CA2006926C - Procede de simulation de production par essai pilote dans un gisement d'hydrocarbures - Google Patents

Procede de simulation de production par essai pilote dans un gisement d'hydrocarbures

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Abstract

L'invention concerne un procédé de simulation de production par essai pilote dans un gisement d'hydrocarbures contenus dans un réservoir à l'aide de puits d'injection et de production à drains horizontaux, lesdits drains réalisant au moins en partie une forme géométrique polygonale dans un plan du réservoir. Par le procédé de simulation : ~ on provoque un premier état, soit par une injection, soit par une production pour les drains placés à la périphérie de ladite forme géométrique, ~ on provoque un second état, opposé audit premier état, soit par une production, soit par une injection pour les drains placés à l'intérieur de ladite forme géométrique, ~ on règle les débits volumétriques de liquide injectés et produits de manière que la somme des débits des drains d'injection soit sensiblement égale à la somme des débits des drains de production.

Description

200~i~32~S

La presente invention concerne un procede de simulation de production par essai pilote dans un gisement d'hydrocarbures contenu dans un réservoir, ainsi qu'une disposition de forage de puits utilisée pour la mise en oeuvre d'un tel procede.
La production d'hydrocarbures contenus dans un reservoir à
partir d'un gisement entraine des investissements colossaux, aussi bien par l'importance du materiel que l'on doit utiliser que par la qualite du travaiL qui est necessaire à la mise en oeuvre de cette production. Aussi une fois la campagne de prospection geologique et géophysique achevée, on exécute sur le site susceptible de contenir des hydrocarbures des forages ou sondages d'exploration qui permettent d'etablir la nature des roches traversees, ainsi que la qualite des hydrocarbures se trouvant dans le reservoir. A la fin du forage d'exploration, il est possible de savoir si le reservoir contient effectivement de l'huile, mais il faut encore examiner si le gisement découvert est commercialement rentable. Il est necessaire d'effectuer des forages supplémentaires de confirmation, afin de delimiter la taille du gisement et d'estimer le volume de petrole imbibant la roche-réservoir.
Des methodes de recuperation assistee peuvent être alors mises en oeuvre. On injecte dans le reservoir par l'intermédiaire de puits d'injection un fluide visant à deplacer l'huile vers des puits de production où les effluents sont remontes en surface. Le fluide injecte peut être de la vapeur d'eau, du gaz, des produits chimiques ou tout autre fluide.
Afin d'evaluer sur champ l'efficacite d'un procéde donne de recuperation assistee pour ameliorer la production des hydrocarbures 200~i92~S

contenus dans le reservoir, on effectue des essais-pilotes qui consistent en une simulation de production sur une échelle réduite du gisement à l'aide de plusieurs puits. Les puits sont forés à des distances proches les uns des autres (par comparaison aux distances utilisées lors d'une veritable mise en production). Après sa réalisation, l'efficacité et la reussite d'un essai-pilote reposent sur son interprétation en vue d'etendre le procede de recuperation assistée à l'ensemble du reservo r d'hydrocarbures.
Les essais-pilotes sont effectués actuellement en considérant des dispositifs de puits verticaux, les plus courants étant les dispositifs à 4, 5 ou 7 puits (four, five ou seven spot pattern). Certains de ces puits verticaux sont utilises en tant que puits injecteurs, les autres en tant que puits producteurs.
Par un choix approprie des puits injecteurs dans le reseau des puits fores, on peut esperer pouvoir délimiter le perimètre de la zone d'ou provient l'huile produite et ainsi evaluer l'efficacité du procédé de récupération assistée mis en oeuvre, en comparant la production à l'huile en place initialement dans la zone d'extraction considérée.
Cependant, l'utilisation de puits verticaux pour realiser le confinement de la zone de l'essai-pilote necessite un debit d'injection nettement superieur au debit de production obtenu, donc l'injection de fluides en plus grande quantite que les fluides produits.
Un autre inconvenient des puits verticaux, qui est souvent prejudiciable à l'interpretation de l'essai-pilote après sa realisation, est que les puits verticaux traversent le réservoir sur une faible hauteur, de telle sorte que les mesures et les échantillons recueillis dans les puits ne permettent qu'une connaissance partielle, en quelques points du reservoir seulement.
Enfin, lorsque la récupération assistée s'effectue par des procédes chimiques, le débit important entraine des coûts prohibitifs 200~2~, notamment si les réservoirs sont minces et assez profonds.
La présente invention vise donc à pallier les inconvénients precités des actuels dispositifs d'essais-pilotes par l'obtention d'injection de fluide à des débits moindres, diminuant ainsi considerablement le coût de la mise en oeuvre.
L'idee-mère de la presente invention est d'utiliser les avantages des puits horizontaux, c'est-à-dire des puits ayant à partir de la surface une portion initiale pratiquement verticale suivie d'une portion courbe et d'une portion constituee par un drain sensiblement horizontal s'étendant dans le reservoir. La disposition des drains est realisée dans le reservoir, de manière a constituer une forme polygonale délimitant alors exactement la zone de l'essai d'où l'huile va etre extraite, certains drains etant utilisee pour l'injection alors que d'autres le seront pour la production, la somme des débits des drains injecteurs etant sensiblement egale à la somme des debits des drains producteurs.
La presente invention a donc pour objet un procede de simulation de production par essai pilote dans un gisement d'hydrocarbures contenus dans un reservoir à l'aide de puits d'injection par lesquels on injecte dans ledit réservoir un fluide visant a déplacer lesdits hydrocarbures vers des puits de production où les effluents sont remontes en surface, caracterise en ce que lesdits puits d'injection et de production etant des puits fores pratiquement verticalement à partir de la surface, prolonges par des drains sensiblement horizontaux à l'interieur dudit reservoir, lesdits drains horizontaux realisant, au moins en partie, une forme geometrique polygonale, dans un plan du reservoir;
- on provoque un premier etat, soit par une injection, soit par une production, pour les drains places à la peripherie de ladite forme geometrique, - on provoque un second état, oppose audit premier etat, soit par une injection, soit par une production, pour les drains places à
l'interieur de ladite forme geometrique, - on règle les debits volumetriques de liquide injectés et produits de ..

200~i92~

manière que la somme des debits des drains d'injection soit sensiblement égale a la somme des débits des drains de production.
Dans un mode de realisation preferentielle la forme géométrique est constituee par un rectangle dont les longueurs sont limitées par deux drains horizontaux parallèles, un troisième drain etant dispose parallèlement et sensible à egales distances des deux premiers. On excite alors les deux drains situés sur le perimètre en injection ou en production à un debit q/2 et on excite le drain médian en injection ou en production à un débit q.
Selon une première caractéristique particulière le fluide d'injection est constitue par de la vapeur d'eau.
Selon une seconde caractéristique particulière, le fluide d'injection est constitue par un produit chimique tel que notamment un polymère.
La presente invention englobe egalement ure disposition de forage de puits pour essai-pilote utilisée pour la mise en oeuvre du procede de simulation de production tel que precedemment décrit, caractérisée en ce que les drains horizontaux sont fores sensiblement à mi-hauteur entre le toit et la base du reservoir.
Avantageusement, trois drains horizontaux etant disposes en parallèle dans le reservoir, X designant la longueur horizontale d'un drain, Y designant la distance separant deux drains adjacents, H
désignant l'epaisseur du reservoir au plus egale à 10 m, les distances X et Y sont choisies de manière à ce que les equations Y ~5H et X ~4Y soient verifiees.
Enfin dans un mode de realisation prefére on applique la disposition de forage selon l'invention à un reservoir greseux de faible epaisseur, ne comportant pas de couche intercalaire imperméable continue entre les drains, et avec un gradient initial de pression 3û faible.
On decrira maintenant plus en detail une forme de realisation particuliere de l'invention qui en fera mieux comprendre les caracteristiques essentielles et les avantages, étant entendu toutefois que cette forme de réalisation est choisie à titre d'exemple 200~i32~, et qu'elle n'est nullement limitative. Sa description est illustree par les dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 represente la disposition des puits à drains horizontaux dans un gisement, - la figure 2 represente un premier mode de réalisation d'un essai-pilote dans un plan-coupe du reservoir, - la figure 3 représente un second mode de realisation d'un essai-pilote.
La figure 1 montre un dispositif de forage de puits pour essai-pilote comportant trois puits 3, 4, 5 dont la portion initiale 3a, 4a, 5a est pratiquement verticale à partir de la surface, prolonges par des drains 3b, 4b, 5b sensiblement horizontaux s'étendant dans le reservoir. Dans ce mode de realisation les drains 3b, 5b délimitent le perimètre d'un rectangle, le drain 4b place dans une direction parallèle médiane aux drains 3b, 5b. Ces trois drains horizontaux sont ouverts sur une longueur X dans le reservoir, approximativement à une distance horizontale Y les unes des autres.
L'épaisseur du reservoir est H. Le schema repond aux conditions suivantes Y ~5H et X ~4Y.
Le drain du milieu 4b est mis en production à un debit q.
Les drains exterieurs 3b, 5b delimitant le perimètre du rectangle sont simultanément mis en injection à un debit chacun egal à q/2, de telle sorte que les dehits volumetriques de liquide, consideres dans les conditions de gisement, injectes et produits sont egaux.
Ce système represente à la figure 2 par des flèches descendantes au-dessus des drains 3b, 5b pour symboliser une mise en injection et par une flèche montante pour le drain 4b pour une mise en production, permet d'effectuer des essais-pilotes efficaces de procedes de recuperation d'hydrocarbures dits "d'injection d'eau" et "chimique".
Un tel type de configuration apporte des avantages incontestables par rapport aux schemas utilisant des puits verticaux, notamment en ce que l'on peut considérer l'huile produite par le puits P provenant d'une zone mieux localisee situe entre les deux drains 3b, 200~2~

5b.
L'avantage des puits horizontaux sur les puits verticaux est également de traverser le réservoir sur de plus grandes longueurs et de permettre une meilleure caracterisation du reservoir à partir des mesures et des echantillons recueillis dans le puits principalement dans le plan des couches qui est, preferentiellement, celui de l'écoulement des fluides. Le reservoir etant ainsi mieux connu, l'interpretation de l'essai peut etre plus precise.
Une telle disposition implique donc un cout moins éleve, 1û notamment pour les reservoirs minces et assez profonds, d'une part grace au nombre moindre des puits, d'autre part grâce aux quantités moindres de fluides injectés, lorsqu'il s'agit de procédes chimiques.
Ce type de configuration s'applique de maniere preferentielle à des réservoirs d'hydrocarbures gréseux de faible épaisseur, moins de 10 m, ne comportant pas de couche intercalaire imperméable continue entre les puits et avec gradient de pression initial faible, ou nul.
La presente invention s'applique egalement dans une configuration présentee à la figure 3. Elle comporte trois drains horizontaux parallèles 6b, 7b, 8b disposes comme dans la realisation precédente et avec les memes conditions regissant les distances et les longueurs. La disposition est inversee. Le drain central 4b est destine à l'injection et les drains peripheriques 6b et 8b à la production. On realise une injection au debit q dans le drain central 7b. Dans le cas d'une presence d'huiles visqueuses sans presence d'eau mobile dans le reservoir avant l'essai-pilote et avec faible mobilité
(moins de 1 m D/cP), on peut realiser dans une telle configuration, une injection thermique en produisant les puits 6b, 8b au maximum, sans depasser toutefois le débit q/2 pour chacun d'entre eux.
La configuration en dispositif inverse peut aussi etre envisagee dans le cadre des récuperations mises en oeuvre dans les conditions tertiaires, c'est-a-dire après balayage des gisements par l'eau lorsque le pourcentage en eau dans les puits est très elevé. Le d~ebit des puits 6b, 8b doit etre egal à q/2.

200t~i~2~

La presente invention s'applique de manière tout aussi valable dans le cas où les drains sensiblement horizontaux realisent une forme geométrique polygonale dans un plan du réservoir et non plus un simple rectangle comme precédemment.
Il suffira alors de provoquer pour certains des drains un premier etat soit en injection, soit en production, les autres drains etant alors places dans un second etat (injecteur ou producteur) opposé audit premier etat, et regler ensuite les debits volumetriques de liquide injectés et produits, de maniere que la somme des debits des drains d'injection soit sensiblement égale à la somme des débits des drains de production.
Naturellement, l'invention n'est en rien limitée par les particularites qui ont été specifiees dans ce qui précède ou par les details du mode de realisation particulier choisi pour illustrer l'invention. Toutes sortes de variantes peuvent être apportees à la réalisation particuliere qui a eté décrite à titre d'exemple et à ses éléments constitutifs sans sortir pour autant du cadre de l'invention.

Claims (7)

1. - Procédé de simulation de production par essai-pilote dans un gisement d'hydrocarbures contenus dans un réservoir à l'aide de puits d'injection par lesquels on injecte dans ledit réservoir un fluide visant à déplacer lesdits hydrocarbures vers des puits de production où les effluents sont remontes en surface, caractérise en ce que lesdits puits d'injection et de production étant des puits fores pratiquement verticalement à partir de la surface, prolongés par des drains sensiblement horizontaux à l'intérieur dudit réservoir, lesdits drains horizontaux réalisant, au moins en partie, une forme géométrique polygonale dans un plan du réservoir;
- on provoque un premier état, soit par une injection, soit par une production, pour les drains places à la périphérie de ladite forme géométrique - on provoque un second état, oppose audit premier état, soit par une injection, soit par une production, pour les drains places à
l'intérieur de ladite forme géométrique on règle les débits volumétriques de liquide injectes et produits de manière que la somme des débits des drains d'injection soit sensiblement égale a la somme des débits des drains de production.
2. - Procédé de simulation de production par essai pilote selon la revendication 1, caractérise en ce que ladite forme géométrique étant constituée par un rectangle dont les longueurs sont limitées par deux drains horizontaux parallèles, un troisième drain étant dispose parallèlement aux deux premiers sur une longueur médiane, on excite les deux drains périphériques en injection ou en production à un débit q/2 et on excite le drain médian en injection ou en production à un débit q.
3. - Procédé de simulation de production par essai-pilote selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le fluide d'injection est constitué par de la vapeur d'eau.
4. - Procédé de simulation de production par essai-pilote selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le fluide d'injection est constitué par un produit chimique tel que notamment un polymère.
5. - Disposition de forage de puits pour essai-pilote utilisée pour la mise en oeuvre du procédé de simulation de production selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les drains horizontaux sont forés sensiblement à mi-hauteur entre le toit et la base du réservoir.
6. - Disposition de forage selon la revendication 5, caractérisée en ce que trois drains horizontaux sont disposés en parallèle dans le réservoir et en ce que X désignant la longueur horizontale d'un drain; Y désignant la distance séparant deux drains adjacents, H désignant l'épaisseur du réservoir au plus égale à 10 m, les distances X et Y sont choisies de manière à ce que les équations Y ~ 5H et X ~ 4Y soient vérifiées.
7. - Disposition de forage selon la revendication 6, appliquée à un réservoir gréseux de faible épaisseur, ne comportant pas de couche intercalaire imperméable continue entre les drains et avec un faible gradient initial de pression.
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