Étude expérimentale et théorique de l'effet de la vitesse de coupe sur la forabilité des roches sous pression de boue

par Mohamed Amri

Projet de thèse en Géosciences et géoingénierie

Sous la direction de Hedi Sellami.

Thèses en préparation à Paris Sciences et Lettres , dans le cadre de École doctorale Géosciences, ressources naturelles et environnement (Paris) , en partenariat avec Géosciences (laboratoire) et de École nationale supérieure des mines (Paris) (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2012 .


  • Résumé

    Les vibrations des garnitures de forage sont connues pour avoir des effets néfastes sur l'intégrité mécanique du système de forage, de ses équipements électroniques embarqués ainsi que sur la longévité des outils de forage. On cherche alors généralement à limiter leur occurrence, et si possible à éviter leur apparition. Différentes solutions techniques ont été développées au cours des trente dernières années pour aborder ce problème. Cependant, le comportement mécanique de l'outil de forage, qui joue un rôle essentiel dans l'apparition de ces vibrations, reste encore aujourd'hui mal connu. En effet, la dynamique de la coupe des roches est un problème physique complexe, faisant interagir différents corps (l'outil de forage, la roche, les débris générés et la boue de forage chargée de remonter ces derniers à la surface) et qui peut être étudié à plusieurs échelles. Le sujet de la thèse vise à approfondir la théorie de la dynamique de la coupe des roches, par des taillants de type PDC, développée au centre de Géosciences. Ceci dans le but d'optimiser la méthode de conception des outils utilisée par Varel Europe en identifiant des nouveaux critères de conception applicables à un environnement industriel et permettant de réduire l'occurrence du phénomène du stick-slip.

  • Titre traduit

    Experimental and theoretical study of rate effect on rocks drillability at bottom-hole pressure


  • Résumé

    Drillstring vibrations mostly lead to harmful effects such as failures of drillstrings and embedded electronic devices or reduced drillbit life. One generally tries to eliminate or at least to mitigate them. Although several strategies have been developed over the past thirty years to tackle this issue, the role of the drillbit, which can be sometimes closely linked with the occurrence of vibrations, is still poorly known. Indeed, the dynamics of the drillbit-rock interaction is a complex multiscale physical problem where the drillbit interacts with the rock, the cutting debris as well as the mud flow. The PhD thesis is part of a partnership between the Varel Europe company and the Centre de Géosciences Mines ParisTech : the Varel Europe company is a fast growing independant drillbit manufacturer providing leading oil companies with drillbits with a high technological content ; the Centre de Géosciences Mines ParisTech is a first class French research center, belonging to the Mines ParisTech engineering school and acting in the field of geosciences, in particular in the field of rock mechanichs and structural dynamics, at a theoretical as well as an experimental level. During the last 30 years, the Centre de Géosciences has been working on the rock cutting process through multiple PhD thesis and other research activities, which has lead to many scientific publications. During the PhD thesis, the candidate will have to improve PDC/rock cutting dynamics models developed at the Centre de Géosciences, in order to optimize the Varel Europe PDC drillbit manufacturing process and to find anti-stick-slip bit design criteria which could be used in an operational environment. The candidate will share his time between Varel Europe and the Centre de Géosciences. During his/her stays at Varel Europe, he/she will participate in the application of his/her criteria to the design and the manufacturing of drillbit prototypes. He/she will have the opportunity to confront his/her scientific process to real case studies, including the access to field data. Some field trips could be organized to facilitate the validation of the scientific work. During his/her stays at the Centre de Géosciences, he/she will develop his/her models based on the methodology developed at the Centre de Géosciences, which consists in building new models with the help of theoretical as well as experimental resources. These resources allow to tackle the multiscale dimension of the project.