FR2676091A1

FR2676091A1 - Method for stimulating an effluent production region adjacent to a water-bearing region by using a hot fluid.

Info

Publication number: FR2676091A1
Application number: FR9105496A
Authority: FR
Inventors: Corlay Philippe; Lesage Gerard; Renard Gerard
Original assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Current assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 1991-05-02
Filing date: 1991-05-02
Publication date: 1992-11-06
Anticipated expiration: 2011-05-02
Also published as: CA2067848A1; FR2676091B1

Abstract

- In a production region (A) lying on top of a water-bearing region (B), which it is desired to simulate by injection of a hot fluid such as, for example, steam, a withdrawal drain (1) is drilled close to the interface with the water-bearing region and a deviated (directional) injection drain (2) (for example horizontal) is drilled into the part closest to the roof of the formation. Hot fluid is then injected into the formation (A), in order to scavenge the formation and drain the effluents by gravity, and use is made of the pressure of the underlying water, which has the effect of allowing more efficient drainage of the effluents, including those which, by the stimulation, become trapped in the water-bearing region. - Application to the stimulation of oil-bearing formations.

Description

L'invention concerne une méthode pour la mise en production stimulée d'une zone souterraine contenant un effluent et adjacente à une zone aquifère sous pression. The invention relates to a method for the stimulated production of an underground zone containing an effluent and adjacent to an aquifer zone under pressure.

La méthode selon l'invention s'applique particulièrement à la mise en production par un drain dévié d'une zone pétrolifère recélant des effluents pétroLiers denses et peu mobiles que L'on cherche à déplacer par injection dans la formation d'un fLuide chaud au moyen d'un autre drain dévié. The method according to the invention is particularly applicable to the production by a drain deviated from an oil zone containing dense and little mobile oil effluents which one seeks to move by injection in the formation of a hot fluid at another diverted drain.

On désigne par drain dévié, tout drain dont la partie traversant la formation mise en production est horizontale ou du moins très inclinée par rapport à la verticale. The term deviated drain designates any drain whose part crossing the formation brought into production is horizontal or at least very inclined relative to the vertical.

On sait que dans les gisements où existe initialement une frontière ou interface horizontale entre une zone productrice et une zone aquifère sous pression, il se produit lors du soutirage par un puits proche de celle-ci, une déformation de l'interface (effet de cône ou d'arête). Si La dépression dynamique créée par L'écouLement est suffisante, il peut se produire une percée de L'eau dans le drain producteur qui vient se mêler à l'effluent recherché. On est conduit de ce fait à éloigner le drain de production le plus possible de l'interface pour éviter un afflux d'eau. We know that in deposits where there is initially a horizontal border or interface between a producing area and an aquifer area under pressure, there is a deformation of the interface during the drawing off by a well close to it (cone effect). or edge). If the dynamic depression created by the flow is sufficient, a breakthrough of water can occur in the producing drain which mixes with the desired effluent. This leads us to move the production drain as far as possible from the interface to avoid an influx of water.

Par le brevet français FR 2 555 247 on connaît une méthode pour diminuer l'appel dans un drain qui canalise un effluent pétrolier, d'un autre fluide indésirable issu d'une zone adjacente sous L'effet du gradient de pression engendré par le soutirage. Ceci est réalisé en perçant dans la zone de production, un premier drain dévié et au moins un deuxième drain plus proche que le premier de l'interface avec la zone adjacente. Une partie du deuxième drain peut être sur l'interface ou même dans cette zone adjacente. On fait produire les deux drains et, de cette façon, le fluide indésirable appelé par le soutirage effectué dans le premier drain, est capté principalement par le deuxième drain. La percée du fluide indésirable dans te premier drain est ainsi grandement diminuée. By French patent FR 2 555 247 a method is known for reducing the call in a drain which channels an oil effluent, of another undesirable fluid originating from an adjacent zone under the effect of the pressure gradient generated by the withdrawal. . This is achieved by drilling a first deflected drain in the production area and at least one second drain closer than the first to the interface with the adjacent area. Part of the second drain can be on the interface or even in this adjacent area. The two drains are produced and, in this way, the undesirable fluid called up by the withdrawal carried out in the first drain, is mainly captured by the second drain. The penetration of the undesirable fluid into the first drain is thus greatly reduced.

Une des techniques utilisées pour assister la production d'effluents pétroLiers peu mobiles consiste essentiellement à injecter de la vapeur dans la formation pour accroître la mobilité des effluents immobilisés dans les pores. Différentes méthodes exploitant cette technique sont décrites par exemple dans les brevets
US 4 733 724, 4 718 489, 4 641 709, 4 607 699, 4 574 884, 4 344 485 etc.One of the techniques used to assist the production of poorly mobile oil effluents consists essentially of injecting steam into the formation to increase the mobility of the effluents immobilized in the pores. Different methods using this technique are described for example in patents
US 4,733,724, 4,718,489, 4,641,709, 4,607,699, 4,574,884, 4,344,485 etc.

Le balayage à la vapeur peut être réalisé par exemple entre deux drains latéralement décalés l'un par rapport à L'autre. Dans le brevet US 4 574 884 par exemple, est décrite une méthode comportant le forage de deux drains horizontaux sensiblement dans le même plan horizontal et latéralement décalés l'un par rapport à L'autre. Après avoir établi des voies de transmission ou communication de pression de fluide entre les deux puits, on crée (par combustion), de la vapeur dans Le premier drain de manière à balayer la formation et l'on collecte par L'autre drain les effluents déplacés. Steam sweeping can be carried out, for example, between two drains laterally offset from one another. In US Patent 4,574,884 for example, a method is described comprising the drilling of two horizontal drains substantially in the same horizontal plane and laterally offset from one another. After establishing transmission channels or communication of fluid pressure between the two wells, we create (by combustion), steam in the first drain so as to sweep the formation and we collect by the other drain the effluents displaced.

Le balayage à la vapeur peut encore s'effectuer entre deux drains décalés verticalement l'un par rapport à L'autre. Dans le brevet US 4 344 485 par exemple, est décrite une méthode de balayage d'une formation contenant des sables bitumineux par de la vapeur, qui comporte le forage de deux drains horizontaux sensiblement dans un même plan vertical et à une certaine distance l'un de L'autre et le drainage de la formation par gravité, assisté par de la vapeur injectée par le drain supérieur. Au préalable, une communication thermique est établie entre les deux drains par de la vapeur injectée à une pression suffisante pour provoquer une fracturation de la formation entre les deux drains. L'huile déplacée par le balayage à la vapeur, est collectée par le drain inférieur.Cette méthode vise à la récupération d'huiles immobiles. Steam sweeping can also be carried out between two drains vertically offset from one another. In US Patent 4,344,485, for example, a method of sweeping a formation containing oil sands by vapor is described, which involves drilling two horizontal drains substantially in the same vertical plane and at a certain distance from it. one of the other and the drainage of the gravity formation, assisted by steam injected from the upper drain. Beforehand, thermal communication is established between the two drains by steam injected at a pressure sufficient to cause fracturing of the formation between the two drains. The oil displaced by the steam sweep is collected by the lower drain. This method aims to recover stationary oils.

La méthode selon l'invention convient pour stimuler la production d'un effluent contenu dans une formation souterraine adjacente à une zone aquifère sous pression. Elle comporte en combinaison - le percement d'au moins un premier drain dévié dans la formation au
voisinage de l'interface entre elle et ladite zone aquifère; - le percement d'au moins un deuxième drain dévié traversant ladite
formation, le deuxième drain étant localisé par rapport au premier
drain de façon à permettre un drainage de l'effluent par gravité;; - L'injection d'un fluide chaud dans la formation par le deuxième
drain, à une pression supérieure à celle régnant dans la zone
aquifère mais inférieure à la pression de fracturation des roches
dans la formation, de manière à créer un volume de fluide chaud en
expansion et un déplacement vers le premier drain par gravité des
effluents rendus mobiles par action du fluide chaud; et - le soutirage de fluides hors de la formation par le premier drain
avec un débit comparable au débit d'injection du fluide chaud, le
déplacement de l'interface entre la formation et la zone aquifère
intervenant pour un meilleur drainage des effluents fluidifiés par
action du fluide chaud vers le premier drain.The method according to the invention is suitable for stimulating the production of an effluent contained in an underground formation adjacent to an aquifer zone under pressure. It comprises in combination - the drilling of at least one first deflected drain in the formation at
vicinity of the interface between it and said aquifer zone; - the drilling of at least one second deflected drain passing through said
formation, the second drain being located relative to the first
drain so as to allow drainage of the effluent by gravity; - The injection of a hot fluid into the formation by the second
drain, at a pressure higher than that prevailing in the area
aquifer but below the fracturing pressure of the rocks
in the formation, so as to create a volume of hot fluid in
expansion and displacement to the first gravity drain of
effluents made mobile by the action of the hot fluid; and - the withdrawal of fluids out of the formation by the first drain
with a flow comparable to the hot fluid injection flow, the
displacement of the interface between the formation and the aquifer zone
intervening for a better drainage of the effluents fluidized by
action of the hot fluid towards the first drain.

La méthode peut comporter en outre le percement d'au moins un troisième drain écarté latéralement par rapport au deuxième drain et le soutirage par celui-ci d'effluents de la formation déplacés par
L'injection du fluide chaud.The method can also comprise the drilling of at least a third drain spaced laterally with respect to the second drain and the withdrawal by the latter of formation effluents displaced by
Injection of hot fluid.

Le fluide chaud injecté dans la formation peut être de la vapeur d'eau par exemple ou bien un gaz. The hot fluid injected into the formation can be steam, for example, or a gas.

Le fluide chaud peut être injecté depuis la surface, ou bien encore produit in situ. The hot fluid can be injected from the surface, or even produced in situ.

Comme on le verra de façon plus détaillée dans la description ci-après, les effluents sont poussés par le fluide chaud vers la zone aquifère sous pression et arrêtés par elle, ce qui a pour effet - de réduire L'effet du cône d'eau du fait de leur viscosité; - de ramener vers le drain de soutirage une partie de ces effluents
arrêtés par la zone aquifère au fur et à mesure de leur
fluidification par le fluide chaud; et - de drainer des parties de la formation proches de la zone aquifère
qui autrement, du fait de L'effet d'arête ou de cône qui se produit
au soutirage, ne seraient pratiquement pas balayées par le fluide
chaud.As will be seen in more detail in the description below, the effluents are pushed by the hot fluid towards the aquifer zone under pressure and stopped by it, which has the effect of - reducing the effect of the water cone because of their viscosity; - to bring some of these effluents back to the draw-off drain
stopped by the aquifer zone as and when they
fluidization by hot fluid; and - to drain parts of the formation close to the aquifer zone
which otherwise, due to the edge or cone effect which occurs
during racking, would hardly be swept by the fluid
hot.

D'autres caractéristiques et avantages de la méthode selon l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description ci-après de modes de réalisation décrits à titre d'exemples non limitatifs, en se référant aux dessins annexés où - la Fig.1 montre la disposition d'un premier drain d'injection de
vapeur et d'un deuxième drain de soutirage proche d'une zone
aquifère sous-jacente; - la Fig.2 montre schématiquement une superposition d'une formation
productrice et d'une zone aquifère; - les Fig.3A à 3E montrent le volume balayé par le fluide chaud à
différents stades de développement; et - la Fig.4 montre en fonction du temps les variations de la production
d'huile et de vapeur soutirées par le drain.Other characteristics and advantages of the method according to the invention will appear better on reading the following description of embodiments described by way of nonlimiting examples, with reference to the accompanying drawings in which - Fig.1 shows the provision of a first injection drain of
steam and a second draw-off drain close to an area
underlying aquifer; - Fig.2 schematically shows a superposition of a formation
producing and an aquifer zone; - Figs. 3A to 3E show the volume swept by the hot fluid at
different stages of development; and - Fig.4 shows as a function of time the variations in production
oil and steam drawn off through the drain.

Sur la Fig.1 est schématisée une zone A recélant des effluents pétroliers, qui se trouve au-dessus d'une zone aquifère B et sous des couches imperméables C constituant le toit du réservoir. La formation A contient des effluents suffisamment visqueux pour nécessiter une stimulation par injection d'un fluide chaud. A cet effet un premier drain de production ou de soutirage 1 est percé au travers de la formation mise en production au voisinage de l'interface
I entre elle et la zone aquifère. Ce drain 1 est horizontal dans sa partie qui traverse la zone mise en production ou au moins fortement dévié par rapport à la verticale. Vers le toit C de la formation, est percé un deuxième drain 2 horizontal au moyen duquel un fluide chaud va être injecté dans la formation. La position du deuxième drain par rapport au premier est choisie de façon que les effluents rendus mobiles par action du fluide chaud se déplacent par gravité vers le drain de soutirage 1. Le deuxième drain 2 est foré par exemple sensiblement dans le plan vertical contenant le premier drain 1. In Fig. 1 is shown diagrammatically an area A containing petroleum effluents, which is located above an aquifer area B and under impermeable layers C constituting the roof of the reservoir. Formation A contains effluents sufficiently viscous to require stimulation by injection of a hot fluid. To this end, a first production or withdrawal drain 1 is drilled through the formation put into production in the vicinity of the interface.
I between it and the aquifer zone. This drain 1 is horizontal in its part which crosses the zone brought into production or at least strongly deviated with respect to the vertical. Towards the roof C of the formation, a second horizontal drain 2 is pierced by means of which a hot fluid will be injected into the formation. The position of the second drain relative to the first is chosen so that the effluents made mobile by the action of the hot fluid move by gravity towards the draw-off drain 1. The second drain 2 is drilled for example substantially in the vertical plane containing the first drain 1.

La méthode selon l'invention comporte suivant un procédé connu en soi L'injection dans la formation d'un fluide chaud susceptible de fluidifier les effluents immobiles ou peu mobiles qui y sont retenus. Ce fluide chaud est par exemple de la vapeur injectée depuis une installation en surface ou bien encore il est produit dans la formation par une combustion in situ. On règle la pression d'injection de manière à rester au-dessous de la pression de fracturation des roches dans la formation. The method according to the invention comprises according to a process known per se Injection into the formation of a hot fluid capable of fluidizing the immobile or little mobile effluents which are retained there. This hot fluid is for example steam injected from a surface installation or else it is produced in the formation by in situ combustion. The injection pressure is adjusted so as to remain below the fracturing pressure of the rocks in the formation.

- Il se forme un volume de vapeur 3 qui s'étend progressivement
(Fig.3A) en déplaçant vers le bas des effluents de la formation qui
sont arrêtés en atteignant l'interface I de la formation avec la
zone aquifère.- A volume of vapor 3 is formed which gradually spreads
(Fig.3A) by moving down the effluents of the formation which
are stopped upon reaching the I interface of training with the
aquifer area.

- On commence à soutirer par le premier drain 1. La production
soutirée par ce premier drain est constituée d'un mélange d'eau et
d'effluents dans des proportions qui varient en fonction du temps.- We start to draw through the first drain 1. Production
drawn off by this first drain consists of a mixture of water and
effluents in proportions that vary over time.

Au début la proportion d'effluents est relativement faible et elle
va en croissant. Les effluents produits sont ceux déplacés par
l'extension croissante du volume de vapeur. L'eau qui occupe
initialement dans le mélange produit une forte proportion, provient
de la zone aquifère et elle atteint le drain par effet de cône. La
couche d'effluents arrêtée par l'interface, du fait de sa viscosité,
a pour effet de diminuer l'amplitude du cône d'eau qui se forme et
donc la quantité d'eau produite.At the beginning the proportion of effluents is relatively low and it
is going up. The effluents produced are those displaced by
the increasing extension of the vapor volume. The water that occupies
initially in the mixture produces a high proportion, comes
of the aquifer zone and it reaches the drain by cone effect. The
effluent layer stopped by the interface, due to its viscosity,
has the effect of reducing the amplitude of the water cone which forms and
so the amount of water produced.

- Le volume de ta vapeur injectée augmentant, celle-ci finit par
atteindre le drain 1 (Fig.3B). On observe alors que la proportion de
vapeur dans le mélange produit croit pendant un certain temps.- The volume of your injected steam increasing, it ends up
reach drain 1 (Fig.3B). We then observe that the proportion of
vapor in the product mixture grows for some time.

- La production d'effluents pétroliers déplacés Q atteint sa va leur
maximale sensiblement au moment de la percée (Tv sur La Fig.4)) de
la vapeur dans le drain 1 et elle tend à décroître . Une partie des
effluents produits dans cette phase provient de la zone du réservoir
aux abords du drain 1 qui a tendance à se désaturer progressivement
et aussi de la couche d'effluents à l'interface I fluidifiée sous
L'effet du fluide chaud et canalisée vers le drain producteur par le
cône d'eau. - The production of displaced petroleum effluents Q reaches their value
significantly at the time of breakthrough (Tv in Fig. 4)) of
the vapor in drain 1 and it tends to decrease. Part of
effluents produced in this phase comes from the reservoir area
near drain 1 which tends to become gradually desaturated
and also of the effluent layer at the interface I fluidized under
The effect of the hot fluid channeled to the producing drain by the
water cone.

- Le volume du réservoir balayé par la vapeur tend à s'élargir
progressivement (Fig.3C, 3D) en s'éloignant du drain producteur 1 ce
qui augmente latéralement la zone d'action de ta vapeur et donc la
quantité d'effluents susceptible d'être récupérée par gravité. On
observe une diminution progressive du débit de vapeur produite Q
(Fig.4). Le débit d'effluents décroît tandis que la proportion d'eau
augmente dans le mélange soutiré.- The volume of the steam swept tank tends to widen
gradually (Fig.3C, 3D) moving away from the producer drain 1 ce
which laterally increases the area of action of your vapor and therefore the
quantity of effluent likely to be recovered by gravity. We
observes a progressive decrease in the flow of steam produced
(Fig. 4). The flow of effluents decreases while the proportion of water
increases in the mixture withdrawn.

On observe que la pression dans le drain de production varie peu durant toute la durée de la production stimulée quand on impose les débits d'injection de vapeur et de soutirage. It is observed that the pressure in the production drain varies little throughout the duration of the stimulated production when the steam injection and withdrawal rates are imposed.

La zone aquifère constitue une limite où vient s'accumuler une certaine partie des effluents déplacés par L'extension progressive du volume de fluide injecté. Par la pression permanente qu'elle exerce, elle joue un rôle de régulation dans la position de l'interface I aux abords du drain 1 et permet la canalisation latérale vers celui-ci d'une partie des effluents déplacés par la vapeur ainsi que des effluents arrêtés par la zone aquifère. The aquifer zone constitutes a limit where a certain part of the effluents displaced by the gradual extension of the volume of fluid injected comes to accumulate. By the permanent pressure which it exerts, it plays a regulating role in the position of the interface I near the drain 1 and allows the lateral channeling towards it of part of the effluents displaced by the vapor as well as effluents stopped by the aquifer zone.

Le volume d'effluents déplacé est lié bien évidemment au volume de vapeur injecté. Par un choix judicieux de la pression et du volume de vapeur injecté, on peut optimiser la production d'effluents balayés en fonction du coût de la stimulation effectuée. The volume of effluent displaced is obviously linked to the volume of vapor injected. By a judicious choice of the pressure and the volume of vapor injected, one can optimize the production of swept effluents according to the cost of the stimulation carried out.

On ne sortirait pas du cadre de l'invention naturellement en remplaçant la vapeur par tout autre fluide chaud injecté depuis la surface généré au fond du drain ou produit in situ. It would not go beyond the scope of the invention naturally to replace the vapor with any other hot fluid injected from the surface generated at the bottom of the drain or product in situ.

De la même façon, on ne sortirait pas du cadre de l'invention en appliquant la méthode à une autre configuration de drains incluant plusieurs drains d'injection et plusieurs drains de soutirage disposés par rapport aux premiers pour obtenir un balayage de la zone productrice par gravité. Similarly, it would not be departing from the scope of the invention to apply the method to another configuration of drains including several injection drains and several withdrawal drains arranged relative to the former to obtain a scanning of the producing area by gravity.

On ne sortirait pas non plus du cadre de l'invention en combinant la méthode de drainage par gravité selon l'invention avec une méthode connue de balayage latéral d'une formation avec un ou plusieurs drains collecteurs 3 (Fig. 2) latéralement déca lés par rapport à un ou plusieurs drains d'injection 2 de fluide chaud. Neither would it depart from the scope of the invention by combining the gravity drainage method according to the invention with a known method of lateral sweeping of a formation with one or more collecting drains 3 (Fig. 2) laterally offset relative to one or more hot fluid injection drains 2.

Claims

1) Method for stimulating the production of a mobile effluent contained in an underground formation (A) adjacent to a pressurized aquifer zone (B) comprising: - the use of at least one first diverted drain (1) in the

formation (A) in the vicinity of the interface between the effluents and

The water of said aquifer zone; - the use of at least one second diverted drain (2) passing through

said formation (A) for injecting therein a hot fluid, the

second drain being located relative to the first drain so

allow gravity drainage of displaced effluents; - The injection of a hot fluid into the formation by the second

drain, at a pressure higher than that prevailing in the area

aquifer (B) but lower than the fracturing pressure of

rocks in the formation, so as to create a volume of fluid

hot expanding and moving by gravity to the first

drain of the effluents made mobile by the action of the hot fluid; and - the withdrawal of fluids out of the formation by the first drain

with a flow comparable to the hot fluid injection flow, the

displacement of the interface between the formation and the aquifer zone

intervening for a better drainage of the effluents fluidized by

action of the hot fluid towards said first drain.

2) Method according to claim 1, characterized in that it further comprises the drilling of at least a third drain (3) spaced laterally with respect to the second drain and also the withdrawal by it of effluents from your formation displaced by

Injection of hot fluid.

3) Method according to claim 1 or 2, characterized in that the hot fluid injected into the formation is water vapor.

4) Method according to claim 1 or 2, characterized in that the hot fluid injected into the formation is a hot gas.

5) Method according to claim 3 or 4, characterized in that the hot fluid is injected from the surface.

6) Method according to claim 3 or 4, characterized in that the hot fluid is produced in situ.

7) Method according to claim 6, characterized in that the hot fluid is obtained by in situ combustion.