Recherche sur le mécanisme d'endommagement et le système de fluide de forage pour la protection du réservoir du Jurassique dans le champ pétrolier de Zhenbei

Pourquoi la protection des roches contenant du pétrole est importante

Bien en dessous du centre-nord de la Chine, d'épaisses couches rocheuses du Jurassique renferment discrètement d'importantes réserves de pétrole. Exploiter ces ressources est essentiel pour répondre aux besoins énergétiques, mais l'action même du forage peut endommager les roches et piéger le pétrole. Cette étude menée au champ pétrolier de Zhenbei dans le bassin d'Ordos examine pourquoi ces réservoirs sont si vulnérables et décrit un nouveau type de fluide de forage conçu pour les protéger, maintenir ouvertes leurs minuscules voies de passage et accroître la production de pétrole en puits réels.

Le défi des autoroutes souterraines étroites

Les roches de ces réservoirs jurassiques ressemblent à des éponges naturelles. Elles contiennent de petits espaces, ou pores, et des canaux étroits entre eux qui laissent circuler le pétrole. Des mesures sur des centaines d'échantillons montrent que ces roches présentent généralement un espace poreux modéré et une perméabilité moyenne. Cette combinaison les rend précieuses mais fragiles : il y a suffisamment d'espace poreux connecté pour produire du pétrole, mais les canaux sont assez étroits pour que toute particule supplémentaire ou eau introduite par le fluide de forage puisse facilement les obstruer et couper l'écoulement.

Poussière d'argile et eau : une source cachée de dommages

En examinant la roche au microscope et par des tests aux rayons X, les chercheurs ont constaté que le réservoir est principalement constitué de grains de quartz et de feldspath liés par des minéraux argileux tels que la kaolinite. La kaolinite est mécaniquement faible et se fragmente facilement en fines lamelles lorsque des fluides rapides la traversent. Des tests de sensibilité ont montré que la roche est surtout vulnérable aux variations de vitesse d'écoulement et à l'eau douce. Lorsque les fluides de forage traversent la roche, ils peuvent arracher des particules d'argile et les entraîner vers les gorges étroites, où elles se logent et bloquent le passage. L'eau douce peut également faire gonfler les argiles. Ensemble, ces effets transforment des micro‑voies ouvertes en goulots d'étranglement obstrués, réduisant fortement la facilité de circulation du pétrole.

Concevoir une recette de forage protectrice

Pour lutter contre ces dommages, l'équipe a mis au point un système de fluide de forage qui agit davantage comme un pansement temporaire que comme un bouchon permanent. Ils ont testé plusieurs additifs et retenu un matériau de colmatage temporaire soluble dans l'huile appelé G325 et un agent « auto‑dégradable » qui limite la perte de fluide. Les grains de ces matériaux ont été soigneusement calibrés pour correspondre aux ouvertures de pores moyennes des roches jurassiques, de sorte qu'ils forment une couche mince et serrée à la surface de la roche plutôt que d'envahir profondément. Des essais en laboratoire ont montré que cette combinaison réduit fortement la quantité de fluide infiltrée dans des échantillons de roche et obture plus de 70 % des chemins de fuite potentiels, tout en permettant à la couche de colmatage de se dégrader ensuite dans l'huile. Lorsque des carottes traitées par ce fluide ont été rincées à l'huile, leur capacité de transmission est revenue à environ 98 % du niveau initial, indiquant que les voies internes de la roche restaient en grande partie intactes.

Du banc d'essai au puits réel

Le test ultime a eu lieu sur le terrain. Le nouveau système de fluide de forage a été utilisé dans les réservoirs jurassiques de la 11e usine de production de pétrole de Zhenbei et comparé à des puits précédemment forés avec des fluides conventionnels. Après le changement, la production moyenne testée de la couche jurassique dans cette zone est passée d'environ 12 à près de 19 mètres cubes de pétrole par jour — un gain de plus de 50 %. Dans les puits horizontaux où la même couche rocheuse a été exploitée à des emplacements similaires, les puits forés avec le fluide protecteur ont surpassé leurs voisins d'environ 50 à 80 %. Ces résultats suggèrent que prévenir les dommages microscopiques pendant le forage peut avoir un impact très visible à la surface.

Maintenir les pores ouverts sur le long terme

En termes simples, ce travail montre que les roches porteuses d'huile peuvent être moins endommagées si on les traite avec douceur dès le départ. En comprenant que l'argile facilement fragmentable et les pores étroits rendent les réservoirs jurassiques sensibles au flux rapide et à l'eau douce, les chercheurs ont pu élaborer un fluide de forage qui scelle brièvement la roche, limite l'invasion, puis se dissout dans l'huile. Cette approche maintient ouvertes les minuscules voies de la roche, de sorte que davantage de pétrole peut circuler librement vers le fond du puits. Pour les producteurs d'énergie, cela signifie de meilleurs rendements sur les champs existants ; pour le grand public, cela signifie une utilisation plus efficace des ressources souterraines avec moins de puits gaspillés.

Citation: Wang, J., He, W., Zhang, M. et al. Research on the damage mechanism and reservoir protection drilling fluid system of Jurassic reservoir in Zhenbei oilfield. Sci Rep 16, 6887 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35924-5

Mots-clés: réservoir pétrolier jurassique, fluide de forage, dommages au réservoir, migration des fines d'argile, Bassin d'Ordos