Dans des environnements extrêmes, caractérisés par de grandes profondeurs d’eau et des conditions océano-météo difficiles, les opérations de forage sont évidemment soumises à rude épreuve et les risques liés à l’intégrité des installations sont augmentés. 

Chez Total, nous avons fait face à ce défi technique et économique avec le forage du puits Raya-1 en Uruguay. L’utilisation d’un Riser Management System amélioré suivant nos demandes, permettant de redéfinir en temps réel les cercles de vigilance, ainsi que la mise en place plusieurs fois par jour de calcul de limites opérationnelles anticipées en fonction des prévisions océano-météo, ont permis aux opérateurs de prendre des décisions en temps réel et d’ajuster en permanence les opérations de forage. Une innovation qui a été l’occasion d’atteindre de nouveaux records de profondeur.

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Howard Fletcher

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Jean-Benoît Laudet

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Martin Poirier

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Matthieu Pecoïts

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Yannick Boyer

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Lorsque les conditions océano-météorologiques sont difficiles, les mouvements verticaux et horizontaux du navire risquent de provoquer la rupture du riser. C’est pourquoi les opérations de forage doivent parfois être arrêtées, afin d’éviter de compromettre l’intégrité des équipements de forage. Ce WOW (Waiting on Weather) peut donc entraîner d’importants retards et un surcoût financier.

  • Le Maersk Venturer et un PSV sur le site de Raya-1
  • La tête de puits de Raya-1
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Les limites d’une approche standard dans un environnement complexe

Toute campagne de forage en mer est encadrée par un guide opératoire, le WSOG (Well Specific Operating Guidelines). Il s’agit de la référence pour décider de poursuivre ou d’arrêter des opérations en toute sécurité. Cet outil repose sur une donnée essentielle qui est le positionnement du navire. Et pour cause : l’élasticité des équipements de forage étant limitée, il est important que la table de rotation se trouve à une position limitant les efforts (position verticale par rapport au puits pour les cas classiques ; ou décalée en cas de courants importants, dans la direction de moindre effort sur le riser). Selon le niveau de déviation, qui peut aller jusqu’à la perte de position, le riser peut même être déconnecté, le cas échéant.

L’approche standard est basée sur une méthode simple, reposant sur des limites statiques et géométriques. Le TTG (Time To Go, c’est-à-dire le temps restant pour pouvoir déconnecter le riser avant rupture d’un élément) est ainsi déduit d’un seul calcul de vitesse de dérive en cas de perte de position dans des conditions météorologiques historiquement extrêmes. Soit un seul calcul de cercles de vigilance, qui sont en outre fixes et centrés sur la position du puits. Cette méthode est très conservative, puisqu’aucun système ne permet d’indiquer une meilleure position en cas de courants dans la tranche d’eau (la position de moindre effort n’étant pas nécessairement à la verticale du puits dans ces cas là). Si les limites des cercles de vigilance sont atteintes, les opérations sont donc immédiatement stoppées, pouvant occasionner des surcoûts importants alors que la sécurité du projet n’était pas en cause.

D’où la nécessité de développer une nouvelle approche plus dynamique, permettant de maintenir une bonne opérabilité sur les forages difficiles, de prendre en cause les vraies limites opérationnelles, de réduire au maximum les arrêts liés aux conditions océano-météorologiques et de limiter les risques de déconnections du riser.

Repousser les frontières du forage avec le Riser Management System

Pour le puits Raya-1, au large de l’Uruguay, la campagne de forage s’annonçait comme l’une des plus difficiles jamais réalisées, avec une profondeur record de plus de 3 400 mètres et des conditions océano-météorologiques similaires à celles de la zone West of Shetlands en mer du Nord. Les WOW occasionnés par la méthode classique nous auraient notamment beaucoup retardés et auraient par la même occasion augmenté l’exposition des équipements aux conditions rudes de la zone.

Déjà utilisé par nos entreprises contractantes pour monitorer certains paramètres, le Riser Management System (RMS) est un ordinateur connecté à des capteurs situés sur le gréement de forage et au système de positionnement dynamique du navire lui-même interfacé avec tous les systèmes de géolocalisation : balises acoustiques, Differential Global Navigation Satellite System… D’où notre idée de l’optimiser afin de pouvoir également gérer les limites opérationnelles et les ajuster en temps réel. Après des développements spécifiques, le RMS permet désormais :

  • D’identifier la position optimum du navire de forage permettant de limiter au maximum les efforts et les contraintes sur le gréement de forage, par conséquent limiter les WOW et les déconnections du riser ;
  • De déduire le TTG d’un calcul pratiquement en direct de la dérive potentielle du navire en cas de panne (basé sur les informations du système de positionnement dynamique, le vent, les vagues et le courant), mais aussi des cercles de vigilance « dynamiques » centrés sur la position optimum du navire de forage (déterminés grâce au calcul de dérive en y intégrant les principales contraintes des équipements de forage).

Cette nouvelle méthode de calcul, déposée sous le nom de la marque DynWSOG, a été mise en œuvre pour la première fois sur Raya-1 en étroite coopération avec la compagnie de forage (Maersk Drilling) et les fournisseurs de RMS (Kongsberg) et d’étude de riser (Wood Group Kenny).

Le RMS offre une véritable aide à la prise de décision rapide et efficace pour l’équipage. Plus généralement, cette innovation permet de repousser les limites opérationnelles tout en maintenant un niveau maximum de sécurité, voire de débloquer certains projets en eaux profondes. Le succès technique du forage de Raya-1, établissant un nouveau record en termes de profondeur d’eau, conforte également notre position de leader dans les opérations subsea et nous permet de travailler à l’optimisation des opérations de forage dans toutes les zones géographiques difficiles.

  • Une comparaison entre les cercles de vigilances classiques (les cercles complets) et les limites dynamiques du RMS (les arcs de cercles). Les limites sont atteintes quand la RT (petit cercle au centre du navire) rencontre les cercles/arcs de cercles, on voit donc que les arcs de cercles sont moins conservateurs.
  • Les outils développés : résultats de calcul de limites opérationnelles anticipées en fonction des prévisions océano-météo (aide à la décision).
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