CA2067848A1 - Methode pour stimuler par un fluide chaud une zone productrice d'effluents adjacente a une zone aquifere - Google Patents

Abstract

: Dans une zone productrice surmontant un aquifère, que l'on veut stimuler par injection d'un fluide chaud tel que de la vapeur par exemple, on fore un drain de soutirage proche de l'interface avec l'aquifère et un drain d'injection dévié (horizontal par exemple) dans la partie plus proche du toit de la formation. On injecte alors dans la formation du fluide chaud pour balayer la formation et drainer les effluents par gravité, et on utilise la pression de l'eau sous-jacente qui a pour effet de permettre un drainage plus efficace des effluents y compris ceux qui, par la stimulation, se trouvent piégés dans l'aquifère. Application à la stimulation de formations pétrolifères.

Description

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L'invention concerne une méthode pour la m;se en production stimulee dlune zone souterraine contenant un effluent et adjacente à
une zone aquifère sous pression.
La méthode selon l'invention s'applique particulièrement à
la mise en production par un drain devié d'une zone petrolifère recelant des effluents pétroliers denses et peu mob;les que l'on cherche à deplacer par ;nject;on dans la format;on d'un fluide chaud au moyen d'un autre drain devié.
On désigne par drain dévie, tout drain dont la partie traversant la formation m;se en product;on est hor;zontale ou du moins très ;nclinée par rapport à la vert;cale.
On sa;t que dans les gisements où existe initialement une frontière ou ;nterface horizontaLe entre une zone productr;ce et une zone aqu;fère sous pression, il se produ;t lors du soutirage par un puits proche de celle-ci, une déformation de llinterface (effet de cane ou d'arete). S; la dépress;on dynamique créée par l'ecoulement est suffisante, ;l peut se produ;re une percée de l'eau dans le drain producteur qu; v;ent se mêler ~ l'effluent recherche. On est condu;t de ce fait a eloigner le drain de production le plus possible de l'interface pour eviter un afflux d'eau.
Par le brevet français FR 2 555 247 on connait une methode pour diminuer l'appel dans un drain qui canalise un effluent petrolier, d'un autre fluide indésirable issu d'une zone adjacente sous l'effet du gradient de pression engendré par le soutirage. Ceci est realisé en perçant dans la zone de production, un prem;er drain dévié et au moins un deuxième drain plus proche que le premier de l'interface avec la zone adjacente. Une partle du deux;ème drain peut .

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-2~678~8 être sur l'interface ou même dans cette zone adjacente. On fa;t produire les deux drains et, de cette façon, le fluide ;ndesirable appele par le soutirage effectue dans le premier drain~ est capte pr;ncipalement par le deuxième dra;n. La percée du flu;de ;ndes;rable S dans le prem;er drain est ainsi grandement diminu~e.
Une des techniques ut;lisées pour assister la production d'effluents petroliers peu mobiles consiste essentiellement a injecter de la vapeur dans la formation pour accroitre la mobilite des effluents immobilises dans les pores. Differentes 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.
Le balayage a la vapeur peut être réalise par exernple entre deux drains lateralement decalés l'un par rapport à l'autre. Dans le brevet US 4 574 884 par exemple, est décrite une methode comportant le forage de deux drains horizontaux sensibLement dans le même plan horizontal et lateralement decales llun par rapport à l'autre. Après avoir etabli des voies de transmission ou communication de pression de fluide entre les deux puits, on cree tpar combustion), de la vapeur dans le prem;er drain de manière à balayer la formation et l'on collecte par l'autre drain les effluents deplacés.
Le balayage a la vapeur peut encore s'effectuer entre deux drains décales 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 sens;blement dans un même plan vertical et à une certaine distance l'un de l'autre et le drainage de la formation par gravité, ass;sté par de la vapeur injectee par le dra;n super;eur. Au prealable, une commun;cation thermique est etablie entre les deux drains par de la vapeur injectee à une pression suffisante pour provoquer une fracturation de la formation entre les deux drains. L'huile deplacée par le balayage à la vapeur, est collectee par le drain inferieur. Cette methode vise a la récupération d'huiles immobiles.
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2~78~8 La methode selon l';nvention conv;ent pour stimuler la product;on d'un effluent contenu dans une formation souterraine adjacente à une zone aquifère sous pression. Elle comporte en comb;naison :
S - le percement d'au moins un premier drain dev;é dans la formation au vo;sinage de l'inter-face entre elle et ladite zone aquifère;
- le percement d'au moins un deux;ème dra;n dévie traversant ladite formation, le deuxieme dra;n étant localise par rapport au prem;er drain de façon à permettre un draînage de l'effluent par gravi-te;
1~ - l'injection d'un fluide chaud dans La format;on ~ar le deuxième drain, à une pression supérieure a celle regnant dans la zone aquifère mais inférieure à la pression de fracturation des roches dans la formation, de manière a creer un volume de fluide chaud en expansion et un deplacement vers le premier drain par gravite des effluents rendus mobiles par action du fluide chaud; et - le soutirage de fluides hors de la formation par le prem;er drain avec un débit comparable au debit d'injection du fluide chaud, le deplacement de l'interface entre la formation et la zone aqu;fère intervenant pour un meilleur drainage des effluents fluidifiés par act;on du flu;de chaud vers le premier drain~
La methode peu~ comporter en outre le percement d';au moins un troisième drain ecarte latéralement par rapport au deuxieme drain et le soutirage par celui-ci;d'effluents de la formation déplaces~par injection du fluide chaud.
Le fluide chaud injecte dans la formation peut être de la vapeur d'eau par exemple ou bien un gaz.
Le fluide chaud peut être injecte depuis la surface, ou bien encore produit in situ.
Comme on le verra de façon plus détaillee 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 rédu;re l'effet du cône d'eau du fa;t de leur v;scosité;
- de ramener vers le drain de soutirage une partle de ces effluents :
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arrêtes par la zone aquifère au fur et à mesure de leur fluidificat;on par le fluide chaud; et - de draîner des parties de la formation proches de la zone aquifère qu; autrement, du fa;t de l'effet d'arête ou de cône qui se produ;t au sout;rage, ne seraient pratiquement pas balayées par le fluide chaud.
D'autres caractéristiques et avantages de la methode selon l'invent;on apparaîtront mieux a la lecture de la description c;-après de modes de realisat;on decrits à t;tre d'exemples non limitat;fs, en se referant aux dessins annexés où :
la Fig.1 montre la disposition dlun premier drain d'injection de vapeur et d'un deuxième dra;n de soutirage proche dlune zone aquifère sous-jacente;
- la Fig.2 montre schématiquement une superposition d'une formation productrice et diune zone aquifère;
- les Fig.3A à 3E montrent le volume balaye par le fluide chaud à
differents stades de developpement; et - la Fig.4 montre en fonction du temps les variations de la production d'huile et de vapeur sout;rees par le drain.
Sur la Fig.1 est sche~atisee une zone A recelant des -effluents petroliers, qui se trouve au-dessus dlune zone aquifère s et sous des couches imperméables C constituant le toit du r~servoir. 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 sou~irage 1 est percé au travers de la formation m;se en production au voisinage de llinterface I entre elle et la zone aquifere. Ce drain 1 est horizontal dans sa part;e qui traverse la zone m;se en production ou au moins fortement devie par rapport à la vert;cale. Vers le toit C de la format;on, est perce un deuxième drain 2 horizontal au moyen duquel un fluide rhaud va être injecté dans la formation. La position du deuxième dra;n par rapport au prem;er est choisie de façon que les effluents rendus mobiles par action du fluide chaud se deplacent par gravite vers le drain de sout;rage 1. Le deux;ème drain 2 est foré par exemple sensiblement dans le plan vertical contenant le prem;er dra;n 1.
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La methode selon l'invention comporte su;vant un procedé
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 injectee depuis une installation en surface ou bien encore il est produit dans la formation par une combustion in s;tu~ On règle la pression d'injection de manière à rester au-dessous de la pression de fracturation des roches dans la formation.
- Il se forme un volume de vapeur 3 qui s'etend progressivement (Fig.3A) en deplaçant vers le bas cles effluents de la formation qui sont arrêtés en atteignant l'interface I de la formation avec la zone aquifère.
- On commence à soutirer par le premier drain 1. La production soutiree par ce premier drain est constituee d'un mélange d'eau et d'effluents dans des proportions qui varient en fonction du temps.
Au début la proportion d'effluents est relativement faible et elle va en croîssant. Les effluents produits sont ceux deplacés par l'extension cro;ssante du volume de vapeur. L'eau qui occupe initialement dans le melange produit une forte proportion, provient de la zone~aquifere et elle atteint le drain par effet de cône. La couche d'effluents arrêtee par l'interface, du fait de sa viscosite, a pour effet de diminuer l'amplitude du cône d'eau qui se forme et donc la quantité d'eau produite.
- Le volume de la vapeur injectée augmentant, celle-ci fin;t par atteindre le drain 1 (Fig.3B)~ On observe alors que la proportion de vapeur dans le melange produit croît pendant un certain temps.
- La production d'effluents pétrol;ers déplaces Qh atteint sa valeur 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 reservoir aux abords du drain 1 qui a tendance à se désaturer progressivement et aussi de la couche d'effluents a l'interface I fluidifiee sous l'effet du fluide chaud et canalisee vers le drain producteur par le cône d'eau~

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Le volume du reservoir balayé par la vapeur tend a s'élargir progressivement (Fig.3C, 3D) en s'éloignant du drain producteur 1 ce qui augmente lateralement la zone d'action de la vapeur et donc la quantite d'effluents susceptible d'être récupéree par gravite. On observe une diminution progressive du debit de vapeur produite av (F;g.4). Le deb;t d'effluents decroit tand;s que la proportion d'eau augmente dans le mélange soutiré.
On observe que la pression dans le drain de product;on varie peu durant toute la durée de la production stimulée quand on IQ impose les débits d'injection de vapeur et de soutirage.
La zone aquifere constitue une limite où vient s'accumuler une certaine partie des effluents deplacés par l'extension progressive du volume de fluide injecté. Par la pression permanente qu'elle exerce, elle joue un rôle de regulation dans la position de l'interface I aux abords du drain 1 et permet la canal;sat;on latérale vers celui-ci d'une partie des effluents deplaces par la vapeur ainsi que des effluents arrêtés pa la zone aquifère.
Le volume d'effluents deplacé est lie bien évidemment au volume de vapeur injecté. Par un choix judicieux de la pression et du volume de vapeur injecte, on peut optimiser la production d'effluents balayes en fonction du coût de la stimulation effectuée.
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On ne sortirait pas du cadre de l'invention naturellement en remplaçant la vapeur par tout autre fluide chaud injecte depuis la surface généré au fond du drain ou produit in situ.
De la même façon, on ne sortirait pas du cadre de liinvention en appliquant la methode à une autre configuration de dra;ns 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. f On ne sortirait pas non plus du cadre de l'invention en :
combinant la methode de drainage par gravité selon l'invention avec une méthode connue de balayage lateral d'une formation avec un ou plusieurs drains collecteurs 3 ~Fig. 2) lateralement decales par rapport a un ou plu~ieur~ drains d'ln~ectipn ~ de fl~ide chaud.

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Claims (7)

1) Méthode pour stimuler la production d'un effluent mobile contenu dans une formation souterraine adjacente à une zone aquifère sous pression comportant :
- l'utilisation d'au moins un premier drain dévié dans la formation au voisinage de l'interface entre les effluents et l'eau de ladite zone aquifère;
- l'utilisation d'au moins un deuxième drain dévié traversant ladite formation pour injecter dans celle-ci un fluide chaud, le deuxième drain étant localisé par rapport au premier drain de façon a permettre un drainage par gravité des effluents déplacés;
- l'injection d'un fluide chaud dans la formation par Le deuxième drain, a une pression supérieure à celle régnant dans la zone aquifère mais inférieure a la pression de fracturation des roches dans la formation, de manière à créer un volume de fluide chaud en expansion et un déplacement par gravité vers le premier drain 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 de 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 ledit premier drain.

2) Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre le percement d'au moins un troisième drain écarté latéralement par rapport au deuxième drain et le soutirage également par celui-ci d'effluents de la formation déplacés par l'injection du fluide chaud.

3) Méthode selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le fluide chaud injecté dans la formation est de la vapeur d'eau.

4) Méthode selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le fluide chaud injecté dans la formation est un gaz chaud.

5) Méthode selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que l'on injecte le fluide chaud depuis la surface.

6) Méthode selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que l'on produit le fluide chaud in situ.

7) Méthode selon la revendication 6, caractérisée en ce que le fluide chaud est obtenu par une combustion in situ.