CA1317214C - Methode et systeme de production par puits central et drains de collecte - Google Patents

Methode et systeme de production par puits central et drains de collecte

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Abstract

Production d'un effluent contenu dans une formation géologique comportant un puits central et des drains subhorizontaux. Le système selon l'invention se caractérise en ce que ledit puits principal comporte une zone perforée au niveau de ladite formation géologique, un conduit d'injection reliant ladite zone perforée à une source d'injection d'un produit déplaçant, une zone de transit isolée de la zone perforée et située en-dessous de ladite zone perforée, ladite zone de transit étant reliée à la surface par une conduite de production et en ce que lesdits drains subhorizontaux passent dans ladite formation pour rejoindre ladite zone de transit.

Description

La presente invention concerne une methode et un système de production par puits central et drains de collecte, elle prevoit l'injection d'un agent de déplacement ou agent déplaçant dans le reservoir, à partir du puits central, afin d'ameliorer la récuperation La présente invention s'appl;que à la production d'effluents pétroliers contenus dans des formations geologiques.

Dans les systèmes de production antérieurs les effluents contenus dans les réservoirs d'hydrocarbures sont produits par l'intermediaire des drains subhorizontaux, situés entièrement dans le réservoir, charges de collecter les hydrocarbures vers une fosse situee à la base d'un puits central vertical. Par drains subhorizontaux on entend des drains dont l'inclinaison approche 90 mais sans réellement l'atteindre.
L'art anterieur peut etre illustre par le brevet américain US-A-3.368.508.

La productivité de ce système peut etre limitee par la faible mobilité
des huiles, dans le cas d'huiles lourdes qui ont de fortes viscosites.
Cette mobilite peut cependant être augmentée par réchauffage par injection continue de vapeur.
2 --Dans le but d'ameliorer la productivite du système, on propose dans la présente invention de balayer le reservoir en injectant un fluide dans le puits central vertical qui devra etre equipe de telle sorte qu'il puisse à la fois servir d'injecteur et de producteur.

Les avantages de ce nouveau système sont de permettre :

- l'exploitation d'une gamme plus etendue de reservoirs, en particulier ceux renfermant une huile de moindre viscosité, - la mise à profit du phenomène de ségregation dans le reservoir de fluides de~densités très différentes par injection de gaz ou de vapeur permettant de former une ombrelle de gaz au toit du réservoir, sans percee prematuree aux drains, etant donné la forte inclinaison de ceux-ci, cette inclina;son étant proche de l'horizontale, - l'amélioration du balayage volumetrique, - de distinguer la production de chaque dra;n et de remédier aux problèmes d'hetérogenéités locales du réservoir en recherchant une solut;on adéquate dans le drain concerne, - de disposer d'une seule source d';nject;on situee près du centre de production, - de diminuer les pertes de fluides injectes en dehors de l'aire couverte par le système~

Selon la presente invention, le puits central vertical n'est pas seulement utilisé pour acheminer vers la surface la production collectee par les drains subhorizontaux (à tres grande deviation proche de 90), mais il est equipé d'une complétion particulière, afin de permettre également l'injection d'un fluide dans le reservoir.

~;

D'une mani~re gén~rale la présente invention concerne une méthode de production d'un effluent contenu dans une formation géologique formant un réservoir pour ledit effluent, utilisant un puits central, des drains subhorizontaux ainsi qu'un agent déplaçant, ladite formation g~ologique surmontant une autre formation géologique sensiblement imperméa~le audit effluent, l'~nterface entre lesdites formations géologiques étant qualifiée de mur dudit réservoir. Cette méthode se caractérise en ce que:
lo - les drains subhorizontaux sont forés à partir de la surface et rejoignent une partie inférieure du puits central, ces drains comportant au moins une partie subhorizontale dans ledit réservoir;
- on injecte dans ladite formation ledit agent dépla~cant à partir dudit puits central, ledit agent déplacant provoquant la migration de l'effluent à produire;
et - on draine l'effluent dont la migration a été
provoquée par lesdits drains subhorizontaux vers une partie inférieure du puits central où il transite et à partir de la~uelle il est produit vers la surface.

Selon la présente invention on pourra recueillir ledit effluent à produire par des drains subhorizontaux situés tout autour dudit puits central.

Selon la présente invention on pourra drainer ledit effluent à produire dans ladite partie inférieure jusqu'à un niveau inférieur audit mur du réservoir.
La présente invention concerne également un système de production d'un effluent contenu dans une formation géologique comportant un puits central et des drains 3a subhorizontaux. Ce syst~me se caractérise en ce que ledit puits principal comporte une zone perforée au niveau de ladite formation géologique, un conduit d'injection reliant ladite zone perforée ~ une source d'injection d'un produit S déplaçant, une zone de transit isolée de la zone perforée et située en-dessous de ladite zone perforée, ladite zone de transit ~tant reliée ~ la surface par une conduite de production et en ce que lesdits drains subhorizontaux sont forés à partir de la surface et pénètrent dans ladite formation pour rejoindre ladite zone de transit.

Le syst~me de production selon l'invention pourra comporter un tube situe dans ledit puits constituant le conduit de production en ce que le conduit d'injection est constitué de l'espace annulaire délimité
par ledit puits principal et ledit tube et en ce qu'il comporte un bouchon qui isole la zone perforee de la zone de transit.

Ce tube pourra traverser ledit bouchon.

Le conduit de production pourra comporter une pompe située à son extremité inférieure dans la zone de transit et le tube formant ledit conduit de production pourra coulisser dans ledit bouchon.

La zone de transit pourra posséder une section droite plus grande que la section droite de la partie supérieure du puits central, formant ainsi une fosse de collecte de l'effluent produit.

Le système selon l'invention pourra être avantageusement appliqué au cas où ladite formation geologique surmonte une autre formation geologique imperméable à l'effluent à produire. Dans cette application ladite zone de collecte pourra être situee au moins partiellement dans ladite formation impermeable et lesdit drains subhorizontaux pourront rejoindre ladite zone de transit en penetrant dans ladite formation imperméable après avoir traverse la formation productrice.

La présente invention sera mieux comprise et ses avantages apparaitront plus clairement à la description qui suit d'un exemple particulier illustre par la figure ci-annexee représentant l'exploitation d'une formation géologique renfermant un effluent petrolier.
Selon l'exemple considere, un puits central vertical 1 est fore jusqu'au mur 2 d'un réservoir 13, puis tube et cimenté. Ainsi le tubage 3 empêche tout ecoulement de fluides du reservoir dans le puits.

. ~

1 31 72 1 ~

On entend par mur du reservoir la partie inferieure de la formation geoLogique contenant l'effluent pétrolier et par toit du réservoir la limite supérieure de cette formation géologique.

Le forage est ensuite poursuivi en plus grand diamètre à l'aide d'un élargisseur dans la couche 4 située sous le reservoir, afin de realiser une fosse 5 destinée à recevoir les fluides collectés par des drains subhorizontaux 6. Cette fosse sera isolée du reste du trou à
l'aide d'un bouchon étanche 7 du type genéralement designé par le terme anglo-saxon de "packer", permettant le passage d'un conduit 8 servant à remonter la production des fluides collectes vers la surface à l'aide d'un dispositif de pompage 9. Le bouchon etanche 7 pourra etre équipe d'un joint coulissant permettant un mouvement vertical du conduit tout en assurant une parfaite etanchéite. Le conduit 8 pourra comporter plusieurs éléments de conduite raccordes les uns au bout des autres Le dispositif de collecte sera acheve par le forage de drains subhorizontaux 6, depuis la surface jusqu'a la fosse de collecte 5, chacun de ces drains recoupant le mur Z du réservoir en un point 10 dont la distance au puits central, fonction de l'inclinaison du drain, sera un paramètre important du système puisque toute la production, de fluides en place ou d-e fluide injecte, sortira du reservoir en ce point. Le débit de production du système sera choisi de telle façon Z5 que le n;veau liquide dans la fosse soit toujours en-dessous de la côte du mur du réservoir pour permettre l'evacuation des fluides collectes par les drains au droit du reservoir.

L'injection du fluide destine à mobiliser et a déplacer les fluides en place se fera dans le reservoir 13 par l'intermediaire de perforations 11 realisees de manière classique dans le tubage 3 du puits central 1.
La communication pourra etre amélioree par acidification et stimulation du réservoir au niveau des perforations. La cote de ces perforations 11 pourra etre choisie après simulation à l'aide de 1 3 1 72 1 ~

programmes numeriques aptes a representer les ecoulements mis en jeu afin d'obtenir le meilleur balayage volumé.rique du réservoir par les fluides injectes (eau chaude, vapeur, C02, gaz, mousse, ...) jusqu'a la pénetration dans les drains. Les paramètres a prendre en compte sont en outre l'épaisseur du réservoir, la viscosité de l'huile en place, l'angle des drains par rapport à l'horizontale, les points de sortie du réservoir de chaque drain, le debit d'injection, le nombre de drains, ...

Dans le cas où le fluide injecté est plus leger que l'huile en place, on profitera de l'effet de ségrégation par gravité lequel permet d'obtenir une forme d'ombrelle pour l'interface entre l'agent de deplacement et l'effluent à produire. Au cours du temps, cette forme d'ombrelle se developpera lateralement autour du puits central. Les paramètres énoncés ci-dessus pourront alors etre calcules de telle sorte que la limite atteinte par l'ombrelle soit pratiquement parallèle aux drains subhorizontaux dans les plans respectifs de chacun d'eux. Ainsi, l'huile sera déplacée vers les drains de façon uniforme.
Dans la phase initiale de production, comme pour le système propose antérieurement, il sera bon, dans le cas de reservoirs d'huiles lourdes, de proceder à une circulation continue de vapeur dans les drains pour améliorer l'ecoulement des fluides par diminution de la viscosité.

Ainsi selon la presente invention l'agent de déplacement ou agent déplaçant 15 est introduit dans la formation productrice 13 à partir de l'espace annulaire 16 delimité par le tubage 3 et le conduit 8 qui est situé dans ce tubage 3 en transitant par les perforations 11 pratiquées sur ce meme tubage.

L'agent deplaçant va diffuser dans la formation productrice 13 en provoquant la migration de l'effluent petrolier vers les drains 1 3 1 72 1 ~

collecteurs ~ qui sont perforés sur la portion de leur longueur située dans la formation productrice 13.

Le drain 6 collecte l'effluent petrolier et le deverse dans la fosse 5 a partir de laquelle il est produit.

Bien entendu, pour une bonne efficacite de la methode selon la présente invention, il est necessaire de disposer plusieurs drains de collecte situes tout autour du puits central vertical.

Claims (16)

1. Méthode de production d'un effluent contenu dans une formation géologique formant un réservoir pour ledit effluent, en utilisant un puits central, des drains subhorizontaux ainsi qu'un agent déplaçant, ladite formation géologique surmontant une autre formation géologique sensiblement imperméable audit effluent, l'interface entre lesdites formations géologiques étant qualifiée de mur dudit réservoir, caractérisée en ce que:
- lesdits drains sont forés à partir de la surface et rejoignent une partie inférieure du puits central;
- ces drains comportant au moins une partie subhorizontale dans ledit réservoir on injecte dans ladite formation ledit agent déplaçant à partir dudit puits central, ledit agent déplaçant provoquant la migration de l'effluent à produire; et - on draine l'effluent dont la migration a été
provoquée par lesdits drains subhorizontaux vers la partie inférieure du puits central où il transite et à partir de laquelle il est produit vers la surface.
2. Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'on recueille ledit effluent à produire par des drains subhorizontaux situés tout autour dudit puits central.
3. Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'on draine ledit effluent à produire dans ladite partie inférieure jusqu'à un niveau inférieur audit mur du réservoir.
4. Système de production d'un effluent contenu dans une formation géologique comportant un puits central et des drains subhorizontaux, caractérisé en ce que ledit puits principal comporte une zone perforée au niveau de ladite formation géologique, un conduit d'injection reliant ladite zone perforée à une source d'injection d'un produit déplaçant, une zone de transit isolée de la zone perforée et située en-dessous de ladite zone perforée, ladite zone de transit étant reliée à la surface par une conduite de production et en ce que lesdits drains subhorizontaux, sont forés à partir de la surface et pénètrent dans ladite formation pour rejoindre ladite zone de transit.
5. - Système de production selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte un tube situé dans ledit puits constituant le conduit de production en ce que le conduit d'injection est constitué de l'espace annulaire délimité par ledit puits principal et ledit tube et en ce qu'il comporte un bouchon qui isole la zone perforée de la zone de transit.
6. - Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit tube traverse ledit bouchon.
7. - Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit conduit de production comporte une pompe située à son extrémité inférieure dans la zone de transit et en ce que ledit tube formant ledit conduit de production peut coulisser dans ledit bouchon.
8. - Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit conduit de production comporte une pompe située à l'extrémité inférieure dudit conduit de production, dans la zone de transit.
9. - Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que la zone de transit possède une section droite plus grande que la section droite de la partie supérieure du puits principal, formant ainsi une fosse de collecte de l'effluent produit.
10. Système selon la revendication 4, 5, 6, 7, 8 ou 9, appliquée au cas où ladite formation géologique contenant l'effluent surmonte une autre formation géologique imperméable à l'effluent à produire, caractérisé en ce que ladite zone de transit est située au moins partiellement dans ladite formation imperméable et en ce que lesdits drains subhorizontaux rejoignent ladite zone de transit en pénétrant dans ladite formation imperméable après avoir traverse ladite formation géologique contenant l'effluent.
11. Système de production selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce qu'il comporte un tube situé dans ledit puits constituant le conduit de production, en ce que le conduit d'injection est constitué de l'espace annulaire délimité par ledit puits principal et ledit tube et en ce qu'il comporte un bouchon qui isole la zone perforée de la zone de transit.
12. Système selon la revendication 11, caractérisé en ce que ledit tube traverse ledit bouchon.
13. Système selon la revendication 12, caractérisé en ce que ledit conduit de production comporte une pompe située à son extrémité inférieure dans la zone de transit et en ce que ledit tube formant ledit conduit de production peut coulisser dans ledit bouchon.
14. Système selon la revendication 11, appliquée au cas où ladite formation géologique contenant l'effluent surmonte une autre formation géologique imperméable à
l'effluent à produire, caractérisé en ce que ladite zone de transit est située au moins partiellement dans ladite formation imperméable et en ce que lesdits drains subhorizontaux rejoignent ladite zone de transit en pénétrant dans ladite formation imperméable après avoir traversé ladite formation géologique contenant l'effluent.
15. Système selon la revendication 12, appliquée au cas où ladite formation géologique contenant l'effluent surmonte une autre formation géologique imperméable à
l'effluent à produire, caractérisé en ce que ladite zone de transit est située au moins partiellement dans ladite formation imperméable et en ce que lesdits drains subhorizontaux rejoignent ladite zone de transit en pénétrant dans ladite formation imperméable après avoir traverse ladite formation géologique contenant l'effluent.
16. Système selon la revendication 13, appliquée au cas où ladite formation géologique contenant l'effluent surmonte une autre formation géologique imperméable à
l'effluent à produire, caractérisé en ce que ladite zone de transit est située au moins partiellement dans ladite formation imperméable et en ce que lesdits drains subhorizontaux rejoignent ladite zone de transit en pénétrant dans ladite formation imperméable après avoir traversé ladite formation géologique contenant l'effluent.
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