Introduction


Présentation du problème


L'objectif de ce bureau d'études industrielles est de travailler en partenariat avec un l'industriel afin de réaliser un outil de mesure de débit de boues de forage avec le logiciel de simulation numérique Fluent.

Les boues de forage sont des fluides utilisés sur les forage pétrolier afin de faciliter l'obtention du pétrole ou du gaz sur un puits.

 

(Source www.larousse.fr)

 

Les boues de forage sont injectées à l’intérieur de la tige de forage jusqu'à la tête foreuse. La boue remonte ensuite en emmenant les déblais formés en creusant. A la sortie du puits, il subit des traitements physico-chimiques afin de lui redonner ses propriétés initiales et de pouvoir le réutiliser.

 

Les fluides de forage doivent présenter des propriétés particulières afin de remplir leur rôle correctement. Ils ont souvent une densité très élevé et une viscosité complexes. De plus ils doivent assurer la mise suspension des déblais lors d’un arrêt de circulation dans le but d’empêcher la sédimentation des déblais afin de redémarrer le forage sans problème de blocage et ceci est possible grâce à la nature thixotrope du fluide. La boue doit également assurer un rôle de lubrification et de refroidissement des outils mécanique.

Il existe trois grands types de fluides de forage : les fluides à base d'eau, à base d'huile et à base d'air. Dans notre étude, nous considérons un fluide à base d'huile présentant les propriétés physique voulues par l'industriel.

 

Afin de mener à bien notre travail nous chercherons à dans un premier temps à caractériser le fluide de forage avec lequel nous travaillerons. Puis dans un second temps nous avons pris en main le logiciel de simulation Fluent. Et enfin nous avons réalisé nos simulations sur deux outils de mesure de débit : une mesure 2D à l'aide d'une bosse et une mesure 3D à l'aide d'un venturi en canal ouvert.

 

  • Caractérisation des boues de forage

Dans un premier temps nous nous sommes principalement concentré sur les propriétés non-newtonienne de ces fluides. Nous avons cherché les lois qui permettent de représenter au mieux leurs comportement. Nous avons pu alors identifier les modèles les plus appropriés pour réaliser nos simulations numériques.

 

  • Simulation sous Fluent

Nous avons choisi le logiciel Fluent pour réaliser nos simulations numériques. Nous avons dû dans un premier temps nous faire la main sur le logiciel, puis nous avons choisi l'outil de mesure de débit le plus adapté et nous avons pu entamer les simulations numérique. Notre but était donc de réaliser une courbe permettant d'obtenir un débit d'une information lisible de façon simple.