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The patent information for the oil & gas industry: case study of drill bits design and optimization by reverse engineering/L'information brevet au service de l'industrie petroliere: cas de conception et d'optimisation des trepans par ingenierie inversee.

1. INTRODUCTION

En s'aidant de l'information brevet et en employant des techniques de reverse engineering, peut-on fournir un outil de forage performant, optimise pour une formation geologique particuliere ? Telle est la problematique que nous tentons d'aborder ici.

Ce document est le resultat d'une etude realisee initialement pour le compte d'une Entreprise Publique Algerienne ENSP (Direction Fabrication / ex-ALDIM), specialisee dans la fabrication d' outils de forage, dans le but de montrer les possibilites d'innovation offertes par l'utilisation du reverse engineering, assiste par l'information brevet dans l'industrie petroliere. Cette recherche appliquee, basee principalement sur l'information utile et actionnable, est couronnee par la mise en place d'un processus dynamique et evolutif de fabrication d'outils de forage puisqu'il est base sur un apprentissage continu par la pratique.

L'etude de cas debutera par un expose technique simple permettant aux chercheurs en sciences de l'information de comprendre la problematique qui nous a amenes a proposer la combinaison des techniques du reverse engineering avec les informations contenues dans les bases brevets pour la conception et l'optimisation des trepans.

Nous mettrons en perspective le processus cognitif permettant la capitalisation des connaissances lors du processus technique du reverse engineering, ainsi que la contribution de l'information brevet dans le suivi des evolutions technologiques dans le domaine de conception et de fabrication des trepans, ainsi que l'identification des technologies porteuses de valeur.

Nous terminerons par des resultats concrets en exposant les performances obtenues par un outil de forage fabrique par l'ENSP (ex-ALDIM) selon le processus decrit dans ce papier, lors du forage d'un puits de petrole dans la region de Hassi Berkine (Algerie).

1.1 LA PERFORMANCE DU TREPAN POUR REDUIRE LES COUTS FORAGE

La forte demande en ressources energetiques et, en particulier, les hydrocarbures, ainsi que la hausse de leurs prix, a provoque une augmentation vertigineuse des operations de forage. Mais, face a la complexite des puits fores, les techniques de forage dites conventionnelles ne permettent plus l'exploitation des reserves de plus en plus profondes dans des conditions geologiques hostiles. Ce qui fait du forage l'une des operations les plus couteuses dans les activites d'exploration et de developpement.

Les exigences en matiere de protection de l'environnement, de securite des personnes et des biens, contribuent aussi a l'augmentation des couts des operations de forage, d'ou la necessite de reduire la duree des forages en actionnant trois indicateurs de reference pour la mesure des performances de forage:

1. Taux de penetration (ROP)

2. Temps non productif (NPT)

3. Cout du metre fore

Ces nombreux challenges, que l'amont petrolier rencontre aujourd'hui, sont, aussi, propices a l'innovation technique et technologique des forages et en particulier le trepan.

L'efficacite des trepans est augmentee par l'amelioration de leur qualite, ce qui permet une augmentation du ROP, la reduction des NPT due aux aleas techniques (voir Annexe 1) et donc la reduction des couts de forage. Ceci est important lors du forage des puits profonds ou dans le cas du forage des formations dures. Toutes ces raisons ont entraine une forte concurrence entre les grands fabricants afin d'apporter le developpement continu de la technologie du trepan.

La Direction Fabrication (ex-ALDIM) de l'Entreprise Nationale des Services aux Puits (ENSP), une entreprise publique algerienne specialisee dans la fabrication des outils de forage (trepans), fait face a cette forte concurrence sur un marche oriente vers la performance, la qualite des ouvrages, la reduction des couts et des temps non productifs. Pour cela, elle a realise, dans un premier temps, des partenariats (notamment avec l'entreprise belge DBS) pour le transfert technologique et du savoirfaire, puis elle a decide de compter sur ses competences pour developper ses propres atouts de Recherche & Developpement efficaces mais non onereux. C'est ce qui a motive cette etude, a mi-chemin entre la recherche academique et la recherche appliquee, menee par une equipe pluridisciplinaire issue de l'entreprise ENSP (Algerie) et du laboratoire IRSIC de l'Universite d'Aix-Marseille (France), en alliant hard technologies (technologies du forage et des trepans) aux soft technologies telles que la recherche de l'information brevet et l'apprentissage par la pratique (Jin, 2005).

Le trepan est la partie principale de la garniture de forage, qui est placee au bas de celle-ci. Les trepans sont utilises pour ecraser ou couper la formation rocheuse.

La bonne selection de trepans et de l'utilisation des parametres de forage appropries jouent un role crucial dans le deroulement des operations de forage, des couts et des durees.

La simulation du forage permet d'analyser les combinaisons de trepans et d'autres parametres afin de produire une performance optimisee en termes de ROP, de cout et de reduction du temps.

Il existe cinq principaux types de trepans utilises dans le forage des puits petroliers:

1. Trepans tricones a molettes

2. Trepans impregnes de diamant naturel (NDB)

3. Trepans thermiquement stables (TSP)

4. Trepans compacts en diamant poly-cristallin (PDC)

5. Trepans hybrides

6.

1. Trepans tricones a molettes

Un tricone est constitue de 3 bras forges. Les dents peuvent etre usinees directement dans la molette ou des pastilles en carbure de tungstene serties dans des trous perces sur la molette.

Dans les formations dures, les outils a pastilles en carbure de tungstene ont une duree de vie plus longue que les outils a dents (Boryczko, 2012).

2. Trepans de diamant naturel (NDB)

Les trepans a diamants ont ete introduits dans l'industrie petroliere en 1952 par Christensen Diamond Products (aujourd'hui Baker Hughes). Us sont constitues de trois parties principales: les diamants, la matrice et la tige. Une des caracteristiques la plus importante est l'absence de pieces mobiles, ce qui contribue a une plus grande fiabilite (Boryczko, 2012).

3. Trepans thermiquement stable (TSP)

La realisation majeure dans l'amelioration de la resistance thermique de taillants PDC etait de produire des trepans au diamant de type PDC avec des lames resistantes a la chaleur (TSP) dans lesquelles l'espace entre les inclusions des grains de diamant ont ete graves au cobalt (Boryczko, 2012).

4. Trepans PDC

Les outils PDC (Polycrystalline Diamond Compact) ont depasse, durant cette decennie, les outils tricone en termes de metrage fore. Cette forte augmentation est due a plusieurs ameliorations, tant du point de vue de la qualite des taillants, que de la conception meme de l'outil. En effet, de nombreux progres ont ete realises dans le domaine de la composition des substrats et des liants (repartition carbure de tungstene / cobalt, microstructure du diamant), de l'interface entre la plaquette diamantee et le substrat, de maniere a developper des taillants tres resistants a l'abrasion et/ou aux impacts, ou encore de nouveaux procedes chimiques (traitement de la surface, etc.) permettant la reduction du frottement entre la face d'attaque du taillant et la roche (Menand, 2010).

5. Trepans hybrides

Enfin, terminons par l'apparition tres recente des outils hybrides (combinaison du tricone et du PDC), meme si l'idee remonte aux annees 50 (Menand, 2010). Le but est de reduire le temps de forage dans les formations les plus complexes, en alliant les avantages des deux types de trepans. L'operateur peut ainsi obtenir une reduction de 40% du cout du metre fore.

Si on compare avec les trepans tricones, la ROP est plus elevee et le WOB plus faible avec moins de rebond.

Si on compare avec les PDC, il y a une nette amelioration de la longevite dans des formations intercalees, moins de stick-slip, un couple de forage plus bas, une meilleure stabilite et un meilleur controle directionnel.

2. SIMULATEURS VIRTUELS DE FORAGE: OUTIL D'OPTIMISATION DU DESIGN ET DES PERFORMANCES DES TREPANS

Dans le domaine de la conception des outils de forage, que ce soit pour les outils PDC, impregnes ou pour les tricones, des ameliorations ont ete necessaires pour s'adapter aux formations dures et abrasives et/ou heterogenes. Un grand interet a ete apporte au design de la garde (zone de stabilisation) de l'outil de maniere a ce que l'outil de forage initie une deviation comme elle est demandee par le systeme directionnel (Menand, 2010).

Pour suivre ces avancees technologiques, les logiciels permettant de simuler le processus de forage ont beaucoup evolue pour une meilleure comprehension des phenomenes et leur mise en equations (modeles plus realistes), des temps de calcul reduits (augmentation de la puissance de calcul) et enfin de meilleurs outils d'aide a la decision et d'interpretation (visualisation 3D) (Menand, 2010).

DRilling Optimisation Simulator (DROPS) est un simulateur de forage concu par Drops Technology AS (creee en 1997 a Oslo en Norvege) pour reduire le cout des puits futurs en se basant sur les logs de forage (Drilling Log), crees a partir des donnees recueillies dans les precedents puits fores dans la meme zone. Pour cela, on utilise des modeles ROP afin de calculer la resistance a la compression de la roche. L'idee de base de DROPS est de simuler l'operation de forage avant le forage reel afin de trouver le niveau optimal des couts. Il peut simuler n'importe quelle combinaison de conditions d'exploitation: design de l'outil de forage, pull depth, hydraulique, WOB et RPM (Bratli & al., 1997).

En utilisant cette methodologie dans le processus de planification, on peut aboutir a des programmes de forage plus rentables. les reductions de couts obtenues indiquent des economies potentielles de l'ordre de 45 a 50% du cout global du forage par puits, ce qui est enorme par rapport a la pratique usuelle dans une meme region (BRATLI & AL., 1997).

DROPS utilise des parametres de forages reels pour generer la resistance de la roche plutot que des diagraphies electriques, une pratique qui assure une meilleure qualite des donnees.

Lyng Drilling, une societe du groupe Schlumberger, specialiste des technologies de pointe en matiere de Trepans, a developpe une capacite a produire des trepans << sur mesure >> pour des puits << particuliers >>, ce qui a permis une baisse considerable des couts du forage tout en en ameliorant les performances. Pour cela, Lyng utilise le simulateur DROPS pour planifier et optimiser ses outils pour les futurs puits.

Smith, une autre compagnie du meme groupe, possede sa propre application de design et d'optimisation des trepans: IDEAS (Integrated Drillbit Design Platform). En utilisant une simulation 4D, le processus IDEAS simule le comportement de l'ensemble du systeme de forage: tiges, outils MWD et LWD, alesoirs, stabilisants ainsi que les systemes directionnels, donnant une representation graphique detaillee des elements qui ont un impact direct sur forage.

A la difference des processus de conception classique des trepans utilisant de multiples essais sur le terrain, la plate-forme IDEAS utilise la simulation virtuelle pour predire avec precision le comportement du trepan dans le puits pour lequel il est concu.

Ayant les memes soucis de developpement et de conception de trepans fiables et de hautes performances, Halliburton a concu son software de modelisation: << Direction by Design Bit Optimization >> capable de definir le lien entre les changements specifiques de conception de trepans et de quantifier leur impact sur les resultats escomptes. Il en resulte une analyse de la facon dont la modification des parametres de fonctionnement affecte les performances d'une conception d'un trepan particulier pour une optimisation en temps reel sur le site de forage.

A l'instar de son concurrent, le processus de conception << Direction by Design Bit Optimization >> remplace l'approche traditionnelle << trial and error >>.

Pour fournir a ses clients des produits de haute qualite aux performances optimales, Varel se base pour un processus de modelisation et de fabrication de trepans en six (06) etapes:

1. GeoScience[TM]: Analyse preliminaire des formations geologiques a partir des donnees reelles des puits fores.

2. SPOT[TM]: Conception de la structure de coupe, simulation de forage et analyse de l'usure. Des modeles mathematiques sont utilises pour verifier qu'ils correspondent aux conclusions de Geoscience.

2A. Trepan existant: Il est recommande de respecter les exigences de l'analyse de Geoscience.

3. Pro-Engineer CAD: Module CAO pour la conception et modelisation 3D des Trepans.

4. CFD: Calcul de Dynamique des Fluides pour l'analyse et l'optimisation hydraulique.

5. Pro-Engineer CAM: Module de

Programmation de Fabrication Assistee par Ordinateur avec generation du code de fabrication du Trepan sur un systeme CAM pour les besoins d'usinage.

6. Bit Run & GeoScience Post Run Analysis: Geoscience est utilise aussi pour evaluer la performance de l'outil par rapport au plan initial. Au besoin, l'analyse Geoscience initiale est reajustee avant de relancer une nouvelle iteration de conception du trepan.

Chez Baker Hughes Christensen, les outils PDC ou Tricone commencent leurs cycles de vie sur les systemes de CAO. Une fois le modele numerique cree, le systeme CAM genere les programmes a commande numerique correspondant. Le modele passe a la simulation du forage par l'application des contraintes mecaniques. La modelisation des contraintes utilise la methode des elements finis (FEA) dans le but de choisir les meilleures combinaisons de materiaux du corps du trepan et des pastilles de coupe permettant d'obtenir une plus grande longevite du trepan et d'optimiser le cout du metre fore.

Aussitot produit, le trepan est mis a l'epreuve dans les conditions de forage reel, dans un simulateur a grande echelle appele BETA (Baker Hughes Experimental Test Area). WOB, ROP, RPM et le systeme hydraulique sont examinees. Ce qui permet d'analyser l'usure de l'outil et sa manoeuvrabilite.

Le simulateur BETA est situe dans un gisement petrolier epuise pres de Tulsa, Oklahoma. Il apporte un procede eprouve durant les operations de forage, tout en reduisant le risque d'utiliser des outils non testes dans les puits du client. Ceci permet de tester dans une gamme de formations geologiques une variete d'outils de forage, de completion et de production sur une plate-forme a grande echelle.

La boucle se ferme au laboratoire ou l'outil subit une << autopsie >> afin de determiner les problemes de performance: analyse de l'usure et des defaillances des structures de coupe, roulements, joints et autres elements du trepan.

REED-HYCALOG rachetee par National Oilwell Varco (NOV), offre un service integre appele << Advanced Drilling Solutions (ADS) >> combinant des processus techniques, des softwares d'analyse << Terrascope >> et << Vibrascope >> ainsi qu'une variete d'outils de forage. ADS permet une optimisation de forage a plusieurs niveaux en fonction de l'operation en tenant compte des exigences de personnalises du client. NOV se base sur sa capacite a gerer la connaissance issue des retours d'experiences et sa culture du benchmarking pour l'amelioration continue dans le but de reduire les couts de forage. Nous n'avons pas pu exposer son processus detaille faute de documentation officielle.

3. REVERSE ENGINEERING: REVISION DE LA LITTERATURE

Le reverse engineering est une discipline en pleine evolution, qui couvre une multitude d'activites (Varady & al., 1997). Meme si cette discipline touche pratiquement tous les domaines des hard technologies (mecanique, electronique, informatique, chimie, biologie, medecine, etc.), cette etude ne s'interessera qu'a l'ingenierie mecanique (formes geometriques, contraintes mecaniques, etc.).

La litterature academique est abondante dans ce domaine et les premiers travaux, notamment ceux de Zhang (1994), Chivate & Jablokow (1995), Eggert & al. (1996), et Varady & al. (1997), datent des annees 90. Ces travaux, comme ceux de Motavalli (1998), Zhang (1999), Langbein & al. (2002, 2003 & 2004), Gao & al. (2003) et Fudos (2006), s'interessent principalement aux algorithmes et processus technique du passage du modele reel au modele conceptuel d'un objet dont les formes geometriques sont quelconques. Le processus technique de reverse engineering en quatre (04) phases, propose par Varady & al. (1997), est actuellement la reference en matiere de recreation des modeles conceptuels a partir des modeles reels.

Des auteurs, comme Thompson & al. (1999), Zhang (2003), De Toledo & al. (2008) et Bagci (2009), se sont penches sur l'utilisation de la puissance des systemes informatiques de conception assistee par ordinateur (CAO) pour la finition des modeles conceptuels obtenus.

D'autres auteurs, notamment Fisher (2004) et Durupt & al. (2008, 2010a et 2010b), sont alles au-dela des techniques pour s'interesser aux processus cognitifs d'apprentissage par la pratique du reverse engineering, en utilisant des methodes dites KBRE (Knowledge-Based Reverse Engineering).

Pour notre part, nous avons combine le processus technique de Varady & al. (1997) et le processus d'apprentissage propose par Durupt & al. (2008) afin de creer, dans un premier temps, un modele generique global de reverse engineering. Nous avons ensuite elabore un modele specifique pour la conception et l'optimisation des trepans, objet de notre etude.

Le reverse engineering est une approche systemique en vue de l'analyse de la conception de dispositifs (ou systemes) existants. L'objectif principal etant l'analyse d'un produit existant afin d'en reproduire une copie ou d'en creer une version amelioree. Ceci comprend toute activite visant a determiner comment fonctionne un produit, a comprendre les technologies et a s'inspirer des idees qui ont ete initialement utilisees pour le developper.

Plusieurs objectifs peuvent etre vises par le reverse engineering (Wikipedia, 2013):

--Comprendre le fonctionnement de cet objet, pour etre en mesure de l'utiliser correctement, de le modifier, ou encore de s'assurer de son bon fonctionnement;

--Fabriquer une copie de cet objet alors qu'on ne peut en obtenir ni les plans ni les methodes de fabrication (activite generalement illegale sur un plan juridique);

--Creer un nouvel objet ayant des fonctionnalites identiques a l'objet de depart, sans violer de brevet;

--Analyser un objet produit par un concurrent, soit dans le cadre d'une activite de veille concurrentielle soit pour detecter d'eventuelles violations de brevets.

Le reverse engineering est aussi une activite de veille concurrentielle et technologique. Elle est orientee vers (Wikipedia, 2013):

--L'etude des produits concurrents,

--La comprehension des methodes utilisees par le concurrent,

--La recherche des fournisseurs,

--La determination des composants utilises,

--L'estimation du cout de revient a partir de tout ou partie des informations precedentes,

--La decomposition du cout d'une piece, en evaluant chacun de ses composants, la matiere utilisee, le temps de fabrication et la methode,

--L'identification d'eventuelles violations de brevets commises par un concurrent ou a eviter.

En general, de nombreux produits sont proteges par des copyrights et des brevets qui representent la meilleure protection contre la copie car ils protegent les idees, voire les details du fonctionnement du produit. Mais, souvent, le brevet n'est qu'un signal d'avertissement lance par le deposant pour decourager ses concurrents. Si le brevet en vaut la peine, un concurrent choisira une des options suivantes (NPDBOK, 2013):

--Negocier une licence pour utiliser l'idee,

--Proclamer que l'idee n'est pas nouvelle et qu'elle constitue une etape evidente pour toute personne experimentee dans le domaine specifique,

--Realiser un changement subtil en pretendant que le produit modifie n'est pas protegee par le brevet,

--Verifier les aspects juridiques pour une utilisation legale du brevet: duree legale, payement des annuites, etendue geographique, etc.

Suivant la nature de l'objet et l'objectif vise, differentes methodes et techniques sont utilisees. Pour des objets physiques, il est possible de demonter le systeme jusqu'a un certain point pour en analyser les constituants. En electronique et en informatique, la demarche peut etre celle de l'etude d'une boite noire: on isole l'objet a etudier, on determine les entrees et les sorties actives. On essaie, ensuite, de determiner la reponse du systeme en fonction des variations du ou des signaux en entree (Wikipedia, 2013).

Le reverse engineering des modeles geometriques consiste a extraire suffisamment d'informations a partir d'un objet physique pour reconstruire un modele CAO. Si l'engineering consiste a transformer un concept (modele conceptuel) en un artefact (modele reel), le reverse engineering permet de passer du modele reel au modele conceptuel (Varady & al., 1997 ; Langbein, 2003).

Idealement, pour des applications telles que la refonte, le modele concu par le reverse engineering doit presenter exactement les memes proprietes geometriques que celles presentes dans le design ideal original. Toutefois, ce modele ne peut etre qu'approximatif dans le sens ou il presente des regularites geometriques prevues. Ceci est peut-etre du a l'objet physique imparfait modifie par l'usure ou par un procede de fabrication particulier utilise lors de sa realisation. Il peut aussi etre provoque par des erreurs commises dans le processus de reconstruction, en raison d'approximations et d'erreurs numeriques, d'imprecisions dans les donnees mesurees a partir de l'objet d'origine. Selon Langbein (2003), ces problemes peuvent etre elimines dans le modele en tenant explicitement compte de l'esprit de la conception, de telle sorte que des modeles plus appropries seront crees pour une modification ulterieure dans les applications de CAO et ameliores dans une etape de post-traitement.

Le principe du reverse engineering repose sur la prise d'un nuage de points issu de la surface de l'objet a scanner numeriquement ou a palper mecaniquement (Varady & al., 1997). Ce nuage de points est traite par des fonctions CAO permettant la reconstruction de surfaces, a partir desquelles un modele parametrique est redefini par l'utilisateur et le systeme generateur (choix des cotes, des relations inter-cotes, tolerance, etc.).

Le recours au reverse engineering se justifie dans de nombreux cas, notamment (Wikipedia, 2013):

--La conception originelle n'est pas supportee par une documentation suffisante ou adequate.

--Le modele CAO originel n'est pas suffisant pour supporter des modifications et/ou les procedes de fabrication courante.

--Le fabricant originel n'existe plus ou ne fabrique plus le produit, mais il existe des demandes pour le produit.

--Des composants uses ou casses pour lesquels il n'y a aucune source d'approvisionnement.

--Le renforcement des fonctionnalites.

--L'analyse des fonctionnalites des produits des concurrents.

--L'amelioration de la performance et/ou des fonctionnalites du produit.

--Le manque de pieces additionnelles (pieces de rechange).

--L'actualisation des materiaux ou des processus de fabrication obsoletes.

La tendance actuelle, dans le reverse engineering, est l'utilisation de modeles orientes fonctions. Ces modeles conviennent a la fabrication de pieces mecaniques, ou il existe des liens bien definis entre les differentes parties du modele. En outre, ils sont ideaux pour le design industriel et la fabrication, puisque le modele produit est facilement modifiable (Fudos, 2006).

Selon Fudos (2006), cette tendance est motivee par la connaissance fournie par le modele concernant les tolerances, les contraintes, les relations et la connectivite entre les fonctions. Les modeles orientes fonctions et fondes sur les contraintes sont souvent fondes sur la connaissance.

Selon Durupt & al. (2008), nous mettons en evidence deux types de connaissances necessaires pour permettre la mise en place d'un processus de reverse engineering:

1. La connaissance de fabrication (pour le processus technique) ;

2. La connaissance des exigences fonctionnelles (pour le processus cognitif).

La connaissance orientee Reverse Engineering commence a partir d'un nuage de points 3D complet de la piece etudiee et consiste a appliquer deux activites principales (Durupt & al., 2008 & 2010):

1. L'analyse de la connaissance: C'est un ensemble d'outils d'analyse afin de sauvegarder, de reutiliser et de definir les caracteristiques selon le procede de fabrication et les specifications fonctionnelles.

2. L'extraction de connaissances: cette etape permet d'ajuster les caracteristiques d'un nuage de points afin d'influer sur les dimensions de l'element.

4. LES PRINCIPALES PHASES D'UN PROCESSUS COGNITIF TYPIQUE DE REVERSE ENGINEERING

Le processus cognitif typique de reverse engineering des modeles geometriques solides passe par quatre (04) phases principales (Varady & al., 1997; Langbein, 2003)

1. Phase d'acquisition de donnees

Les donnees brutes mesurees sont collectees a partir d'un objet physique existant. La premiere etape, dans l'ingenierie inverse, est d'obtenir une collection de points 3D precise et representative generalement appelee nuage de points (Chivate & al., 1995; Eggert & al., 1996; Varady & al., 1997; Langbein, 2003; Durupt & al., 2008; Bagci, 2009). Selon Varady & al., (1997), la precision doit etre suffisante pour distinguer les points voisins qui fournissent certaines informations structurelles. La densite de points est determinee par la frequence d'echantillonnage sur la surface 3D.

Il existe differentes methodes d'acquisition de donnees et elles sont classees selon deux grandes categories:

1.1. Methodes Tactiles:

La collection de points 3D est obtenue par palpation de l'objet originel a travers d'un copieur constitue d'un bras robotise ou d'une machine a mesurer tridimensionnelle (MMT) appelee aussi CMM (Coordinate Measuring Machine) utilises en metrologie dimensionnelle (Varady & al., 1997; Fudos, 2006).

1.2. Methodes Sans Contact:

La collection de points 3D est obtenue sans contact avec l'objet originel a l'aide de scanners 3D et/ou de cameras.

Les scanners laser 3D peuvent generalement etre repertories en trois categories principales:

--Le laser par triangulation,

--Le scanner 3D par detection de temps de vol,

--Le scanner 3D par changement de phase.

Ces techniques de scan laser sont generalement utilisees independamment, mais peuvent aussi etre combinees pour creer un systeme de scan plus polyvalent.

Pour obtenir le nuage de points 3D, nous pouvons utiliser la numerisation laser 3D, une multiple reconstruction de l'instantane 2D ou une combinaison des deux.

En utilisant des scanners laser, un grand nombre de coordonnees 3D sur la surface d'un objet est mesure dans un temps tres court. On peut aussi utiliser des cliches 2D pour reconstituer un objet 3D. Ceci peut etre accompli en utilisant des cameras calibrees, placees dans des positions exactes, ainsi qu'en employant des methodes de photogrammetrie pour la reconstruction. Alternativement, nous pouvons utiliser des photographies de cameras portatives et ensuite reconstituer la scene 3D grace a des methodes sophistiquees.

Enfin, nous pouvons combiner les resultats de balayage laser avec reconstruction 3D a partir d'images 2D. Ce faisant, nous augmentons l'exactitude des deux methodes et l'elimination des problemes qui decoulent de l'effet de surface brillant et de l'effet de bord dans la technologie de numerisation laser. Pour beneficier d'une technique hybride, nous avons besoin d'algorithmes efficaces pour detecter les points correspondants dans les instantanes 2D et l'identification de leurs homologues de points 3D a l'issue du balayage laser. Les nuages de points qui correspondent aux surfaces brillantes et les bords sont remplaces par les resultats de reconstruction 3D (Varady & al., 1997; Fudos, 2006; Bagci, 2009).

Les scanners 3D se democratisent de plus en plus et nous trouvons actuellement des solutions gratuites avec des kits starter a moins de $US 500 (David-3D; Winkelbach & al., 2006).

2. Phase de pretraitement

Beaucoup de problemes pratiques peuvent surgir lors de l'acquisition de donnees. Ils sont principalement lies aux complexites des formes, aux erreurs de mesure et d'approche, parmi lesquelles: la calibration, la precision, l'accessibilite, l'occlusion, la finition, le bruit, des donnees incompletes, etc. (Varady & al., 1997)

Un pretraitement sur ces donnees est necessaire afin de combiner plusieurs mesures a partir de differents points de vue.

3. Phase de segmentation et d'ajustement de surface

Les phases du processus les plus cruciales sont la segmentation et la phase d'ajustement de surface: ici, les surfaces individuelles de l'objet doivent etre determinees et les surfaces des types geometriques appropriees doivent etre mises en forme.

Pour chacun des sous-ensembles, une ou plusieurs surfaces analytiques sont ajustees separement. Cependant, la segmentation et l'ajustement de surfaces ne peuvent pas etre completement separes l'un de l'autre et, pour cela, les methodes doivent etre soigneusement choisies pour la coherence de l'ensemble.

Des la segmentation nous devons considerer les types de surface a ajuster ulterieurement aux sous-ensembles.

Les methodes numeriques et particulierement la methode des elements finis, sont utilisees pour le maillage. Nous enumerons les quatre principales taches habituellement utilisees dans des algorithmes de recuperation (Petitjean, 2002):

1. Estimation: calcule la geometrie de la surface locale en utilisant des parametres differentiels tels que la normale et de la courbure;

2. Segmentation: responsable pour diviser les donnees d'origine en sous-ensembles, chacun d'eux formant probablement une primitive geometrique unique;

3. Classification: cette etape decide dans quel type de surface un sousensemble doit etre inclus (cylindre, tore, cone ou d'une autre);

4. Reconstruction: recherche des parametres de surface pour adapter correctement les donnees d'entree.

4. Phase de Creation du Modele CAO

Enfin, apres que les surfaces appropriees aient ete trouvees, un modele complet de representation des frontieres est cree pour assembler les surfaces en utilisant les relations d'adjacence.

La detection de regularite considere plusieurs relations entre les elements utilises pour representer le modele CAO afin de trouver des regularites potentielles et eventuellement generer le prototype 3D. Avec les imprimantes 3D, il est possible, aujourd'hui, de creer ce type de prototypes a moindre cout.

5. APPLICATION DU REVERSE ENGINEERING A LA GENERATION DES TREPANS

En s'inspirant des processus deja cites de fabrication par differents constructeurs et, particulierement celui de Varel, que nous jugeons adaptable a un processus de reverse engineering ainsi que des methodes classiques abondante dans la litterature academique, nous proposons le modele de la figure 17.

Ce modele, que nous avons developpe, a ete utilise par ALDIM pour concevoir un trepan de type PDC destine au forage des phases 1TXA (diametre du trou). Ce trepan a ete remodele trois (03) fois apres sa conception initiale ou il a servi a forer cette phase dans quatre puits differents MDZ#592, ONI#23, OMG#602 dans la region de Hassi Messaoud et BRNP#1 dans la region de Hassi Berkine.

6. LES BREVETS: SOURCE D'INFORMATION DANS LE PROCESSUS COGNITIF DE CONCEPTION DES TREPANS PAR REVERSE ENGINEERING

Les bases de donnees brevets sont des sources d'information inestimables car elles contiennent des informations qui ne sont generalement pas publiees ailleurs. Les brevets ont une duree limitee apres laquelle ils peuvent etre exploites sans droits. Ils peuvent aussi etre dechus pour non-paiement des annuites et dans ce cas, leur utilisation est libre. De plus, s'ils ne sont publies que dans certains pays et non etendus a d'autres, les exploitations de leurs resultats dans ces pays peuvent etre faites librement (Quoniam, 2013).

Cette etude est une prospective sur les brevets les plus importants traitant de la fabrication et l'optimisation des trepans ou de leurs composants dans le but de:

--Identifier les leaders sur le marche dans le domaine de la fabrication des trepans et de leurs composants;

--Suivre les tendances technologiques a travers les brevets recents dans le domaine afin d'etablir un eventuel partenariat base sur le transfert technologique et l'utilisation legale des brevets ;

--Faire l'inventaire du portefeuille de brevets technologiquement valables et dont l'utilisation est possible.

Nous avons utilise pour cela un outil performant de recherche et d'analyse des brevets Matheo Patent.

1. Methodologie:

Pour les besoins de notre etude, nous avons organise la recherche sur l'interrogation de la base de donnees brevet a partir d'un seul mot cle compose: << Drill Bit >> dans les titres et les resumes des brevets deposes sur EspaceNet WordWide et en appliquant une contrainte de classification normalisee CIB en IP Full Digits: << E21B10 >> et ce pour la periode allant de l'annee 1900 a 2013.

Notons que CIB est la Classification Internationale des Brevets appelee aussi IPC abreviation anglaise de International Patent Classification, est composee dans notre cas, comme suit (WIPO, 2013):

--La section E designe les constructions fixes;

--La sous classe E21 designe le forage du sol ou de la roche; exploitation miniere;

--La sous-classe E21B designe le forage du sol ou de la roche (exploitation des mines ou carrieres E21C; creusement des puits, des galeries ou des tunnels E21D); extraction du petrole, du gaz, de l'eau ou de materiaux solubles ou fusibles ou d'une suspension de matieres minerales a partir de puits;

--La designation standard E21B10 designe << les trepans >> ou << drill bits >> specialement adaptes pour modifier la direction du forage E21B 7/08; comportant des moyens pour ramasser des substances E21B 27/00.

La sous-classe E21B couvre principalement (WIPO, 2013):

--Les equipements pour le forage du sol ou de la roche dans leur formation naturelle;

--Les equipements analogues pour le forage de structures artificielles in situ, par exemple de routes ou de structures en beton.

--Par contre, elle ne couvre pas (WIPO, 2013):

--Les machines de percage tenues a la main, p.ex. pour l'usage domestique;

--Les equipements de percage pour la fabrication, c. a d. dans lesquels une piece est usinee, p. ex. pour un traitement ulterieur couvert par les sousclasses de la section B, p.ex. B23B ;

--Les compositions pour le forage des puits ou pour le traitement de puits ou de trous de forage, qui sont couvertes par le groupe C09K 8/00, p. ex. les compositions pour les methodes de recuperation assistee pour l'extraction d'hydrocarbures C09K 8/58.

La recherche, pour la periode (1900-1906), a donne ZERO reponse. De fait, pour en etre sur, nous sommes remontes dans le temps jusqu'a l'annee 1800. Nous avons conclu avec certitude que le sujet << Drill Bit >> n'a fait l'objet d'aucun brevet avant 1907. Pour la periode allant de 1907 a 2013, nous avons obtenu 10 070 brevets.

Lors des traitements, nous nous sommes rendus compte que ce chiffre regroupe les outils de forage petroliers mais aussi ceux utilises dans les mines << mining drill bit >>, ceux utilises sur les chantiers de construction des structures artificielles tels que les routes et chaussees, tels que les marteaux piqueurs << hammer drill bit >> et ceux utilises pour faire des trous dans les structures (murs, plafonds, etc.) en beton comme les << concrete drill bit >>.

Nous avons evite l'utilisation du mot cle compose << Oil Drill Bit >> pour ne pas perdre des informations concernant des trepans, utilises dans les forages petroliers sur des brevets qui ont omis de le preciser dans le titre ou le resume.

Nous n'avons pas utilise les termes francais << trepan >> ou << outil de forage >> parce que de toute facon si les brevets francais en font reference, la traduction anglaise fera obligatoirement et systematiquement reference au mot << drill bit >>.

Nous avons donc decide de filtrer ces informations en procedant par elimination et en utilisant des mots cles indesirables tels que: << mine drill bit >>, << mining drill bit >>, << hammer drill bit >>, << concrete drill bit >>, etc. Cette etape de traitement nous a pris du temps, particulierement lorsque nous doutions du contenu d'un brevet, nous accedions a son contenu a travers le lien donne par Matheo Patent sur << EspaceNet Worldwide >>. Il faut noter que les brevets chinois et russes ont ete les plus difficiles a traiter pour des raisons evidentes de langue, surtout lorsque le resume n'est pas bien explicite ou tout simplement inexistant. Dans ce cas, l'acces au brevet devient une obligation pour consulter la partie DRAWINGS.

2. Discussions:

Apres l'operation de nettoyage des donnees, nous avons obtenu 7259 brevets repartis sur 86 IP Class 4 digits, comme suit:

Inventeurs :             5582
DEposants :              1903

IP Class 4 Digits :      6
IP Class Full Digits :   96


Les dix (10) premieres IP Class 4 Digits sont (WIPO, 2013):


/Cls          DEsignation de la Sous-Classe IPC-4D          bre

21B    FORAGE DU SOL OU DE LA ROCHE                         259

22F    TRAVAIL DES POUDRES METALLIQUES; FABRICATION          47
       D'OBJETS A PARTIR DE POUDRES METALLIQUES;
       FABRICATION DE POUDRES METALLIQUES

23P    AUTRES PROCEDES MECANIQUES DE TRAVAIL DU METAL;       76
       OPERATIONS MIXTES; MACHINES-OUTILS UNIVERSELLES

23B    TOURNAGE; PERCAGE                                     43

16C    ARBRES; ARBRES FLEXIBLES; PIECES DU MECANISME DES     35
       ARBRES-MANIVELLES; PIECES ROTATIVES AUTRES QUE LES
       PIECES DE TRANSMISSION MECANIQUE; PALIERS

22C    C ALLIAGES                                            21

16J    PISTONS; CYLINDRES; RECIPIENTS SOUS PRESSION EN        8
       GENERAL; JOINTS D'ETANCHEITE

06F    TRAITEMENT ELECTRIQUE DE DONNEES NUMERIQUES            0

23K    BRASAGE OU DEBRASAGE; SOUDAGE; REVETEMENT OU           3
       PLACAGE PAR BRASAGE OU SOUDAGE; DECOUPAGE PAR
       CHAUFFAGE LOCALISE, p. ex. DECOUPAGE AU CHALUMEAU;
       TRAVAIL PAR RAYON LASER

23C    REVETEMENT DE MATERIAUX METALLIQUES; REVETEMENT DE     6
       MATERIAUX AVEC DES MATERIAUX METALLIQUES;
       TRAITEMENT DE SURFACE DE MATERIAUX METALLIQUES PAR
       DIFFUSION DANS LA SURFACE, PAR CONVERSION CHIMIQUE
       OU SUBSTITUTION; REVETEMENT PAR EVAPORATION SOUS
       VIDE


Le TOP 15 de la classification IPC-4D montre que la majorite des brevets traite des materiaux utilises pour la fabrication des elements de coupe tels que les inserts en diamant naturel ou en PDC, des procedes de montage des inserts et/ou des moyens de fabrication des trepans et l'optimisation de leurs performances.

Un zoom en IPC-FD nous a permis de constater que les dix-huit (18) premieres IP Class Full Digits se referent toutes a E21B10 c'est-a-dire a: Trepans (specialement adaptes pour modifier la direction du forage E21B 7/08; comportant des moyens pour ramasser des substances E21B 27/00).

Le tableau suivant precise les designations des 10 premieres IPC-FD (WIPO, 2013):

/Cls         Designation de la Sous-Classe IPC-FD             bre

E21B10/56    . parties rapportEes du type bouton (E21B        107
             10/52 a prioritE)

E21B10/46    . caractErisEs par des parties rEsistant a        87
             l'usure, p.ex. des diamants rapportEs

E21B10/60    . caractErisEs par des canaux ou des buses        53
             pour les fluides de forage (pour les trEpans
             a organes coupants roulants E21B 10/18; pour
             les trEpans a percussion E21B 10/38)

E21B10/42    . TrEpans rotatifs du type racleur comportant     81
E21B10/567   des dents, des lames ou des organes de coupe      78
             similaires, p.ex. du type a fourche, en queue
             de poisson (caractErisEs par leurs parties
             rEsistant a l'usure E21B 10/46, par des
             canaux ou des buses pour les fluides de
             forage E21B 10/60, par des ElEments amovibles
             ou rEglables E21B 10/62) ... comportant des
             ElEments de coupe prEformEs, montEs sur un
             support distinct, p. ex. des parties
             rapportEes polycristallines

E21B10/00    TrEpans (spEcialement adaptEs pour modifier       37
             la direction du forage E21B 7/08 ; comportant
             des moyens pour ramasser des substances E21B
             27/00)

E21B10/16    .. caractErisEs par la forme ou la                31
             disposition des dents

E21B10/22    .. caractErisEs par des dEtails de paliers,       19
             de lubrification ou d'EtanchEitE

E21B10/43    .. caractErisEs par la disposition des dents      09
             ou des autres ElEments coupants

E21B10/08    . TrEpans a organes coupants roulants, p. ex.
             a molettes (trEpans carottiers a organes          86
             coupants roulants E21B 10/06; avec une
             partie pilote E21B 10/26; caractErisEs par
             des parties rEsistant a l'usure E21B 10/46)


Nous constatons que la majorite des brevets se rapporte a:

--la fabrication du trepan ou de ses composants,

--la composition des organes de coupe (inserts en diamant naturel ou PDC),

--l'optimisation des formes des organes de coupe des Trepans: inserts, forme, etc.,

--processus d'optimisation des performances des trepans.

Le tableau suivant met en evidence les 25 premiers deposants de brevets:

Classement                   Compagnie                    Nbre de
                                                           Brevet

01           (SLB) SMITH INTERNATIONAL (US)                  1331
02           (BHI) BAKER HUGHES (US)                         1084
03           (SLB) CAMCO LTD (GB)                             293
04           (GE) GENERAL ELECTRIC / DRESSER (US)             269
05           (NOV) REED HYCALOG (US)                          254
06           (HAL) HALLIBURTON DBS / SECURITY DBS (US)        210
07           SHELL (NL)                                       158
08           (SLB) SCHLUMBERGER (US)                          130
09           CHINA UNIVERSITIES & INSTITUTES (CN)             126
10           (BHI) CHRISTENSEN (US)                           108
11           VAREL INTERNATIONAL (US)                          67
12           NL PETROLEUM PROD (GB)                            65
13           HALL DAVID R (US)                                 60
14           SANTRADE LTD (CH)                                 55
15           ATLAS COPCO AB (SE)                               51
16           NL INDUSTRIES INC (US)                            47
17           SKF (SE)                                          47
18           US SYNTHETIC CORP (US)                            46
19           RUSSIA INSTITUTES (RU)                            42
20           (WFT) WEATHERFORD (US)                            41
21           PRAD RES & DEV LTD (VG)                           37
22           ZHAO YUNLIANG (CN)                                32
23           STEVENS JOHN H (US)                               31
24           BP-AMOCO (US)                                     30
25           EXXON-MOBIL (US)                                  29


La lecture du tableau precedent et de la figure 20 demande des informations complementaires, obtenues par le biais des matrices (Annexe 1): Deposants/Pays, Deposants/IPC-4D, Deposants/IPC-FD, Deposants/Annee de Publication ainsi que l'histoire des fusions/acquisitions operees sur les compagnies specialisees dans la fabrication des trepans.

Il faut savoir que:

--Schlumberger a rachete Camco Ltd en juin 1998 et Smith International en aout 2010.

--Baker Hughes a rachete Christensen Diamond Products en 1992.

--General Electric a rachete Dresser Inc. (appartenant initialement a Halliburton) en fevrier 2011.

--Halliburton a rachete Security DBS en 2007.

Cette reconfiguration nous permet d'obtenir une short-liste << TOP 5 >> des fabricants des trepans:

Classement   Compagnie                               Score

01           SHLUMBERGER (+ SMITH + LYNG + CAMCO)     1754
02           BAKER HUGHES (+ CHRISTENSEN)             1192
03           NOV (+ REED HYCALOG)                      269
04           HALLIBURTON (+ DBS)                       254
05           VAREL                                      67


Cette short-liste peut servir de white-liste pour les compagnies algeriennes qui veulent acquerir des trepans pour leurs forages a travers des consultations restreintes (par exemple: Appel d'Offre Restreint), en precisant, en tant que condition eliminatoire, le nombre minimum de brevets deposes dans le domaine de fabrication des trepans. Elle peut servir aussi pour realiser des partenariats (joint-ventures) permettant un reel transfert technologique ou l'utilisation legale des brevets.

Nous avons elimine Dresser Inc. de la short-liste malgre son important portefeuille brevet. La raison est qu'elle n'a publie aucun brevet depuis 2008 (Matrice 4a) et a meme abandonne la fabrication des trepans depuis son acquisition par GE en 2011, pour se concentrer sur des produits et services du controle des flux (valves, instruments de mesure, etc.). Il est tout de meme interessant de verifier le statut juridique de son patrimoine brevet. En effet, a titre d'exemple, le brevet << JET BIT WITH VARIABLE ORIFICE NOZZLE >>, publie aux Etats-Unis d'Amerique, en date du 08/05/2001, sous le numero << US6227316B1 >>, a expire le 08/05/2009 (c'est-a-dire avant echeance) pour non-paiement des annuites. Cette information est verifiable en consultant INPADOC legal status du brevet en question sur << EspaceNet >>. Il est donc possible d'utiliser le contenu de ce brevet en toute legalite sans paiement de royalties.

Camco Ltd. n'a plus publie de brevet sur les trepans depuis 2007 (Matrice 4a) et a aussi abandonne la fabrication depuis son rachat par Schlumberger. De toute evidence, une partie de son portefeuille brevets est passee sous le controle de cette derniere, alors qu'une autre partie est toujours geree par REED-HYCALOG (actuellement NOV).

Les operations successives de fusions et d'acquisitions subies par des compagnies telles que Dresser, Camco ou autres, peuvent generer des dysfonctionnements dans la gestion du portefeuille brevets. Ces failles juridiques peuvent faire tomber un brevet dans le domaine public.

En s'interessant a une liste plus importante de deposants (25 premiers), nous remarquons, outre ce qui a ete enonce, ce qui suit:

--Avec 126 brevets deposes et une neuvieme (09) place au classement du TOP 10, les universites et instituts chinois sont feconds en matiere de production de brevets dans tous les domaines et, en particulier, dans les processus de fabrication du trepan et de ses composants. Il est interessant d'etudier ces brevets (meme si c'est difficile) parce que leur adaptation est aisee du fait de leur etendue geographique, generalement limitee a la Chine.

--Les compagnies petrolieres telles que SHELL, BP-AMOCO, EXXON-MOBIL et meme TOTAL vont au-dela de leurs metiers d'exploration et de production en participant a la conception et a l'optimisation des trepans. Les depots de brevets sont, dans ces cas, le resultat d'operations realisees pour des besoins specifiques de leurs forages.

--Parmi les deposants les plus actifs, se trouvent des personnes physiques independantes ou liees a des compagnies telles que HALL DAVID R (independant), ZHAO YUNLIANG (lie a Smith International) et STEVENS JOHN H (lie a Baker Hughes).

--On s'etonne, lorsqu'on constate que SKF, leader mondial des roulements et paliers, est deposant de brevets dans le domaine des trepans. La matrice 3 (Annexe 1) nous donne la reponse: SKF a depose 40 brevets (sur 47) dans la classe E21B10/22 ce qui correspond a << * * caracterises par des details de paliers, de lubrification ou d'etancheite >> (WIPO, 2013). Donc, cela correspond bien a son metier de fournisseur de paliers comme composants entrant dans la fabrication des trepans.

En utilisant la matrice 1 (Annexe 1) representant les deposants par pays, on obtient le classement suivant des pays deposants:

1    Etats-Unis d'AmErique (US)
2    Grande Bretagne (GB)
3    Chine (CN)
4    Russie (RU)
5    Allemagne (DE)
6    Pays Bas (NL)
7    Canada (CA)
8    Iles Vierges (VG)
9    SuEde (SE)
10   France (FR)


Aucune surprise par rapport a la premiere place occupee naturellement par les Etats-Unis d'Amerique. Notons que la Chine occupe la 3eme position et que la France n'est qu'a la 10eme position.

Les matrices 4a et 4b (Annexe 1) designent, en fait, deux periodes consecutives de 20 ans:

--La premiere, allant de 1994 a 2013, represente les 20 ans de protection legale des brevets. Durant cette periode, l'utilisation d'un brevet necessite de l'accord du deposant, moyennant le paiement des royalties. Il est cependant possible d'utiliser tous les brevets tombes dans le domaine public pour non-paiement des annuites ou pour d'autres motifs que nous avons deja cites.

--La seconde periode, allant de 1974 a 1993, represente 20 ans pendant lesquels nous pouvons considerer que le brevet est technologiquement valable et son utilisation est tout a fait libre et legale puisqu'il est tombe systematiquement dans le domaine public.

--La periode avant 1973 represente l'histoire de l'evolution technologique du trepan dont l'exploitation n'est pas appropriee au vu de l'obsolescence des technologies decrites.

3. Historique des depots de Brevets sur le sujet << Drill Bit >>

Le plus ancien brevet sur << drill bit >> a ete depose en 1906 et publie le 1er janvier 1907 par M. Charles W. GUTTZEIT. Il s'agit d'un brevet concernant un trepan a molette specialement concu pour le forage des puits a couches rocheuses dures. Cette information annule le mythe entretenu par Baker Hughes sur la paternite du premier trepan a deux cones.

Nous pouvons dire que l'evolution des technologies des trepans a vu sa veritable genese durant la fin des annees 70. Cette evolution a ete quasiment constante durant les annees 80 et 90 et a pris un essor ces dix (10) dernieres annees. Ceci peut s'expliquer par l'augmentation des efforts de forages petroliers, encouragee par la hausse du prix du petrole et la forte demande sur le marche.

4. Resultats

Nous notons que les compagnies constituant la short-liste << TOP 5 >> des fabricants des trepans sont les concurrents directs de l'ENSP en Algerie:

1. SCHLUMBERGER (SMITH, LYNG & CAMCO)

2. BACKER HUGHES CHRISTENSEN

3. NOV (REED HYCALOG)

4. HALLIBURTON (DBS)

5. VAREL

Cet ordre obtenu par le nombre de brevets detenus par chaque compagnie est confirme par la part de marche de chaque compagnie, mais aussi par les performances obtenues durant les operations de forage en Algerie. Cette short-liste peut servir pour l'ENSP, a realiser des partenariats (ou joint-ventures) permettant un reel transfert technologique ou a travers une utilisation legale de leurs brevets encore valides. D'ailleurs, DBS (rachetee par HALLIBURTON), etait le partenaire de l'ENSP. Elle peut aussi aider les compagnies petrolieres a constituer un portefeuille de fournisseurs fiables.

Concernant les resultats de notre travail sur le plan pratique, voici une performance significative realisee au cours des operations de forage de la phase 1TXA d'un puits d'huile (BRNP#1) en exploration dans le bassin de Hassi Berkine Est (Algerie). En mai 2014, l'outil PDC 1TXA, concu par l'equipe d'engineering de l'ENSP (Direction Fabrication) selon le modele decrit a la figure no. 17 ci-dessus, a realise cette performance en forant 769 metres en moins de 34 heures avec un taux de penetration (ROP) approchant le seuil de 23 metres par heure, pour culminer a 22,92 m/h. Il s'agit de la meilleure performance a ce jour pour ce type d'outils, dans la zone du Bassin de Berkine. Les parametres d'usure de l'outil sont acceptables, compte tenu de la performance realisee, ce qui a permis au client de reduire le temps non productif (NPT) et les couts des operations de forage.

A sa quatrieme operation, cet outil s'est distingue par rapport a ses resultats precedents par:

1. Son taux de penetration (ROP) exceptionnel: 22,92 m/h contre 16,8 m/h enregistres lors de l'operation precedente ;

2. La baisse du cout de la prestation a 96,15 $/m contre 111,20 $/m, en faveur du client.

7. CONCLUSIONS

Nous pouvons dire que cette etude a eu des retombees positives multiples pour l'ENSP et son Client SONATRACH et ce, suite a la performance realisee par notre outil PDC, a savoir:

--L'outil PDC utilise, est a son troisieme remodelage (reparation), ce qui represente une economie de 40% du prix d'un nouveau trepan;

--Les couts economises pour le client sont de l'ordre de 137000,00 US$ pour la phase 12" 1/4;

--Un gain en delais de plus de 3 jours de forage.

Cette etude nous a permis d'explorer de nouvelles pistes d'innovation par la comprehension des systemes, en utilisant des techniques du reverse engineering, d'approfondir les connaissances par l'etude des informations contenues dans les bases brevets concernant un sujet donne et de proposer des ameliorations consequentes. Ceci a ete rendu possible a travers le processus cognitif associe au processus technique de reverse engineering.

Nous avons aussi constate que rapprocher l'intelligence competitive en general et le reverse engineering en particulier n'est pas une question de moyen mais d'etat d'esprit. D'ailleurs nous pouvons envisager une analyse des couts de ce genre d'etudes, ainsi que le retour sur investissement par rapport aux couts d'exploitation, afin de demontrer que la R&D basee sur l'intelligence competitive est <<rentable>>.

DOI: 10.4301/S1807-17752014000300008

Abdelkader BAAZIZ

IRSIC Laboratory, Aix-Marseille Universite, Marseille, France

Luc QUONIAM

University of Sud Toulon-Var, France

Abdenacer KHOUDI

ENSP--Direction Fabrication & Travaux, Alger, Algeria

Manuscript first received/Recebido em: 28/11/2013 Manuscript accepted/Aprovado em: 26/06/2014

Address for correspondence / Endereco para correspondencia

Abdelkader Baaziz, IRSIC Laboratory, Aix-Marseille Universite, 21, rue Virgile Marron--13392 Marseille Cedex 05, France. Abdelkader Baaziz is Doctoral Researcher at the Laboratory IRSIC, Aix-Marseille University (France), Master Degree in Mechanical Engineering at USTHB--University of Algiers (Algeria) in 1991 and Master Degree in Information Systems Management at the University of Perpignan (France). Has held several senior positions in organizations and companies whose Director of Operations Mud Logging in Drilling Division of Sonatrach (Algeria). He can be contacted at: Abdelkader.baaziz@etu.univ-amu.fr

Luc Quoniam, University of Sud Toulon-Var Avenue de l'Universite--BP20132-83957 La Garde Cedex, France. Luc Quoniam is Professor at University of Sud Toulon-Var (France), Doctor in Information Sciences at the University of Aix-Marseille III in 1988 and HDR in 1996, Member of IRSIC Laboratory at Aix-Marseille University (France). He was Cendotec Director at Sao Paulo (2000-2004, Brazil), visiting professor at the Universidade de Sao Paulo (2005-2007, Brazil) and visiting professor at Universidade Fernando Pessoa (20072010, Porto, Portugal). He has directed more than 40 doctoral students and has authored numerous scientific publications. His research and teaching are focused on competitive intelligence, innovation, creativity, knowledge management, adaptation to change, "2.0 concepts". He can be contacted at: mail@quoniam.info

Abdenacer Khoudi, ENSP--Direction Fabrication & Travaux (ex-ALDIM) Zone industrielle Reghaia--BP 109 Alger, Algeria. Abdenacer Khoudi is Product Line Manager at ENSP--Direction Fabrication & Travaux (exALDIM)--Algeria. He is Master degree in electromechanical engineering, obtained at the prestigious engineering school "EnITA" (Algeria).

REMERCIEMENTS

Nous tenons a remercier M. Bruno Mannina, Ingenieur R&D a la Societe Matheo Software, qui a eu l'amabilite de nous autoriser a utiliser la version complete de Matheo Patent durant deux semaines.

RESSOURCES WEB CONSULTEES

[check] Baker Hughes, [Online] Available: http://www.bakerhughes.com/products-and-services/drilling/drill-bit-systems (August 22, 2014)

[check] David-3D, [Online] Available: http://www.david-3d.com (August 22, 2014)

[check] Halliburton DBS, [Online] Available: http://www.halliburton.com/enUS/ps/drill-bits/default.page (August 22, 2014)

[check] Lyng (Slb), [Online] Available: http://www.slb.com/services/drilling/drill bits/lyng pdc bits.aspx (August 22, 2014)

[check] National Oilfield Varco (NOV), [Online] Available: http://www.nov.com/Drilling/Drill Bits.aspx (August 22, 2014)

[check] Smith Intl. (Slb), [Online] Available: http://www.slb.com/services/drilling/drill bits/pdc bits.aspx (August 22, 2014)

[check] Varel, [Online] Available: http://www.varelintl.com (August 22, 2014)

[check] ENSP Group [Online] Available: http://www.enspgroup.com (August 22, 2014)

REFERENCES

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ANNEXE 1: MATRICES

Matrice 1. DEposants / Pays, obtenue par scoring
(Poids sur l'axe pays x= 6570 a 116 et sur l'axe dEposants y=1337 a 55)

DEposants                    US      GB      CN      RU      DE

(SLB) SMITH INTERNATIO ...   1331       0       6       0       0
(BHI) BAKER HUGHES (US)      1084       0       0       0      35
(SLB) CAMCO LTD (GB)            2     293       0       0       0
(GE) GENERAL ELECTRIC ...     269       1       0       0       0
(NOV) REED HYCALOG (US)       254       1       0       0       0
(HAL) HALLIBURTON DBS ...     210       7       0       0       0
(SLB) SCHLUMBERGER (US)       130      22       0       0       0
SHELL (NL)                      2       1       0       0       0
CHINA UNIVERSITIES & I ...      0       0     126       0       0
(BHI) CHRISTENSEN (US)        108       0       0       0       0
PRAD RES & DEV LTD (VG)        33      19       0       0       0
VAREL INTERNATIONAL (US)       67       0       0       0       0
NL PETROLEUM PROD (GB)          0      65       0       0       0
HALL DAVID R (US)              60       0       0       0       0
SANTRADE LTD (CH)               0       0       0       0       0

DEposants                    NL      CA      VG      SE      FR

(SLB) SMITH INTERNATIO ...      0       0       0       0       0
(BHI) BAKER HUGHES (US)         0       0       0       0       1
(SLB) CAMCO LTD (GB)            0       0       0       0       0
(GE) GENERAL ELECTRIC ...       0       0       0       0       0
(NOV) REED HYCALOG (US)         0       0       0       0       0
(HAL) HALLIBURTON DBS ...       0       0       0       0       2
(SLB) SCHLUMBERGER (US)         0       3      33       0       6
SHELL (NL)                    158       0       0       0       0
CHINA UNIVERSITIES & I ...      0       0       0       0       0
(BHI) CHRISTENSEN (US)          0       0       0       0       0
PRAD RES & DEV LTD (VG)         0       3      37       0       5
VAREL INTERNATIONAL (US)        0       0       0       0       0
NL PETROLEUM PROD (GB)          0       0       0       0       0
HALL DAVID R (US)               0       0       0       0       0
SANTRADE LTD (CH)               0       0       0       0       0

Matrice 2. DEposants / IPC-4D, obtenue par scoring
(Poids sur l'axe IPC-4D x =  9375 a 92 et sur l'axe dEposants
y = 1755 a 48)

DEposants                    E21B    B22F    B23P    C22C    B23B

(SLB) SMITH INTERNATIO ...   1331      52      32      39      24
(BHI) BAKER HUGHES (US)      1084      58      21      33       5
(SLB) CAMCO LTD (GB)          293      26       6      11      21
(GE) GENERAL ELECTRIC ...     269       6       3       1       7
(NOV) REED HYCALOG (US)       254       8      17       9       2
(HAL) HALLIBURTON DBS ...     210       5       3       1       1
SHELL (NL)                    158       0       0       0       0
(SLB) SCHLUMBERGER (US)       130       2       0       0       3
CHINA UNIVERSITIES & I ...    126      10       1       7       1
(BHI) CHRISTENSEN (US)        108      13       1       0       3
VAREL INTERNATIONAL (US)       67       3       4       0       2
NL PETROLEUM PROD (GB)         65      16       1       3       0
HALL DAVID R (US)              60       0       0       0       1
SANTRADE LTD (CH)              55       0       5       0       0
ATLAS COPCO AB (SE)            51       8       0       0       0
NL INDUSTRIES INC (US)         47       8      20       0       0
SKF (SE)                       47       8       0       0       0
US SYNTHETIC CORP (US)         46       1       0       1       2
RUSSIA INSTITUTES (RU)         42       1       0       0       0
(WFT) WEATHERFORD (US)         41       0       0       0       0

DEposants                    F16C    B23K    F16J    G06F    C23C

(SLB) SMITH INTERNATIO ...     13      21      15      69      36
(BHI) BAKER HUGHES (US)        24       9       6       3      16
(SLB) CAMCO LTD (GB)           11      10       0       0       2
(GE) GENERAL ELECTRIC ...       4       7      13       1       0
(NOV) REED HYCALOG (US)        18      12      10       1       1
(HAL) HALLIBURTON DBS ...       4       0       9       6       0
SHELL (NL)                      0       0       0       0       0
(SLB) SCHLUMBERGER (US)         2       0       0       2       0
CHINA UNIVERSITIES & I ...      0       0       0       0       2
(BHI) CHRISTENSEN (US)          0       0       0       0       0
VAREL INTERNATIONAL (US)        3       0       4       0       0
NL PETROLEUM PROD (GB)          0       2       0       0       0
HALL DAVID R (US)               0       0       0       0       0
SANTRADE LTD (CH)               0       0       7       0       0
ATLAS COPCO AB (SE)             0       0       0       0       0
NL INDUSTRIES INC (US)          0       1       0       0       0
SKF (SE)                       14       0       5       0       8
US SYNTHETIC CORP (US)          0       0       0       0       1
RUSSIA INSTITUTES (RU)          0       0       0       0       0
(WFT) WEATHERFORD (US)          0       0       0       0       0

Matrice 3. DEposants / IPC-FD, obtenue par scoring
(Poids sur l'axe IPC-FD x = 1182 a 773 et sur l'axe
dEposants y = 3838 a 160)

DEposants                      E21B      E21B      E21B      E21B
                              10/56     10/46     10/42     10/00

(SLB) SMITH INTERNATIO ...      179       186       141       158
(BHI) BAKER HUGHES (US)         176       160       182       108
(SLB) CAMCO LTD (GB)            139        28        66        36
(GE) GENERAL ELECTRIC ...        50         7        24         3
(NOV) REED HYCALOG (US)          59        13        30         8
(HAL) HALLIBURTON DBS ...         1         8        17        55
SHELL (NL)                       21         4        22         3
(SLB) SCHLUMBERGER (US)           3         0        20        18
(BHI) CHRISTENSEN (US)           71        55        14        11
NORVIC SA (CH)                   19         0         0         0
CHINA UNIVERSITIES & I ...        2        40         0         9
NL PETROLEUM PROD (GB)           55        16         5         3
NL INDUSTRIES INC (us)           47         5        11         0
(WFT) WEATHERFORD (US)            1         1         3         2
VAREL INTERNATIONAL (US)          5         5         7         5
SANTRADE LTD (CH)                14         0         0         0
ATLAS COPCO AB (SE)               9         3         1         2
BP-AMOCO (US)                     1        10        19         9
(HAL) BAROID (US)                12         0         5        12
SKF (SE)                          0         0         0         0

DEposants                      E21B      E21B       E21B      E21B
                              10/60     10/16     10/567     10/22

(SLB) SMITH INTERNATIO ...       80       327        147       140
(BHI) BAKER HUGHES (US)          99        86        156        80
(SLB) CAMCO LTD (GB)             69         8         97        24
(GE) GENERAL ELECTRIC ...        19        21         38        70
(NOV) REED HYCALOG (US)          29        25         52        50
(HAL) HALLIBURTON DBS ...        16        51          0        42
SHELL (NL)                       26        25         15         1
(SLB) SCHLUMBERGER (US)          20         3          2         4
(BHI) CHRISTENSEN (US)           43         0         69         0
NORVIC SA (CH)                    0        18          0        19
CHINA UNIVERSITIES & I ...       24         7          0         1
NL PETROLEUM PROD (GB)           28         0         50         0
NL INDUSTRIES INC (us)           13         0         24         0
(WFT) WEATHERFORD (US)            5         0          0         0
VAREL INTERNATIONAL (US)          0         1          2        11
SANTRADE LTD (CH)                 8        12          0        22
ATLAS COPCO AB (SE)              11         7          1         0
BP-AMOCO (US)                     2         0          0         0
(HAL) BAROID (US)                 5         0         11         0
SKF (SE)                          0         2          0        40

DEposants                      E21B      E21B
                              10/08     10/43

(SLB) SMITH INTERNATIO ...      199       116
(BHI) BAKER HUGHES (US)          74       134
(SLB) CAMCO LTD (GB)              4        54
(GE) GENERAL ELECTRIC ...        24        24
(NOV) REED HYCALOG (US)           5        23
(HAL) HALLIBURTON DBS ...        37        11
SHELL (NL)                        9        11
(SLB) SCHLUMBERGER (US)           0        13
(BHI) CHRISTENSEN (US)            1        14
NORVIC SA (CH)                   18         0
CHINA UNIVERSITIES & I ...       10         6
NL PETROLEUM PROD (GB)            0         5
NL INDUSTRIES INC (us)            0        11
(WFT) WEATHERFORD (US)            0         4
VAREL INTERNATIONAL (US)         11        12
SANTRADE LTD (CH)                 4         0
ATLAS COPCO AB (SE)               0         1
BP-AMOCO (US)                     0        19
(HAL) BAROID (US)                 0         5
SKF (SE)                          0         0

Matrice 4a. DEposants /AnnEe de Publication, obtenue par scoring
(Poids sur l'axe AnnEe x = 2013 a 1994 et sur l'axe

                              2013    2012    2011    2010    2009

(SLB) SMITH INTERNATIO ...      38      48     76      100      64
(BHI) BAKER HUGHES (US)         50      67     142     201      88
(SLB) CAMCO LTD (GB)            0       0       0       0        0
(GE) GENERAL ELECTRIC ...       0       0       0       0       0
(NOV) REED HYCALOG (US)         2       7       1       6       0
(HAL) HALLIBURTON DBS ...       17      28     28      18       13
SHELL (NL)                      1       3       6       5       7
(SLB) SCHLUMBERGER (US)         12      16     17      23       23
CHINA UNIVERSITIES & I ...      9       18      9      12       11
(BHI) CHRISTENSEN (US)          0       0       0       0       0
VAREL INTERNATIONAL (US)        10      15      3       7       3

                              2008    2007    2006    2005    2004

(SLB) SMITH INTERNATIO ...     102     136     116      93      88
(BHI) BAKER HUGHES (US)        55      24      29       18      19
(SLB) CAMCO LTD (GB)            0       0       4       2       6
(GE) GENERAL ELECTRIC ...       0       3       1       0       0
(NOV) REED HYCALOG (US)         1       4       5       1       4
(HAL) HALLIBURTON DBS ...      24      15      14       9       11
SHELL (NL)                      9      13      12       10      15
(SLB) SCHLUMBERGER (US)         6       5       6       7       0
CHINA UNIVERSITIES & I ...     10       5       7       2       3
(BHI) CHRISTENSEN (US)          0       0       0       0       0
VAREL INTERNATIONAL (US)        0       3       0       1       2

                              2003    2002    2001    2000    1999

(SLB) SMITH INTERNATIO ...      95      89      81      28      41
(BHI) BAKER HUGHES (US)         61      39      37      45      22
(SLB) CAMCO LTD (GB)            4       27      16      48      27
(GE) GENERAL ELECTRIC ...       1       4       13      18      23
(NOV) REED HYCALOG (US)         0       0       0       0       0
(HAL) HALLIBURTON DBS ...       8       8       4       11      1
SHELL (NL)                      15      10      5       4       3
(SLB) SCHLUMBERGER (US)         0       10      5       0       0
CHINA UNIVERSITIES & I ...      2       4       6       3       4
(BHI) CHRISTENSEN (US)          0       0       0       0       0
VAREL INTERNATIONAL (US)        8       3       2       0       1

                              1998    1997    1996   1995   1994

(SLB) SMITH INTERNATIO ...      30      14      22     15     4
(BHI) BAKER HUGHES (US)         17      16      19     13     17
(SLB) CAMCO LTD (GB)            38      24      27     19     19
(GE) GENERAL ELECTRIC ...       25      39      19     15     5
(NOV) REED HYCALOG (US)         0       2       0      0      3
(HAL) HALLIBURTON DBS ...       1       0       0      0      0
SHELL (NL)                      0       0       0      0      1
(SLB) SCHLUMBERGER (US)         0       0       0      0      0
CHINA UNIVERSITIES & I ...      3       1       2      3      3
(BHI) CHRISTENSEN (US)          0       0       0      0      0
VAREL INTERNATIONAL (US)        0       0       0      0      0

ANNEXE 2: GLOSSAIRE

CAD (CAO)   Computer-Aided Design / Conception Assistee par
            Ordinateur
CAM (FAO)   Computer-Aided Manufacturing / Fabrication Assistee par
            Ordinateur
CMM (MMT)   Coordinate Measuring Machine / Machine a Mesurer
            Tridimensionnelle
FEA (MEF)   Finite Element Analysis / Methode des Elements Finis
FWR         Final Well Report / Rapport Final de Sondage
IPC (CIB)   IPC-4D International Patent Classification /
            Classification Internationale des Br
IPC-FD      Classification IP complete
LWD         Logging While Drilling
MWD         Measurement While Drilling
NPT         Non Productive Time / Temps non productif
ROP         Rate Of Penetration / Taux d'avancement ou de penetration
            dans le sol.
RPM         Revolution Per Minute / Tours par minute (vitesse de
            rotation)
TRQ         Torque / Couple de torsion applique au train de tiges du
            forage

WOB         Weight On Bit / Poids sur l'outil

Figure 18. Repartition des brevets en IP Class 4 Digits << 15
premieres classes >>

E21B   7 259
B22F   247
B23P   176
B23B   143
F16C   135
C22C   121
F16J   98
G06F   90
B23K   83
C23C   76
B21K   63
B24D   61
C04B   60
B28D   52
G06G   48

Note: Table made from bar graph.

Figure 19. Repartition des brevets en IP Class Full Digits << 20
premieres classes >>

E21B10/24    304
E21B17/10    333
E21B10/55    334
E21B10/573   337
E21B10/36    373
E21B10/52    412
E21B10/26    426
E21B10/62    452
E21B10/54    489
E21B10/18    563
E21B10/08    586
E21B10/43    609
E21B10/22    719
E21B10/16    731
E21B10/00    737
E21B10/567   778
E21B10/42    781
E21B10/60    853
E21B10/46    887
E21B10/56    1 107

Note: Table mad from bar graph.

Figure 20. Repartition des brevets selon les Deposants << TOP 15 >>

ATLAS COPCO AB (SE)                       51
SANTRADE LTD (ch)                         55
HALL DAVID R. (US)                        60
NL PETROLEUM PROD (GB)                    65
VAREL INTERNATIONAL (US)                  67
(BHI) CHRISTENSEN (US)                    108
CHINA UNIVERSITIES & INSTITUTES (CN)      126
(SLB) SCHLUMBERGER (US)                   130
SHELL (NL)                                158
(HAL) HALLIBURTON DBS/SECURITY DBS (US)   210
(NOV) REED HYCALOG (us)                   254
(GE) GENERAL ELECTRIC/DRESSER(US)         269
(SLB) CAMCO LTD (GB)                      293
(BHI) BAKER HUGHES (us)                   1 084
(SLB) SMITH INTERNATIONAL (US)            1 331

Note: Table made from bar graph.
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Article Details
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Author:Baaziz, Abdelkader; Quoniam, Luc; Khoudi, Abdenacer
Publication:Journal of Information Systems & Technology Management
Date:Sep 1, 2014
Words:10966
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