CA2054818C - Methode pour favoriser l'injection de fluides dans un puits de production - Google Patents

Methode pour favoriser l'injection de fluides dans un puits de production Download PDF

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Abstract

Dans un drain pourvu d'un casing perforé, on injecte un fluide sous pression en différents emplacements par une modification sélective de la position des points d'injection par rapport à ces emplacements au moyen d'un tube. On fait varier la position des orifices d'injection et/ou leur aire, par ouverture sélective de vannes ou par déplacement d'un tube d'injection. On peut également faire varier la densité de perforations du casing et/ou du tube d'injection. On réalise un balayage du réservoir traversé par le drain en injectant par exemple un fluide gazeux chaud tel que de la vapeur d'eau sous pression et on choisit par exemple la densité de perforations d'un tube pour que la quantité de chaleur transférée à la formation soit sensiblement constante le long du drain. Application au balayage d'un réservoir pétrolifère par exemple.

Description

~~~~:P.
_1_ La présente invention porte sur une méthode pour favoriser la récupération d'effluents dans une zone de production non éruptive traversée par au moins un puits ou drain dévié, telle qu'une zone pétrolifère. On désigne pas puits dévié tout puits dont une partie au moins est sensiblement horizontale ou peu inclinée par rapport à
l'horizontale.
Un des intérêts des puits déviés est de permettre un meilleur balayage des effluents pétroliers Gantenus dans les formations traversées et donc d'améliorer la récupération. Les mécanismes de balayage mis en oeuvre peuvent être naturels ou artificiels. Dans le premier cas, la pression nécessaire au balayage est fournie par uni couche aquifére sous-jacente ou latérale, un volume d'effluents gazeux surmontant la zone pétrolifère ou gas cap etc. Dans le deûxième cas, on peut injecter de l°eau, de'la vapeur ou du gaz ou bien encore descendre dans le puits des moyens de pompage:
La récupération optimale, pour un mécanisme de balayage donné, est obtenue quand lè front de balaffage se déplace parallèlement au drain dévié, La régularité du front' de balayage' est parois difficile à conserver en raison d'hétërogénéités du réservoir, tetle~
que des fractures ou chenaux etc, des modïfications de la géométrie du drain ou encore de perturbations liées aux écoulements dans le drain telles que des pertes de charge quand on active la production par pompage, des perdes thermiques quand la stimulation s°effectue par un fluide gazeux chaud etc.
On sait l'influence de La température sur la viscosité
dynamique, la masse volumique des fluides en place dans un gisement ainsi °que sur les phénomènes sux interfaces, ~t l'amélioration de la ~~~j~~3.~
production procuré par L'injection d°un fluide gazeux chaud dans un drain foré au travers d'une couche productrice pourvu de perforations latérales réparties de 'façon régulière et son efficacité est liée à ta quantité de vapeur pénêtrant dans ta formation.
On observe que la répartition des débits calorifiques te long du drain n°est pas linéaïre.
En effet, lors des premières heures d'injection, le réservoir, initialement à une température très inférieure à la température de la vapeur, est non seulement chauffé par la chaleur Latente et une partie de la chaleur sensible de la vapeur condensêe qui a pénétré dans les zones du réservoir proches du drain, mais également par Ces pertes thermiques essentiellement par conductiono du drain vers le réservoir. La qualité de ta vapeur décroît, en conséquence, depuis l'entrée tout au long du drain.
Au bout de plusieurs heures ou jours d'injection suivant te débit de vapeur injecté, la quantité cumulée de vapeur qui a pénétré
dans te réservoir a considérablement élevé la température des zones proches du drain, et les pertes thermiques par conduction du drain vers te réservoir sont beaucoup moins importantes qu'en début d'injection. La quàlité de la vapeur dans te drain croît donc avec te temps, mais celle°ci reste faiblement décroissante te long du drain:
Lors d'un balayage par la vapeur entre deux drains horizontaux ou subhorizontaux, les débits de vapeur injectables peuvent être trés faibles, si faibles que la vapeur en bout du drain peut ëtre complètement condensée durant une grande partie de l'opération de balayage. Le volume occupé par t°eau chaude étant négligeable par rapport à celui occupé par ta vapeur, non seulement le réservoir est chauffé de façon inhomogène mais te front de balayage est irrégulier et ta récupération de l'huile en place dans la région située entre les deux drains n'est pas optimisée.
La méthcide selon l'invention permet de doser l'application d'un fluide sous pression que l°on ïnjecté dans une zone de production traversée par au moins un drain dévié dans lequel est descendu un tube dont la partie inférieure est pourvue d'au moins un orifice d'injection communiquant avec le drain, de façon à favoriser la récupération d'effluents. Elle comporte L'utilisation d'un moyen d'injection par le tube d'un fluide sous pression et elle est caractérisée en ce que l'on fait varier sélectivement la pression de fluide appliqué à la formation en tout emplacement déterminé du drain, par une modification sélective appropriée de la distance entre ledit emplacement et au moins un orifice d'injection du fluide dans le drain et/ou de l'aire d'injection du fluide dans le drain.
Suivant un mode préférentiel on dose la pression du fluide appliqué à la formation simultanément en une pluralité
d'emplacements d'une partie du drain, en utilisant un tube pourvu d'une répartition d'orifices d'injection telle que la pression effective du fluide en tous ces emplacements est sensiblement la mëme.
On obtient la pression appropriée en tout emplacement, déterminé en utilisant par exemple un tube pourvu d'au moins un orifice d'injection et en faisant varier la longueur du trajet entre ledit emplacement et un orifice du tube et/ou La section dudit orifice.
A cet effet, le tube peut encore être pourvu d'une pluralité d'orifices répartis sur une partie de sa longueur et de moyens pour faire varier la section d'une partie au moins des orifices, la méthode comportant dans ce cas, la sélection d'au moins un desdits orifices dont la distance audit emplacement et/ou la section sont choisies pour obtenir audit emplacement une perte de charge déterminée.
La méthode peut encore être mise en oeuvre en utilisant un tube pourvu de perforations réparties sur une partie au moins de sa longueur de façon que la quantité de fluide injectée par unité de longueur soit sensiblement La même en tout point du puits.
Le fluide est par exemple de la vapeur d'eau sous pression.
Suivant un mode de réalisation, on injecte par exemple un fluide chaud et l'on utilise un tube d'injection pourvu de perforations latérales telles que le débit de fluide injecté croisse au fur et à mesure que l'on s'éloigne du début de la zone d'injection.

~, ~ G~: c:~ ..~

Le tube d'injection est pourvu par exemple de perforations latérales telles que la quantité de chaleur transférée par injection à
la formation soit sensiblement constante le long du drain.
Avec le dosage de L'effet obtenu par déplacement des points d'injection relativement aux différents emplacements le long du drain ou par variation des aires d'application, on arrive à adapter l'intensité du balayage par la vapeur, en 'fonction de la configuration de la zone de production etlou du drain qui le traverse, et ceci sur toute une portion du drain simultanément.
1~ 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 schématiquement une partie d'un drain de production où est installé un équipement d'injection;
- la Fig.2 montre la variation de la pression d'injection de fluïde le long du drain quand le tube d'injection comporte une seule ouverture à son extrémité;
- la Fig.3 montre un premier mode de mise en oeuvre de la .méthode où
l'on utilise un moyen de régulation de l'injection permettant un balayage sélectif de la zone de production;
- la Fïg.4 montre un exemple dé la variation mieux régulée obtenue avec le moyen de régulation de la Fig:3; et - la Fig.S montre schématiquement un autre moyen, d'injection sélectif dans une zone du sous-sol.
La méthode concerne l'injection d'un fluide sous pression et notamment d'un fluide chaud permettant d'obtenir un balayage contrôlé d°une zone de production. La zone 1 est traversée (Fig.1) par un puïts ou drain dévié 2 donfi la partie inférieure est horizontale ou 3d à faible inclinaison par rapport à l'horizontale. Le puits est en général pourvu d'un tube de cuvelage ou casing perforé 3 dans sa partie qui traversa la zone de production. Un tube d'injection 4 est descendu jusque dans la zone à activer et connecté en surface à un système d°injection de fluide S fFig:S). La pression d'injectian p ~~~~~.8 _ 5 _ créée est maximale au voisinage de l'extrémité inférieure 5 du tube 4 (Fig.2) et, du fait des pertes de charge, elle diminue rapidement avec l'éloignement d (Fig.2), si bien que la pression d'aspiration devient vite insuffisante pour obtenir un balayage correct de ta zone de production.
IL est souvent difficile dans la pratique d'augmenter la pression à la sortie inférieure du tube de manière à obtenir une pression suffisante en tous points de la zone à balayer soit pour des raisons liés à l'installation d'injection soit du fait de la structure de la zone balayée. Cela étant, on vérifie souvent qu'une telle augmentation de pression n'âméliore pas de façon sensible la qualité
du balayage.
Un premier mode de réalisation de !a méthode consiste à
positionner l'extrémité inférieure du tube 4 débouchant dans la zone de production à un emplacement optimal, de manière qu°en tout emplacement du drain, on obtienne une pression suffisante pour un bon balayage de la zone. Cet effet est obtenu de façon plus efficace si, au cours du temps, on déplace l'extrémité inférieure du tube 4. Avec ce mode de mise en oeuvre, on joue sur la position relative des emplacements du drain par rapport à l°ouverture d'injéction:
Un deuxième mode de réalisation de la méthode consiste à
utiliser un tube 4 dont la partie traversant la zone de production est pourvue d'une pluralité d'ouvertures 6 (Fig:3) à ouverture sélective.
On peut wtiliser par exemple un tube pourvu d'ouvertures latérales qui peuvent être masquées et démasquées à volonté par action sur des vannes 7 telles que des vannes à chemïse coulissante comme il est décrit dans la demande de brevet publiée FR 2 626 614. Par un coulissement de !a chemise, on peut découvrir !es ouvertures b soit partiellement (vanne 7A) soit en totalité Cvanne 7B). Avec un tube à
ouvertures multiples, l'°ouverture sélective d'une des vannes a pour effet d'accroïtre localement la pression du fluide dans l°ânnulaire (Fig.4) et de régulariser Le balayage au voisinage de !a nouvelCe ouverture.

_b_ Pour obtenir en un emplacernent du draïn une certaine pression de fluide, on peut jouer sur deux facteurs influant sur la perte de charge obtenue. Le premier est la distance séparant cet emplacement de l'ouverture d'injection S, 6 et l'an peut choisir celle des ouvertures latérales du 'tube qui est à la distance convenable. Le deuxième facteur est l'aire d'injectïon et l'on peut la modifier en ouvrant plus ou moins une des vannes 7 et/ou en modïfiant le nombre de vannes ouvertes.
On peut aussi combiner les deux modes de réalisation en déplaçant plus ou moins le long du drain un tube pourvu d'ouvertures commandées.
Pour la mise en oeuvre d'une application préférée de la méthode selon l'invention, qui permet de favoriser le balayage d°une zone productrice, le fluide injecté sous pression est un gaz chaud, permettant, d'obtenir une stimulation de production régularisée. On utilise de préférence de la vapeur d'eau qui peut transporter une grande quantité de chaleur par unité de masse.
Pour homogénéiser le balayage par la vapeur le long du drain 2, et constituer un front thermique se déplaçant parallèlement à
lui, on utilise avantageusement un tube d'injection 4 avec des perforations 8 sur une partie de sa longueur telles qu'on obtient des débits d'injection croissants au fur et à mesure que l'on s'éloigne du début de la zone d'injection de façon à transférer à la formation une quantité de chaleur sensiblement ëgale par unité de longueur de drain.
Les résultats sont particulièrement intéressants dans le cas de réservoirs peu perméables ou poreux ou contenant des huïles très visqueuses, pour lesquels les débits de vapeur injectables sont faibles et les temps d'injection sont courts lorsqu'ils sont stimulés.
Le débit d'injection croissant le long du drain peut s'obtenir e.n faisant croître le taux de perforations latérales du tube.
L'injection de débits de vapeur croissants le long du drain paraît dans ce cas indispensable non seulement d'un point de vue thermique mais aussi d'un point de vue mécanique afin d'assurer l°égalité des gradients de pression entre les lignes de puits.

al~~~~'~.
Ce mode de mise en oeuvre de la méthode est donc valable tant dans le cas de la stimulation d'un ou plusieurs puits horizontaux par injection de vapeur, que dans le cas d'un déplacement par la vapeur entre puits horizontaux, les taux de perforation du casing ou liner étant différents.
On ne sortirait pas du cadre de l'invention si on faisait croître le débit d'injection le long du drain en modifiant la répartition des perforations latérales 9 dans la paroi du casing 3.

Claims (10)

1) Méthode pour doser l'application d'un fluide sous pression que l'on injecte dans une zone de production traversée par au moins un drain dévié dans lequel est descendu un tube dont la partie inférieure est pourvue d'au moins un orifice d'injection communiquant avec le drain, de façon à favoriser la récupération d'effluents, la méthode comportant l'utilisation d'un moyen d'injection par le tube d'un fluide sous pression et étant caractérisée en ce que l'on fait varier sélectivement la pression de fluide appliqué à la formation en tout emplacement déterminé du drain, par une modification sélective appropriée de la distance entre ledit emplacement et au moins un orifice d'injection du fluide dans le drain et/ou de l'aire d'injection du fluide dans le drain.
2) Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'on dose la pression du fluide appliqué à la formation simultanément en une pluralité d'emplacements d'une partie du drain, en utilisant un tube pourvu d'une répartition d'orifices d'injection telle que la pression effective du fluide en tous ces emplacements soit sensiblement la même.
3) Méthode selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que pour obtenir une pression de fluide déterminée en tout emplacement, on utilise un tube pourvu d'au moins un orifice d'injection et on fait varier la longueur du trajet entre ledit emplacement et un orifice du tube et/ou la section dudit orifice.
4) Méthode selon la revendication 3, caractérisée en ce que le tube est pourvu d'une pluralité d'orifices répartis sur une partie de sa longueur et de moyens pour faire varier la section d'une partie au moins des orifices, la méthode comportant la sélection d'au moins un desdits orifices dont la distance audit emplacement et/ou la section sont choisies pour obtenir audit emplacement une perte de charge déterminée.
5) Méthode selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'on utilise un tube pourvu de perforations réparties sur une partie au moins de sa longueur de façon que la quantité de fluide injectée par unité de longueur soit sensiblement la même en tout point du puits.
6) Méthode selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le fluide est de la vapeur d'eau sous pression.
7) Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'on injecte un fluide chaud et l'on utilise un tube d'injection pourvu de perforations latérales telles que le débit de fluide injecté
croisse au fur et à mesure que l'on s'éloigne du début de la zone d'injection.
8) Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'on injecte un fluide chaud et l'on utilise un tube d'injection pourvu de perforations latérales telles que la quantité de chaleur transférée par injection à la formation soit sensiblement constante le long du drain.
9) Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'on injecte un fluide chaud et le drain est équipé d'un cuvelage pourvu de perforations latérales telles que le débit de fluide injecté
croisse au fur et à mesure que l'on s'éloigne du début de la zone d'injection.
10) Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'on injecte un fluide chaud et le drain est équipé d'un cuvelage pourvu de perforations latérales telles que la quantité de chaleur transférée par injection à la formation soit sensiblement constante le long du drain.
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