FR2599424A1 - Method and installation for stimulating an Artesian geothermal well. - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un procédé et une installation de stimulation d'un puits géothermique artésien. The present invention relates to a method and an installation for stimulating an artesian geothermal well.
On connatt actuellement divers procédés et installations pour l'activation de puits géothermiques artésiens. Various processes and installations are currently known for the activation of artesian geothermal wells.
Toutefois ces procédés entraident un certain nombre d'incon- vénients.However, these methods hamper a certain number of drawbacks.
En effet le procédé d'activation d'un puits géothermique artésien au moyen d'une pompe immergée, avec un moteur immergé ou en surface, présente un manque de fiabilité au contact aes fluides géothermaux, du fait oe la température, de la composition chimique etc. de ceux-ci. In fact, the method of activating an artesian geothermal well by means of a submerged pump, with a submerged or surface motor, presents a lack of reliability in contact with geothermal fluids, due to the temperature, of the chemical composition. etc. of these.
D'autres procédés d'activation connus, qui consistent à injecter un gaz sous pression dans le puits, peuvent se heurter à des problèmes énergétiques (puissance de compression) ou de corrosion et de dépôts qui sont principalement causés par "l'air lift. Other known activation methods, which consist of injecting a pressurized gas into the well, may encounter energy (compression power) or corrosion and deposits problems which are mainly caused by "air lift.
Les fluides géothermaux, équilibrés avec différents minéraux dans les conditions de pression et de température de la formation, se trouvent déstabilisés par l'exploitation géothermique. De ce fait des dépôts résultant des variations de température, de pression ou d'autres facteurs (activité bactérienne, dégazage non contrôlé, corrosion...), se retrouvent systématiquement sur les cuvelages de puits, sur la boucle en surface (échangeurs..), dans la formation et ces dépôts entraînent des surcoûts d'exploitation très pénalisants. Geothermal fluids, balanced with different minerals under the pressure and temperature conditions of the formation, are destabilized by geothermal exploitation. As a result, deposits resulting from variations in temperature, pressure or other factors (bacterial activity, uncontrolled degassing, corrosion, etc.) are systematically found on the well casings, on the surface loop (exchangers, etc.). ), in training and these deposits lead to very disadvantageous operating costs.
Le principe mis actuellement en oeuvre pour l'ex ploitttion de l'énergie géothermique consiste à maintenir le fluide géothermique sous des pressions toujours supérieures à celle de son point de bulle, et de réinjecter ensuite la totalité du fluide dans la formation. Toutefois ce mode de production ne supprime pas la formation de dépôts et actuellement ce nombreux puits présentent une dégradation de leurs propriétés hydrauliques. Différents traitements de ces puits géothermaux par addition de produits ont été expéri entées mais es traitements sont effectués avec une contrepression en tête de puits, ce qui entraîne une réduction de la production. The principle currently used for the exploitation of geothermal energy consists in maintaining the geothermal fluid under pressures always greater than that of its bubble point, and then reinjecting all of the fluid into the formation. However, this production method does not eliminate the formation of deposits and at present this numerous wells show a degradation of their hydraulic properties. Various treatments of these geothermal wells by addition of products have been experienced but the treatments are carried out with a back pressure at the top of the well, which results in a reduction in production.
La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en procurant un procédé relativement simple à mettre en oeuvre, à faible coût énergétique et permettant de protéger l'ensemble de l'installation à l'encontre de dépôts indésirables et nuisibles. The present invention aims to remedy these drawbacks by providing a relatively simple process to implement, at low energy cost and making it possible to protect the entire installation against unwanted and harmful deposits.
A cet effet ce procédé de stimulation d'un puits géothermique artésien est caractérisé en ce que l'on dépréssurise le fluide géothermal, en tête du puits de prodution, à une valeur de rontre-pression inférieure à la pression de point de bulle du fluide géothermal et on injecte au moins un produit traitant à une certaine profondeur dans le puits de production. Ainsi le procédé suivant l'invention met en oeuvre en combinaison une dépressurisation en tête de puits, permettant le dégazage et l'activation naturelle du réservoir, et un contrle des conséquences chimique du dégazage. To this end, this method of stimulating an artesian geothermal well is characterized in that the geothermal fluid is depressurized, at the head of the production well, at a return pressure value lower than the bubble point pressure of the fluid geothermal and at least one treatment product is injected at a certain depth into the production well. Thus, the method according to the invention uses in combination depressurization at the wellhead, allowing degassing and natural activation of the reservoir, and control of the chemical consequences of degassing.
Le dégazage est réalisé dans un séparateur décanteur qui permet l'abattement des teneurs en H25 dissous et C02 dissous à des niveaux très bas. Dans ces conditions les dépôts sulfurés et/ou carbonatés ne peuvent plus s'accomplir en aval du séparateur - décanteur où s'effectue le dégazage même lors de la chute de température causée par l'échangeur de chaleur que comporte l'installation. The degassing is carried out in a separator separator which allows the reduction of the contents of dissolved H25 and dissolved C02 at very low levels. Under these conditions, sulfur and / or carbonate deposits can no longer be carried out downstream of the separator - decanter where degassing takes place even during the temperature drop caused by the heat exchanger that the installation comprises.
Une sécurité supplémentaire dans la prévention des dépôts sulfurés est obtenu par l'addition de bactéricide qui empêche la réduction bactérienne de sulfate en sulfure. Les conditions thermodynamiques de dépôts se trouvent alors exclues dans la boucle de surface et dans la formation après la réinjection. An additional safety in the prevention of sulfur deposits is obtained by the addition of bactericide which prevents the bacterial reduction of sulfate to sulfide. The thermodynamic conditions of deposits are then excluded in the surface loop and in the formation after reinjection.
Le pH et la pression du fluide sont contrôlés et régulés dans l'installation de surface. The pH and pressure of the fluid are monitored and regulated in the surface installation.
Trois configurations possibles se présentent en ce qui concerne le procédé et l'installation, en fonction du rapport entre le débit artésien du puits et les besoins éneryetiques en surface , suivant que le débit artésien est suffisant, léyèrement insuffisant ou trop faible. Dans tous les cas on utilise un séparsteur-décånteur en surface et un dispositif d'injection de produit traitant approprié dans le puits de production. There are three possible configurations for the process and the installation, depending on the relationship between the artesian flow rate of the well and the energy requirements at the surface, depending on whether the artesian flow rate is sufficient, slightly insufficient or too low. In all cases, a separator-decanter is used on the surface and an appropriate treatment product injection device into the production well.
Du fait que le procédé suivant l'invention ne nécessite plus de pompe immergée dans le puits, les chambres de pompage dimensionnées à cet effet (cuvelage de grand diamètre) peuvent être rechemisées aven des matériaux résistant à la corrosion (alliages, matériaux composites...). Because the process according to the invention no longer requires a pump immersed in the well, the pumping chambers sized for this purpose (large-diameter casing) can be re-piped with corrosion-resistant materials (alloys, composite materials, etc.). .).
On décrira ci-apràs,à titre d'exemples non limitatifs, diverses formes d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé sur lequel
La figure 1 est un schéma synoptique d'une installation mettant en oeuvre le procédé de stimulation d'un puits yéothermique artésien suivant l'invention, dans le cas d'un débit artésien suffisant.Various embodiments of the present invention will be described below, by way of non-limiting examples, with reference to the appended drawing in which
Figure 1 is a block diagram of an installation implementing the method of stimulating an artesian yothermal well according to the invention, in the case of a sufficient artesian flow.
La figure 2 est un schéma synoptique d'une variante d'exécution de l'installation utilisable lorsque le débit artésien est insuffisant. Figure 2 is a block diagram of an alternative embodiment of the installation usable when the artesian flow is insufficient.
Le procédé et l'installation suivant l'invention sont destinés à assurer la stimulation d'un puits géothermique artésien 1 comportant de la manière habituelle un cuvelage 2. Ce cuvelage 2 du puits est prolongé pdr un cuve- lage rapporté 3 logé dans une chambre de pompage 4. The method and the installation according to the invention are intended to ensure the stimulation of an artesian geothermal well 1 comprising in the usual manner a casing 2. This casing 2 of the well is extended pdr an attached casing 3 housed in a room pumping 4.
L'installation comporte, en surface, un dispositif 5 d'injection d'un ou plusieurs produits traitants appropriés à une certaine profondeur, dans le puits de production 1. Ce dispositir comporte des bacs 6,7,8, contenant par exemple, un inhibiteur de croissance minérale, un bactéricide et un acide, ces bacs de stockages 6,7,8 étant reliés, par l'intermédiaire de canalisations respectives sur lesquelles sont branchées des pompes doseuses 9,10,11, à une canalisation d'injection 12. Dans certains cas, avec des produits mixtes une seule pompe doseuse peut être employée. The installation comprises, on the surface, a device 5 for injecting one or more suitable treatment products at a certain depth, into the production well 1. This device comprises tanks 6, 7, 8, containing for example a mineral growth inhibitor, a bactericide and an acid, these storage tanks 6, 7, 8 being connected, via respective pipes to which metering pumps 9, 10, 11 are connected, to an injection pipe 12 In some cases, with mixed products only one dosing pump can be used.
La canalisation 12 s'étend vers le bas, dans le cuvelage rapporté 3, jusqu'à une profondeur appropriée. L'extrémité supérieure du cuvelage rapporté 3 est reliée, par une canalisation, à un sUparateur-déeanteur 13
Suivant l'invention la pression P en tête du puits de production 1 est ajustée à une valeur inférieure à la pression du point de bulle Pb du fluide géothermal. Cette contre-pression P en tête de puits, laquelle est supérieure ou non à le pression atmosphèrique, permet d'obtenir un débit de fluide adapté aux besoins thermiques en surface.The pipe 12 extends downwards, in the added casing 3, to an appropriate depth. The upper end of the add-on casing 3 is connected, by a pipe, to a separator-deaser 13
According to the invention, the pressure P at the head of the production well 1 is adjusted to a value lower than the pressure of the bubble point Pb of the geothermal fluid. This back pressure P at the wellhead, which is higher or lower than atmospheric pressure, makes it possible to obtain a fluid flow rate adapted to the surface thermal needs.
Le fluide géothermal oiphasique, contenant ou non des micro particules, arrive ainsi au séparateur-déca-nteur 13 à ur e pression qui est réglée pour obtenir le débit nécessaire.The two-phase geothermal fluid, whether or not containing microparticles, thus arrives at the separator-decapper 13 at ur pressure which is adjusted to obtain the necessary flow.
Dans le séparateur-déeanteur 13 les particules solides sédimentent et sont régulièrement évacuées par un accès 14. Par ailleurs la phase liquide sortant du séparateur-décanteur 13 est reprise par une pompe de gavage 15, elle passe à travers un filtre 16 et cède ensuite sa eha- leur au fluide secondaire de l'installation, dans un échangeur de chaleur 17. Le liquide est mis ensuite sous pression par une pompe de réinjection 18 qui permet son retour dans le réservoir à travers un puits de réinjection i9. In the separator-decanter 13 the solid particles sediment and are regularly evacuated by an access 14. Furthermore the liquid phase leaving the separator-decanter 13 is taken up by a booster pump 15, it passes through a filter 16 and then yields its as for the secondary fluid of the installation, in a heat exchanger 17. The liquid is then pressurized by a reinjection pump 18 which allows its return to the tank through a reinjection well i9.
Les gaz qui sont séparés dans le séparateur-déean- teur 13 sont repris par une pompe 20 et ces gaz sont amenés à passer dans un dispositif de traitement optionnel 21 permettant la concentration en espèces utiles ( hélium, NaHS, eHC03..). Les gaz majeurs étant le dioxyde de carbone, les alcanes légers et l'azete, alors que les gaz sous forme de traces sont constitués par l'hydrogène sulfuré, l'hélium et l'argon, le dispositif 21 assure l'épuration de C02 et H25, avec récupération éventuelle, l'utilisation éventuelle des hydrosarUures et la fourniture d'un mélange enrichi en hélium. Le piégeage de C02 et H2S par la soude, simultanément ou non assure une production de NdHS et haHC03 à partir de NaûH. The gases which are separated in the separator-decanter 13 are taken up by a pump 20 and these gases are caused to pass through an optional treatment device 21 allowing the concentration of useful species (helium, NaHS, eHC03, etc.). The main gases being carbon dioxide, light alkanes and azete, while the gases in the form of traces consist of hydrogen sulfide, helium and argon, device 21 ensures the purification of C02 and H25, with possible recovery, the possible use of hydrosarUures and the supply of a mixture enriched with helium. The trapping of C02 and H2S by sodium hydroxide, simultaneously or not, ensures production of NdHS and haHC03 from NaûH.
Après cette séparation, de façon optionnelle, les hydrocarbures peuvent être biglés dans une chaudière, les produits de combustion et les imbrfllés constituant alors un mélange pauvre en hélium. Inversement la récupération de l'hélium peut se faire sur le mélange d'alcanes, d'azote, et d'hélium, au détriment de la combustion, à partir d'un mélange plus riche. After this separation, optionally, the hydrocarbons can be beaded in a boiler, the combustion products and the imbrfllés then constituting a mixture poor in helium. Conversely, the recovery of helium can be done on the mixture of alkanes, nitrogen, and helium, to the detriment of combustion, from a richer mixture.
L'installation peut comporter une bande de réaction agissant sur le dispositif 5 d'injection des produits traitants. Cette boucle comprend un dispositif 22 mesurant les caractéristiques physicochimiques du fluide géothermal dans son ensemble, en amont du séparateur-déeanteur 13, et de la phase liquide en aval de eelui-oi. Ce dispositif commande d'une manière appropriée les pompes doseuses 9,10,11, pour assurer l'injection des quantités correctes de produit traitant. The installation may include a reaction band acting on the device 5 for injecting the treating products. This loop includes a device 22 measuring the physicochemical characteristics of the geothermal fluid as a whole, upstream of the separator-de-aerator 13, and of the liquid phase downstream of eelui-oi. This device appropriately controls the dosing pumps 9,10,11, to ensure the injection of the correct quantities of treating product.
Si le débit du puits géothermique artésien est à peine suffisant, on peut envisager d'augmenter faiblement ce débit de deux façons distinctes. If the flow rate of the artesian geothermal well is barely sufficient, we can consider slightly increasing this flow rate in two distinct ways.
En premier lieu on peut maintenir dans le séparateur-décanteur 13, une pression P inférieure à la pression atmosphérique, grâce à l'action des pompes 15 et 20, qui stimulent le puits à la fois en diminuant la contre- pression P en tête et en augmentant le volume ét le nombre de moles de gaz séparé. Un séparateur baromètri:ue est envisagé dans certain cas. On peut également injecter, en plus oes inibiteurs et bactéricides, un acide, à partir du bac 8, par la pompe 11, ce qui permet à la fois d'augmenter la valeur de la pression du point de bulle Pb et le aégazage du fluide. First of all, it is possible to maintain in the separator-decanter 13, a pressure P lower than atmospheric pressure, thanks to the action of the pumps 15 and 20, which stimulate the well both by reducing the back pressure P at the head and by increasing the volume and the number of moles of gas separated. A barometric separator is envisaged in certain cases. One can also inject, in addition oes inhibitors and bactericides, an acid, from the tank 8, by the pump 11, which makes it possible both to increase the value of the pressure of the bubble point Pb and the aeration of the fluid .
Lorsque le débit artésien est nettement insuffisant, le puits ae production 1 nécessite alors un surplJs d'acti- vation et ceci peut être effectué ainsi qu'il est illustré schématiquement sur la figure 2. Dans ce cas on stimule le dégazage par injection d'une partie ou de la totalité du gaz séparé dans le séparateur-décanteur 13. Ce gaz peut être traité préalablement par le dispositif 21, avant d'être injecté dans le puits afin d'éliminer la fraction en hydrogène sulfuré ou récupérer des substances utiles. Ce dispositif de traitement 21 est relié, par une canalisati!)n sur laquelle est branchée une vane 23 à un compresseur 24 dont la sortie est reliée à la canalisation 12 d'injection de produit traitant. Le compresseur 24 qui est entrainé par un moteur 25, permet d'injecter le gaz récupéré sous pression pour stimuler le puits 1. When the artesian flow is clearly insufficient, the production well 1 then requires an activation surplus and this can be carried out as shown diagrammatically in FIG. 2. In this case, the degassing is stimulated by injection of part or all of the gas separated in the separator-decanter 13. This gas can be treated beforehand by the device 21, before being injected into the well in order to eliminate the fraction of hydrogen sulfide or recover useful substances. This treatment device 21 is connected, by a pipe!) N on which a valve 23 is connected to a compressor 24, the outlet of which is connected to the pipe 12 for injecting treatment product. The compressor 24 which is driven by a motor 25, makes it possible to inject the recovered gas under pressure to stimulate the well 1.
Dans certains cas, en particulier dens le cas de manque de gaz, on peut utiliser les gaz de combustion sortant du moteur thermique 25, pour les injecter en supplément nu à la place des gaz géothermiques. Ceci peut être réalisé au moyen d'une canalisation d'échappement 26, recueillant les gaz de combustiondu moteur 25 et qui est reliée à travers une vanne 27, à l'orifice d'aspiration du compresseur 24. In certain cases, in particular in the case of lack of gas, it is possible to use the combustion gases leaving the heat engine 25, to inject them in a bare supplement in place of the geothermal gases. This can be achieved by means of an exhaust pipe 26, collecting the combustion gases from the engine 25 and which is connected through a valve 27 to the suction port of the compressor 24.
Le dispositif de traitement est adaptdble à des puits équipés de pompes immergées et dans ce cas l'injection du produit de traitement se fait sous la pompe immergée, le reste de la boucle demeurant inchangée. The treatment device is adaptable to wells equipped with submerged pumps and in this case the injection of the treatment product is done under the submerged pump, the rest of the loop remaining unchanged.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8607833A FR2599424B1 (en) | 1986-05-30 | 1986-05-30 | METHOD AND INSTALLATION FOR STIMULATION OF AN ARTESIAN GEOTHERMAL WELL. |
Applications Claiming Priority (1)
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| FR8607833A FR2599424B1 (en) | 1986-05-30 | 1986-05-30 | METHOD AND INSTALLATION FOR STIMULATION OF AN ARTESIAN GEOTHERMAL WELL. |
Publications (2)
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| FR2599424A1 true FR2599424A1 (en) | 1987-12-04 |
| FR2599424B1 FR2599424B1 (en) | 1988-08-19 |
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ID=9335853
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| FR8607833A Expired FR2599424B1 (en) | 1986-05-30 | 1986-05-30 | METHOD AND INSTALLATION FOR STIMULATION OF AN ARTESIAN GEOTHERMAL WELL. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2599424B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11525186B2 (en) | 2019-06-11 | 2022-12-13 | Ecolab Usa Inc. | Corrosion inhibitor formulation for geothermal reinjection well |
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1986
- 1986-05-30 FR FR8607833A patent/FR2599424B1/en not_active Expired
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2599424B1 (en) | 1988-08-19 |
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