peut savoir si un flux donné peut être classé comme un flux en lit stationnaire, un flux transitionnel ou un flux dispersé. Par conséquent, une ou plusieurs suppositions peuvent être faites. Ces suppositions peuvent être 5 faites indépendamment les unes des autres. La modélisation du flux est ensuite réalisée séparément en se basant sur chacune de ces suppositions. La validité de chaque supposition est ensuite déterminée, comme il sera expliqué plus en détail ci-dessous. Dans le cas d'un flux dispersé supposé, le flux ne 10 comporte pas de couche de liquide supérieure et de couche en lit stationnaire (voir, par ex., le modèle 500). Au lieu de cela, l'intégralité du flux peut être considérée dans sa totalité comme une couche de mélange. La détermination de la concentration des déblais et du gradient de pression d'un flux dispersé sera décrite 15 plus tard. En cas de supposition d'un flux en lit stationnaire ou de supposition d'un flux transitionnel, le flux peut être réalisé, tel qu'illustré dans l'organigramme 600 de la figure 6. Dans le bloc 602, une estimation de la hauteur hsb du 20 lit tassé (par ex., lit 202, lit 210, lit de déblais 502) est réalisée. Ensuite, l'aire en coupe transversale Asb du lit tassé est déterminée en se basant sur la géométrie du conduit. Par ex., une fois la hauteur hsb estimée, alors, l'aire en coupe transversale Asb peut être déterminée en se basant sur la 25 connaissance du diamètre de la colonne de forage (par ex., colonne de forage 108) et une estimation du diamètre du trou de forage. Dans le bloc 604, la vitesse moyenne Um de la couche de mélange (par ex., couche de mélange 504) est estimée.La vitesse moyenne Um tient compte du fluide dans la couche de mélange aussi 30 bien que des solides (par ex., des déblais) dans la couche de mélange. Dans le bloc 606, la hauteur hm de la couche de mélange est déterminée. Par exemple, la hauteur hm peut être déterminée à travers l'équilibre entre les diffusions des particules et la 35 sédimentation, qui est donné dans l'équation suivante. Au niveau 3051272 17 de la surface du lit de déblais, y =0, C=0,6. Supposer une petite valeur de C pour le haut de la couche de mélange, par ex.,0,00001, la valeur de y obtenue est hm.Dp dénote le coefficient de diffusion des particules, et Vsédimentation dénote la vitesse de sédimentation 5 des particules. La fraction moyenne des solides dans la couche de mélange Cm peut également être obtenue en calculant la moyenne du C pour chaque valeur de y. en'y,t) ac(y,t) - Vsédim. (9) D, ay2 dy Un exemple de la hauteur hm est illustrée dans la 10 figure7, qui illustre une trajectoire en mouvement d'une particule de déblai donné 704 dans une direction de flux 702.La particule 704 se déplace d'un lit 706 vers une couche de mélange 708 (par ex., resuspension) et du mélange de retour vers le lit (par ex., dépôt).La hauteur hm est égale à la hauteur maximale que cette 15 particule 704 peut atteindre à partir du lit. En se basant sur les hauteurs hsb et h., la hauteur hu de la couche de liquide supérieure (par ex., couche de liquide supérieure 506) peut être estimée. Une fois les hauteurs hm et hu estimées, alors les aires en coupe transversale Am et Au de la 20 couche de mélange et de la couche de liquide supérieure, respectivement, peuvent être déterminées en se basant sur la géométrie du conduit.Par ex., les aires en coupe transversale Am et Au peuvent être déterminées en se basant sur la connaissance du diamètre de la colonne de forage et/ou une estimation du diamètre 25 du trou de forage. Dans le bloc 608, la vitesse(1, de la couche de liquide supérieure est déterminée.Par exemple, la vitesse Uu peut être basée en considérant la conservation de la masse pour la phase liquide (voir, par ex., l'Équation (5)). 30 Dans le bloc 610, la conservation du mouvement pour la couche de liquide supérieure et la conservation du mouvement pour la couche de mélange sont prises en compte. Par exemple, en se basant sur les Équations (6) et (7), respectivement, le gradient 3051272 18 de pression (AP --) de la couche supérieure et le gradient de pression L ( L m de la couche de mélange sont déterminés. Dans le bloc 612, il est déterminé si les valeurs (P) et convergent. Par exemple, il est déterminé si 5 abs((9 -(-P) ) est supérieur à un seuil de tolérance donné. Si L mu abs ((P) -(-P) )est supérieur à un niveau de tolérance donné, alors, L L mu il peut être déterminé que les valeurs ne convergent pas. Ceci indique qu'une valeur estimée (par ex.,Um du bloc 604) n'est pas juste (par ex., suffisamment précise). 10 Si l'on se réfère encore à la figure 6, si les valeurs ne convergent pas, alors la modélisation retourne au bloc 604, lorsque la valeur de la vitesse moyenne Um de la couche de mélange est de nouveau estimée. La re-estimation du Um est ensuite suivie par une nouvelle détermination de la hauteur hm de la couche de 15 mélange (voir, par ex., le bloc 606), et ainsi de suite. Si on détermine que les valeurs de (AP AP )--) et(-- L convergent, alors ceci indique que la valeur estimée Um est juste (par ex., suffisamment précise). Dans le bloc 614, la vitesse de dépôt Dr et la vitesse de re-suspension REr sont déterminées. 20 La figure 8 illustre un scénario de flux illustratif. Un flux se déplace le long d'une direction 802. Sur une certaine période de temps, les particules de déblais 804 peuvent se déposer selon la vitesse de dépôt Dr. Dans ce contexte, les particules de déblais 804 se déposent dans un anneau de sorte que les particules 25 de déblais font partie d'un lit stationnaire (par ex., lit stationnaire 202), d'un lit mouvant (par ex., lit 210) et/ou d'une dune mouvante (par ex., dune 212, 216). Également, au cours de cette période de temps, les particules de déblais 806 peuvent être resuspendues dans l'anneau. Par ex., les particules qui font partie 30 d'un lit ou d'une dune mouvante sont resuspendues dans le fluide m 3051272 19 de sorte qu'elles s'écoulent avec le fluide le long de la direction 802. La vitesse de dépôt Dr est calculée en se basant sur l'équation suivante: 5 Dr = mdep usédim.siru9 . (10) Dans l'Équation (10) ci-dessus,m -dep dénote le facteur de dépôt, qui est un chiffre sans dimension contrôlant la vitesse 10 de dépôt des particules. Comme il a été précédemment noté en référence aux Équations (1) et (3), usédim. dénote la vitesse de sédimentation, et 0 dénote l'angle d'inclinaison (par ex., puits de forage) du conduit dévié de la verticale. La vitesse de resuspension REr est calculée en se 15 basant sur les équations suivantes: REr inent(u - 0 u >u, * * u REVENDICATIONS1. Procédé de détermination des caractéristiques d'un flux (204) d'un mélange de fluide de forage et des déblais (208) dans un anneau (150) d'un puits de forage (112), mis en oeuvre par un système informatique (140) comportant un processeur (142), ledit procédé comprenant : l'estimation d'un schéma du flux (204) comme étant 10 un flux en lit stationnaire (202), un flux dispersé (206) ou un flux transitionnel relativement au flux en lit stationnaire (202)et au flux dispersé (206) ; l'estimation d'une pluralité de paramètres basée sur le schéma estimé du flux (204) ; 15 la détermination d'une pluralité de paramètres sans dimension comprenant un premier paramètre sans dimension correspondant à un effet de la turbulence sur le flux (204) et un deuxième paramètre sans dimension correspondant à un effet de la gravité sur le flux (204), basée sur la pluralité de 20 paramètres estimée ; la caractérisation du schéma du flux (204) sous forme d'un flux en lit stationnaire (202), d'un flux dispersé (206) ou d'un flux transitionnel, basée sur la pluralité des paramètres sans dimension déterminée ; et 25 la modélisation du flux (204) basée sur le schéma estimé s'il est déterminé que le schéma caractérisé correspond au schéma estimé. 2. Procédé de la revendication 1, dans lequel la modélisation du flux (204) basée sur 30 le schéma estimé comprend la détermination d'au moins un gradient de pression ou d'une concentration de déblais (208) dans le flux (204), et dans lequel le procédé comprend également le contrôle d'une pompe (116) pour ajuster un débit de fluide de 35 forage vers le puits de forage (112) pour auymenter le flux 3051272 33 (204) dans l'anneau (150), si au moins le gradient de pression déterminé tombe en dessous d'un premier seuil ou la concentration déterminée augmente au-dessus d'un second seuil. 3. Procédé de la revendication 1, 5 dans lequel la modélisation du flux (204) basée sur le schéma estimé comprend la détermination d'une concentration des déblais (208) dans le flux (204), et dans lequel le procédé comprend également le contrôle d'une pompe (116) pour ajuster un débit de fluide de 10 forage vers le puits de forage (112), afin de minimiser une densité circulante équivalente (ECD). 4. Procédé de la revendication 1, dans lequel, si le schéma estimé est le flux en lit stationnaire (202)ou le flux transitionnel, le procédé comprend également : 15 la détermination d'une vitesse de dépôt et d'une vitesse de resuspension des déblais (208) dans l'anneau (150) basée sur la pluralité des paramètres estimée ; dans lequel la détermination de la pluralité des paramètres sans dimension comprend la détermination du premier 20 paramètre sans dimension et du second paramètre sans dimension basée sur la pluralité des paramètres estimée s'il est déterminé que la vitesse de dépôt et la vitesse de resuspension sont équilibrées. 5. Procédé de la revendication 1, dans lequel, si le 25 schéma estimé est le flux en lit stationnaire (202)ou le flux transitionnel, l'estimation d'une pluralité de paramètre comprend : l'estimation d'une hauteur d'une première couche du flux (204), la première couche comprenant une première partie du 30 fluide de forage et une première partie des déblais (208) ; et l'estimation d'un gradient de pression de la première couche du flux (204). 6. Procédé de la revendication 5, dans lequel, si le schéma estimé est le flux en lit stationnaire (202)ou le flux 3051272 34 transitionnel, l'estimation de la pluralité de paramètre comprend également : l'estimation d'un gradient de pression d'une seconde couche du flux (204), dans lequel la seconde couche comprend une 5 seconde partie du fluide de forage et ne contient pas de déblais (208) ; et la détermination si le gradient de pression de la première couche et le gradient de pression de la seconde couche sont équilibrés. 7. Procédé de la revendication 6, dans lequel, si le schéma estimé est le flux en lit stationnaire (202) ou le flux transitionnel, le procédé comprend également : la détermination d'une vitesse de dépôt et d'une vitesse de resuspension des déblais (208) dans l'anneau (150) en 15 se basant sur la pluralité des paramètres estimée, s'il est déterminé que le gradient de pression de la première couche et le gradient de pression de la seconde couche sont équilibrés. 8. Procédé de la revendication 7, dans lequel la détermination de la pluralité des paramètres sans dimension 20 comprend la détermination du premier paramètre sans dimension et du second paramètre sans dimension basée sur la pluralité des paramètres estimée s'il est déterminé que la vitesse de dépôt et la vitesse de resuspension sont équilibrées. 9. Procédé de la revendication 1, 25 dans lequel la valeur du premier paramètre sans dimension est déterminée en se basant sur une expression : u* , et flux (204), 30 (208), et se prolonge dans lequel u* dénote une vitesse de frottemnt du usécum. dénote une vitesse de sédimentation des déblais dénote un angle par lequel le puits de forage (112) par rapport à la direction de la gravité. 10. Procédé de la revendication 9, dans lequel la valeur du second paramètre sans dimension est déterminée en se basant sur une expression: usécum.sine 3051272 35 uf et usédim..sino' dans lequel uf dénote une vitesse de fluide du flux (204). 5 11. Système informatique (140) de détermination des caractéristiques d'un flux (204) d'un mélange de fluide de forage et des déblais (208) dans un anneau (150) d'un puits de forage (112), comprenant : un processeur (142) qui : 10 estime un schéma du flux (204) comme étant un flux en lit stationnaire (202), un flux dispersé (206) ou un flux transitionnel relativement au flux en lit stationnaire (202) et au flux dispersé (206) ; estime une pluralité de paramètres basé sur le 15 schéma estimé du flux (204) ; détermine une pluralité de paramètres sans dimension comprenant un premier paramètre sans dimension correspondant à un effet de la turbulence sur le flux (204) et un deuxième paramètre sans dimension correspondant à un effet de la gravité 20 sur le flux (204), basée sur la pluralité de paramètres estimée ; caractérise le schéma du flux (204) sous forme d'un flux en lit stationnaire (202), d'un flux dispersé (206) ou d'un flux transitionnel, basée sur la pluralité des paramètres sans 25 dimension déterminée ; et modélise le flux (204) en se basant sur le schéma estimé s'il est déterminé que le schéma caractérisé correspond au schéma estimé. 12. Système (140) de la revendication 11, 30 comprenant également : une pompe (116) qui peut être contrôlée par le processeur (142), dans lequel le processeur (142) modélise le flux (204) en se basant sur le motif estimé en déterminant au moins 3051272 36 un gradient de pression ou d'une concentration des déblais (208) dans le flux (204), et dans lequel le processeur (142) contrôle la pompe (116) pour ajuster un débit de fluide de forage pour augmenter 5 le flux (204) dans l'anneau (150), si au moins le gradient de pression déterminé tombe en dessous d'un premier seuil et/ou la concentration déterminée augmente au-dessus d'un second seuil. 13. Système (140) de la revendication 11, comprenant également : 10 une pompe (116) qui peut être contrôlée par le processeur (142), dans lequel le processeur (142) modélise le flux (204) en se basant sur le motif estimé en déterminant une concentration des déblais (208) dans le flux (204), et dans lequel le procédé contrôle la pompe (116) pour ajuster un débit de fluide de forage vers le puits de forage (112), afin de minimiser une densité circulante équivalente (ECD). 14. Système (140) de la revendication 11, dans lequel, si le schéma estimé est le flux (204) en lit stationnaire (202)ou le flux transitionnel, le processeur (142) détermine également une vitesse de dépôt et une vitesse de resuspension des déblais (208) dans l'anneau (150), en se basant sur la pluralité des paramètres estimée, et dans lequel le processeur (142) détermine la pluralité des paramètres sans dimension en déterminant le premier paramètre sans dimension et le second paramètre sans dimension basé sur la pluralité des paramètres estimée s'il est déterminé que la vitesse de dépôt et la vitesse de resuspension sont équilibrées. 15. Système (140) de la revendication 11, dans lequel, si le schéma estimé est le flux en lit stationnaire (202) ou le flux transitionnel, le processeur (142) estime la pluralité des paramètres : 3051272 37 en estimant une hauteur d'une première couche du flux (204), la première couche comprenant une première partie du fluide de forage et une première partie des déblais (208) ; et en estimant un gradient de pression de la première 5 couche du flux (204). 16. Système (140) de la revendication 15, dans lequel, si le schéma estimé est le flux en lit stationnaire (202) ou le flux transitionnel, le processeur (142) estime la pluralité des paramètres en : 10 estimant un gradient de pression d'une seconde couche du flux (204), dans lequel la seconde couche comprend une seconde partie du fluide de forage et ne contient pas de déblais (208) ; et déterminant si le gradient de pression de la 15 première couche et le gradient de pression de la seconde couche sont équilibrés. 17. Système (140) de la revendication 16, dans lequel, si le schéma estimé est le flux en lit stationnaire (202) ou le flux transitionnel, le processeur (142) 20 détermine également une vitesse de dépôt et la vitesse de resuspension des déblais (208) dans l'anneau (150) en se basant sur la pluralité des paramètres estimée, s'il est déterminé que le gradient de pression de la première couche et le gradient de pression de la seconde couche sont équilibrés. 25 18. Système (140) de la revendication 17, dans lequel le processeur (142) détermine la pluralité des paramètres sans dimension en déterminant le premier paramètre sans dimension et le second paramètre sans dimension en se basant sur la pluralité des paramètres estimée s'il est déterminé que la 30 vitesse de dépôt et la vitesse de resuspension sont équilibrées. 19. Système (140) de la revendication 11, dans lequel la valeur du premier paramètre sans dimension est déterminée en se basant sur une expression : u* , et usédi,sinu 3051272 38 dans lequel u* dénote une vitesse de frottemnt du flux (204), Usédim. dénote une vitesse de sédimentation des déblais (208), et 0 dénote un angle par lequel le puits de forage (112) se prolonge par rapport à la direction de la gravité. 5 20. Système (140) de la revendication 19, dans lequel la valeur du second paramètre sans dimension est déterminée en se basant sur une expression : uf et usécum:sine' 10 dans lequel uf dénote une vitesse de fluide du flux (204). 15