CA2250101A1 - Procede de pompage d'un fluide - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04F—PUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
- F04F1/00—Pumps using positively or negatively pressurised fluid medium acting directly on the liquid to be pumped
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- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/12—Methods or apparatus for controlling the flow of the obtained fluid to or in wells
- E21B43/121—Lifting well fluids
Abstract
Procédé de pompage d'un fluide, par exemple un effluent pétrolier provenant d'une source (14) adjacente à un puits (10), vers une sortie (24), le puits comprenant une chambre (32) s'étendant substantiellement sur toute la longueur du puits, et un tubage (18) traversant la chambre et communiquant, à une extrémité, avec celle-ci et, en un point d'intermédiaire sur sa longueur, avec la source (14). Selon l'invention le procédé comporte les étapes suivantes: emplir, jusqu'à une hauteur prédéterminée, l'extrémité inférieure de la chambre et du tubage avec un premier liquide de densité supérieure à celle de l'effluent; emplir la chambre, entre la hauteur prédéterminée et la sortie, avec un deuxième liquide de densité inférieure à celle du premier liquide, et injecter une quantité additionnelle du deuxième liquide dans la chambre afin de déplacer le premier liquide ainsi que l'effluent, afin de remonter l'effluent vers la sortie. Une installation de pompage est également décrite.
Description
CA 022~0101 1998-09-28 ~VO 98/32950 PCTAFR98/00156 PROCEDE DE POMPAGE D'UN FLUIDE
La présente invention se rapporte à un procédé de pompage d'un fluide et, plus particulièrement à un procédé
de pompage ou de relevage d'hydrocarbures provenant d'un puits pétrolier.
La présente invention se rapporte également à une installation de pompage d'un liquide provenant d'une source souterraine.
Dans certains puits pétroliers, l'écoulement naturel des hydrocarbures du fond à la surface s'avère insuffisant pour permettre ou maintenir une production commerciale. Ceci est dû soit à la viscosité et du poids des effluents, soit à
une trop faible pression naturelle au fond du puits, en regard des facteurs qui s'opposent à leur élévation vers la surface. Afin de permettre la mise en production du puits à
une échelle commerciale il convient d'utiliser un système d'élévation artificielle de l'effluent, ou système d'activation du puits. Par exemple, on peut monter une pompe à l'extrémité inférieure d'un tube de production situé dans le puits, ou on peut prévoir une installation d'injection de gaz au fond du puits. Ce dernier type d'installation plus communément appelée "gas lift", sert à alléger la colonne d'hydrocarbures située dans le puits afin de faciliter sa remontée vers la surface.
Cependant, l'utilisation d'une pompe en fond de puits, endroit où les températures et pressions sont très élevées et où le milieu environnant peut être très corrosif, peut provoquer des pannes ou des dysfonctionnements de l'équipement d'activation qui, compte tenu de sa situation dans le puits, nécessitent des interventions longues et coûteuses. De plus, pendant ces interventions la production du puits est arrêtée, ce qui entraîne des pertes financières additionnelles. Une installation d'injection de gaz en fond de puits est plus fiable que l'installation précédente, mais présente l'inconvénient de nécessiter une source de gaz sous CA 022~0101 1998-09-28 W098/32950 PCT~R98/001~6 pression, par exemple un compresseur avec ses tuyauteries associées, sur un chantier isolé.
Un autre système d'assistance consiste en le pompage des hydrocarbures effectué à partir de la surface. Le document EP-A-579497 décrit une méthode de pompage de liquide, provenant d'une extrémité d'un puits, vers une sortie à l'extrémité opposée du puits, dans laquelle on règle la pression de gaz dans une ou plusieurs chambres afin qu'elles s'emplissent de liquide. Ensuite, une pression de gaz supérieure est appliquée à chaque chambre afin de déplacer le liquide et de l'envoyer vers la sortie. Chaque chambre est munie de vannes d'entrée et de sortie commandées à partir de détecteurs de niveau afin de contrôler le sens d'écoulement du liquide. Selon ce document, les chambres peuvent soit etre superposées les unes sur les autres à
l'intérieur du puits, soit être disposées côte à côte en un point avoisinant la sortie du puits.
Le positionnement des chambres de manière superposée dans le puits présente des avantages en ce qu'il permet d'avoir une installation moins encombrante et un rendement énergétique optimisé. En revanche ce type d'installation présente des inconvénients puisque la superposition des chambres, chacune étant munie de divers vannes et de détecteurs de niveaux, nécessite de retirer du puits une ou plusieurs chambres lorsqu'il y a une panne ou une défaillance dans une des chambres inférieures. De plus, l'utilisation de plusieurs chambres, chacune équipée de vannes et de détecteurs de niveaux, rend difficiles les prévisions de maintenance de l'installation.
Le document US-A-1,499,509 décrit un procédé de pompage d'un effluent, provenant d'un puits pétrolier faiblement éruptif. Selon ce procédé, l'effluent remplit un espace annulaire défini entre la paroi du puits et un tubage de production qui s'étend du fond du puits jusqu'à la surface. Une fois l'espace annulaire rempli d'effluent, du gaz sous pression est envoyé de la surface dans l'extrémité
supérieure de cet espace, ce qui provoque le déplacement de , CA 022~0101 1998-09-28 W098l329S0 PCT~8/00156 l'effluent et sa remontée jusqu~à la surface par l'intérieur du tubage.
Ce procédé présente des inconvénients en ce qu'il nécessite d'importantes installations de compression, traitement et transport de gaz. De plus, l'énergie de pompage est, en grande partie, dissipée en chaleur, ce qui a pour résultat de réduire sensiblement le rendement du procédé.
La présente invention a donc, pour objet un procédé
de pompage d'un fluide, provenant d'une source à une extrémité d'un puits, vers une sortie, qui est simple, fiable et permet d'utiliser une installation située à la surface qui est peu encombrante.
Pour ce faire l'invention propose un procédé de pompage d'un effluent fluide, provenant d'une source (14) adjacente à un puits (10), vers une sortie (24), le puits comprenant une chambre (32) s'étendant substantiellement sur toute la longueur du puits, et un tubage (18) traversant la chambre et communiquant, à une extrémité, avec celle-ci et, en un point intermédiaire sur sa longueur, avec la source (14), caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :
- emplir, ~usqu'à une hauteur prédéterminée, l'extrémité inférieure de la chambre et du tubage avec un premier liquide de densité supérieure à celle de l'effluent ;
- emplir la chambre, entre la hauteur prédéterminée et la sortie, avec un deuxième liquide de densité inférieure à celle du premier liquide, et - injecter une quantité additionnelle du deuxième liquide dans la chambre afin de déplacer le premier liquide ainsi que l'effluent, afin de remonter l'effluent vers la sortie.
La présente invention présente l'avantage de faire appel à une installation, dont l'organe de puissance est situé à la surface, rendant ainsi sa maintenance très facile et peu fréquente, et qui est efficace et fiable.
CA 022~0101 1998-09-28 .W098/329S0 PCT~R98/00156 La présente invention a également pour objet une installation de pompage permettant la mise en oeuvre du procédé de pompage.
Pour ce faire, l'invention propose une installation de pompage d'un effluent fluide provenant d'une source souterraine (14) comprenant un puits (10) s'étendant de la surface (12) à travers la source et comportant une chambre (32) s'étendant sur toute sa longueur, un tubage (18) disposé dans la chambre et communiquant avec celle-ci à son extrémité inférieure, et, en un point intermédiaire sur sa longueur, avec la source (14), caractérisée en ce que la chambre (32) et le tubage (18) sont adaptés à être emplis, jusqu'à une hauteur prédéterminée avec un premier liquide, de densité supérieure à celle de l'effluent, l'installation comprenant, de plus, un ensemble de vannes (38) destinée à
mettre la chambre (32) sélectivement en communication avec une source sous pression d'un deuxième liquide de densité
inférieure à celle du premier liquide, et un réservoir basse pression pour ce premier liquide.
D'autres caractéristiques et avantages de la pré-sente invention ressortiront à la lecture de la description suivante, donnée à titre explicatif mais non limitatlf, faite en relation avec les dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un puits selon un premier mode de réalisation de l'invention ; et - la figure 2 est une vue schématique en coupe d'un deuxième mode de réalisation.
Sur la figure 1, un puits représenté généralement en 10, qui, dans l'exemple illustré, est un puits pétrolier, s'étend de la surface 12 du sol à travers une couche de roche pétrolifère 14. L'extrémité inférieure 15 du puits se situe à environ X m en dessous de la couche de roche 14.Le puits 10 est muni d'un cuvelage 16, s'étendant le long du puits, et d'un tubage de production 18 s'étendant de la surface 12 jusqu'à l'extrémité inférieure 15 du puits. Le tubage 18 comporte, en un point situé à environ 100 m de la surface 12, une vanne de sécurité 20. A son extrémité
supérieure le tubage 18 comporte un ensemble de vannes de , CA 022~0l0l l998-09-28 W098/32950 PCT~R98100156 production 22, OU "arbre de Noël" destiné à contrôler le débit de production du puits. Cet ensemble de vannes communique avec un conduit de production 24 formant la sortie du puits.
Le puits 10 et le tubage 18 Sl étendent au-delà de la couche de roche pétrolifère 14, le tubage 18 s'ouvrant vers celle-ci par un conduit 26 muni d'un clapet anti-retour 28.
L'extrémité supérieure du puits 10 est fermée par un joint 30 de suspension du tubage ou ~ tubing hanger ~. L'espace annulaire 32 défini entre le cuvelage 16 et le tubage 18 pet être sélectivement mis en communication avec une source de liquide à haute pression 34 et un réservoir de liquide à
basse pression 36 par un ensemble de vannes de commande 38, des vannes de sécurité 40 et un conduit 42 qui traverse le joint 30. Une vanne 44 de sécurité peut avantageusement être montée à l'extrémité du conduit 42. Un clapet anti-retour 46, disposé dans le tubage 18 en un point immédiatement au-dessus du conduit 26, permet l'écoulement de fluide dans le tubage uniquement du fond vers la surface.
Le gisement de la couche 14 est faiblement éruptif, c'est-à-dire que la pression exercée par le gisement permet de remonter l'effluent jusqu'à un niveau intermédiaire N
dans le puits. Afin de remonter l'effluent du niveau N
jusqu'à la surface, on met en oeuvre le procédé de pompage selon l'invention.
Ce procédé consiste à disposer un premier liquide, de densité importante, à l'extrémité inférieure du puits afin qu'il remplisse l'espace annulaire, et l'extrémité
inférieure du tubage 18, jusqu'à un niveau A. Puis, le volume libre de l'espace annulaire 32 est entièrement rempli d'un second liquide provenant de la source à haute pression 34 et de densité inférieure à celle du premier liquide. La pression exercée par le second liquide fait baisser le niveau du premier liquide, dans l'espace annulaire 32 du niveau A à un niveau inférieur B, ce qui a pour résultat que le niveau du premier liquide dans le tubage 18 remonte du niveau A à un niveau supérieur C. L'intérieur du tubage 18 CA 022~0101 1998-09-28 -W O 98/32950 PCT~FR98/00156 entre le niveau C et le niveau N contient de l'effluent provenant de la couche de roche 14.
Ensuite, afin de déplacer l'effluent dans le tubage 18 vers la surface, un volume additionnel du second liquide est envoyé dans l'espace annulaire, ce qui a pour résultat de faire baisser le niveau du premier liquide d'une distance d du niveau B jusqu'à un niveau inférieur E. Ce niveau inférieur se trouve légèrement au-dessus de l'extrémité
ouverte du tubage 18. Le niveau du premier liquide remonte, d'une distance h, jusqu'à un niveau maximum G, juste en dessous du conduit 26. Puis, afin de compléter un cycle de pompage, la vanne de commande 38 est actionnée pour mettre l~espace annulaire 32 en communication avec le réservoir basse pression 36. La pression statique exercée, par la colonne du premier liquide dans le tubage 18, sur le deuxième liquide refoule celui-ci vers le réservoir basse pression 36, les liquides tendant à retrouver leurs niveaux de départ B et C. L'effluent, qui a été remonté dans le tubage vers la surface n'a pas la possibilité de retomber du fait de l'action du clapet anti-retour 46. Lorsque le premier liquide, dans le tubage, retombe de son niveau maximum G vers son niveau C, il crée une dépression dans le tubage 18, en dessous du clapet anti-retour 46, ce qui tend à augmenter la vitesse d'écoulement de l'effluent de la roche 14 vers l'intérieur du tubage 18.
Une fois que les liquides ont retrouvé leurs niveaux de départ B et C, et que le tubage en dessous du clapet anti-retour 46 est rempli d'effluent, le cycle de pompage peut recommencer, simplement en inversant la position de la vanne de commande 38 afin de remettre l'espace annulaire 32 en communication avec la source haute pression 34. A chaque cycle de pompage l'effluent est remonté d'une hauteur h dans le tubage 18.
L'utilisation du premier liquide de densité
importante lui permet d'agir comme un ressort de rappel pour le deuxième liquide de densité inférieure . En retrouvant son niveau de départ à la fin d'un cycle, le premier liquide refoule le deuxième liquide vers le réservoir basse pression CA 022~0101 1998-09-28 W098/32950 PCT~R98/00156 et permet l'entrée d'une nouvelle quantité d'effluent dans le tubage. L'augmentation des dimensions du compresseur, destiné à alimenter la source haute pression du deuxième liquide, qui est nécessitée par la charge additionnelle du premier liquide, est faible. La taille de ce compresseur étant néanmoins inférieure à celui qui est nécessaire pour un procédé de pompage par un gaz, tel que décrit dans le document US-A-1,499,509.
Sur la figure 2 est représenté un deuxième mode de réalisation qui diffère de celui de la figure 1 en ce qu'il comporte un premier, 16, et un deuxième cuvelages 50 qui définissent entre eux une chambre annulaire 52, délimitée par deux joints annulaires 54 et 56. La chambre annulaire s'ouvre vers la couche de roche pétrolifère 14 et communique, par un conduit 58, muni d'un clapet anti-retour 60, avec ùne chambre 62 disposée à l'extérieur du tubage 18.
Le tubage 18 comporte deux ouvertures 64 vers la chambre 62, et, de plus, il est muni d'un clapet anti-retour 66 en un point immédiatement au-dessus de la chambre 62. Le procédé
de pompage utilisant ce mode de réalisation est sensiblement analogue à celui mis en oeuvre dans l'installation de la figure 1.
~X~LE C~l~f;R~
Comme le procédé de pompage selon l'invention utilise des liquides en tant que moyen de pompage, la perte d'énergie de pompage dans des phénomènes thermodynamiques est considérablement réduite. De plus, l'utilisation du premier liquide de densité importante, qui a tendance à
retrouver son niveau de départ en refoulant le deuxième liquide de pompage vers son réservoir, réduit davantage la consommation d'énergie du procédé.
, . . ~
La présente invention se rapporte à un procédé de pompage d'un fluide et, plus particulièrement à un procédé
de pompage ou de relevage d'hydrocarbures provenant d'un puits pétrolier.
La présente invention se rapporte également à une installation de pompage d'un liquide provenant d'une source souterraine.
Dans certains puits pétroliers, l'écoulement naturel des hydrocarbures du fond à la surface s'avère insuffisant pour permettre ou maintenir une production commerciale. Ceci est dû soit à la viscosité et du poids des effluents, soit à
une trop faible pression naturelle au fond du puits, en regard des facteurs qui s'opposent à leur élévation vers la surface. Afin de permettre la mise en production du puits à
une échelle commerciale il convient d'utiliser un système d'élévation artificielle de l'effluent, ou système d'activation du puits. Par exemple, on peut monter une pompe à l'extrémité inférieure d'un tube de production situé dans le puits, ou on peut prévoir une installation d'injection de gaz au fond du puits. Ce dernier type d'installation plus communément appelée "gas lift", sert à alléger la colonne d'hydrocarbures située dans le puits afin de faciliter sa remontée vers la surface.
Cependant, l'utilisation d'une pompe en fond de puits, endroit où les températures et pressions sont très élevées et où le milieu environnant peut être très corrosif, peut provoquer des pannes ou des dysfonctionnements de l'équipement d'activation qui, compte tenu de sa situation dans le puits, nécessitent des interventions longues et coûteuses. De plus, pendant ces interventions la production du puits est arrêtée, ce qui entraîne des pertes financières additionnelles. Une installation d'injection de gaz en fond de puits est plus fiable que l'installation précédente, mais présente l'inconvénient de nécessiter une source de gaz sous CA 022~0101 1998-09-28 W098/32950 PCT~R98/001~6 pression, par exemple un compresseur avec ses tuyauteries associées, sur un chantier isolé.
Un autre système d'assistance consiste en le pompage des hydrocarbures effectué à partir de la surface. Le document EP-A-579497 décrit une méthode de pompage de liquide, provenant d'une extrémité d'un puits, vers une sortie à l'extrémité opposée du puits, dans laquelle on règle la pression de gaz dans une ou plusieurs chambres afin qu'elles s'emplissent de liquide. Ensuite, une pression de gaz supérieure est appliquée à chaque chambre afin de déplacer le liquide et de l'envoyer vers la sortie. Chaque chambre est munie de vannes d'entrée et de sortie commandées à partir de détecteurs de niveau afin de contrôler le sens d'écoulement du liquide. Selon ce document, les chambres peuvent soit etre superposées les unes sur les autres à
l'intérieur du puits, soit être disposées côte à côte en un point avoisinant la sortie du puits.
Le positionnement des chambres de manière superposée dans le puits présente des avantages en ce qu'il permet d'avoir une installation moins encombrante et un rendement énergétique optimisé. En revanche ce type d'installation présente des inconvénients puisque la superposition des chambres, chacune étant munie de divers vannes et de détecteurs de niveaux, nécessite de retirer du puits une ou plusieurs chambres lorsqu'il y a une panne ou une défaillance dans une des chambres inférieures. De plus, l'utilisation de plusieurs chambres, chacune équipée de vannes et de détecteurs de niveaux, rend difficiles les prévisions de maintenance de l'installation.
Le document US-A-1,499,509 décrit un procédé de pompage d'un effluent, provenant d'un puits pétrolier faiblement éruptif. Selon ce procédé, l'effluent remplit un espace annulaire défini entre la paroi du puits et un tubage de production qui s'étend du fond du puits jusqu'à la surface. Une fois l'espace annulaire rempli d'effluent, du gaz sous pression est envoyé de la surface dans l'extrémité
supérieure de cet espace, ce qui provoque le déplacement de , CA 022~0101 1998-09-28 W098l329S0 PCT~8/00156 l'effluent et sa remontée jusqu~à la surface par l'intérieur du tubage.
Ce procédé présente des inconvénients en ce qu'il nécessite d'importantes installations de compression, traitement et transport de gaz. De plus, l'énergie de pompage est, en grande partie, dissipée en chaleur, ce qui a pour résultat de réduire sensiblement le rendement du procédé.
La présente invention a donc, pour objet un procédé
de pompage d'un fluide, provenant d'une source à une extrémité d'un puits, vers une sortie, qui est simple, fiable et permet d'utiliser une installation située à la surface qui est peu encombrante.
Pour ce faire l'invention propose un procédé de pompage d'un effluent fluide, provenant d'une source (14) adjacente à un puits (10), vers une sortie (24), le puits comprenant une chambre (32) s'étendant substantiellement sur toute la longueur du puits, et un tubage (18) traversant la chambre et communiquant, à une extrémité, avec celle-ci et, en un point intermédiaire sur sa longueur, avec la source (14), caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :
- emplir, ~usqu'à une hauteur prédéterminée, l'extrémité inférieure de la chambre et du tubage avec un premier liquide de densité supérieure à celle de l'effluent ;
- emplir la chambre, entre la hauteur prédéterminée et la sortie, avec un deuxième liquide de densité inférieure à celle du premier liquide, et - injecter une quantité additionnelle du deuxième liquide dans la chambre afin de déplacer le premier liquide ainsi que l'effluent, afin de remonter l'effluent vers la sortie.
La présente invention présente l'avantage de faire appel à une installation, dont l'organe de puissance est situé à la surface, rendant ainsi sa maintenance très facile et peu fréquente, et qui est efficace et fiable.
CA 022~0101 1998-09-28 .W098/329S0 PCT~R98/00156 La présente invention a également pour objet une installation de pompage permettant la mise en oeuvre du procédé de pompage.
Pour ce faire, l'invention propose une installation de pompage d'un effluent fluide provenant d'une source souterraine (14) comprenant un puits (10) s'étendant de la surface (12) à travers la source et comportant une chambre (32) s'étendant sur toute sa longueur, un tubage (18) disposé dans la chambre et communiquant avec celle-ci à son extrémité inférieure, et, en un point intermédiaire sur sa longueur, avec la source (14), caractérisée en ce que la chambre (32) et le tubage (18) sont adaptés à être emplis, jusqu'à une hauteur prédéterminée avec un premier liquide, de densité supérieure à celle de l'effluent, l'installation comprenant, de plus, un ensemble de vannes (38) destinée à
mettre la chambre (32) sélectivement en communication avec une source sous pression d'un deuxième liquide de densité
inférieure à celle du premier liquide, et un réservoir basse pression pour ce premier liquide.
D'autres caractéristiques et avantages de la pré-sente invention ressortiront à la lecture de la description suivante, donnée à titre explicatif mais non limitatlf, faite en relation avec les dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un puits selon un premier mode de réalisation de l'invention ; et - la figure 2 est une vue schématique en coupe d'un deuxième mode de réalisation.
Sur la figure 1, un puits représenté généralement en 10, qui, dans l'exemple illustré, est un puits pétrolier, s'étend de la surface 12 du sol à travers une couche de roche pétrolifère 14. L'extrémité inférieure 15 du puits se situe à environ X m en dessous de la couche de roche 14.Le puits 10 est muni d'un cuvelage 16, s'étendant le long du puits, et d'un tubage de production 18 s'étendant de la surface 12 jusqu'à l'extrémité inférieure 15 du puits. Le tubage 18 comporte, en un point situé à environ 100 m de la surface 12, une vanne de sécurité 20. A son extrémité
supérieure le tubage 18 comporte un ensemble de vannes de , CA 022~0l0l l998-09-28 W098/32950 PCT~R98100156 production 22, OU "arbre de Noël" destiné à contrôler le débit de production du puits. Cet ensemble de vannes communique avec un conduit de production 24 formant la sortie du puits.
Le puits 10 et le tubage 18 Sl étendent au-delà de la couche de roche pétrolifère 14, le tubage 18 s'ouvrant vers celle-ci par un conduit 26 muni d'un clapet anti-retour 28.
L'extrémité supérieure du puits 10 est fermée par un joint 30 de suspension du tubage ou ~ tubing hanger ~. L'espace annulaire 32 défini entre le cuvelage 16 et le tubage 18 pet être sélectivement mis en communication avec une source de liquide à haute pression 34 et un réservoir de liquide à
basse pression 36 par un ensemble de vannes de commande 38, des vannes de sécurité 40 et un conduit 42 qui traverse le joint 30. Une vanne 44 de sécurité peut avantageusement être montée à l'extrémité du conduit 42. Un clapet anti-retour 46, disposé dans le tubage 18 en un point immédiatement au-dessus du conduit 26, permet l'écoulement de fluide dans le tubage uniquement du fond vers la surface.
Le gisement de la couche 14 est faiblement éruptif, c'est-à-dire que la pression exercée par le gisement permet de remonter l'effluent jusqu'à un niveau intermédiaire N
dans le puits. Afin de remonter l'effluent du niveau N
jusqu'à la surface, on met en oeuvre le procédé de pompage selon l'invention.
Ce procédé consiste à disposer un premier liquide, de densité importante, à l'extrémité inférieure du puits afin qu'il remplisse l'espace annulaire, et l'extrémité
inférieure du tubage 18, jusqu'à un niveau A. Puis, le volume libre de l'espace annulaire 32 est entièrement rempli d'un second liquide provenant de la source à haute pression 34 et de densité inférieure à celle du premier liquide. La pression exercée par le second liquide fait baisser le niveau du premier liquide, dans l'espace annulaire 32 du niveau A à un niveau inférieur B, ce qui a pour résultat que le niveau du premier liquide dans le tubage 18 remonte du niveau A à un niveau supérieur C. L'intérieur du tubage 18 CA 022~0101 1998-09-28 -W O 98/32950 PCT~FR98/00156 entre le niveau C et le niveau N contient de l'effluent provenant de la couche de roche 14.
Ensuite, afin de déplacer l'effluent dans le tubage 18 vers la surface, un volume additionnel du second liquide est envoyé dans l'espace annulaire, ce qui a pour résultat de faire baisser le niveau du premier liquide d'une distance d du niveau B jusqu'à un niveau inférieur E. Ce niveau inférieur se trouve légèrement au-dessus de l'extrémité
ouverte du tubage 18. Le niveau du premier liquide remonte, d'une distance h, jusqu'à un niveau maximum G, juste en dessous du conduit 26. Puis, afin de compléter un cycle de pompage, la vanne de commande 38 est actionnée pour mettre l~espace annulaire 32 en communication avec le réservoir basse pression 36. La pression statique exercée, par la colonne du premier liquide dans le tubage 18, sur le deuxième liquide refoule celui-ci vers le réservoir basse pression 36, les liquides tendant à retrouver leurs niveaux de départ B et C. L'effluent, qui a été remonté dans le tubage vers la surface n'a pas la possibilité de retomber du fait de l'action du clapet anti-retour 46. Lorsque le premier liquide, dans le tubage, retombe de son niveau maximum G vers son niveau C, il crée une dépression dans le tubage 18, en dessous du clapet anti-retour 46, ce qui tend à augmenter la vitesse d'écoulement de l'effluent de la roche 14 vers l'intérieur du tubage 18.
Une fois que les liquides ont retrouvé leurs niveaux de départ B et C, et que le tubage en dessous du clapet anti-retour 46 est rempli d'effluent, le cycle de pompage peut recommencer, simplement en inversant la position de la vanne de commande 38 afin de remettre l'espace annulaire 32 en communication avec la source haute pression 34. A chaque cycle de pompage l'effluent est remonté d'une hauteur h dans le tubage 18.
L'utilisation du premier liquide de densité
importante lui permet d'agir comme un ressort de rappel pour le deuxième liquide de densité inférieure . En retrouvant son niveau de départ à la fin d'un cycle, le premier liquide refoule le deuxième liquide vers le réservoir basse pression CA 022~0101 1998-09-28 W098/32950 PCT~R98/00156 et permet l'entrée d'une nouvelle quantité d'effluent dans le tubage. L'augmentation des dimensions du compresseur, destiné à alimenter la source haute pression du deuxième liquide, qui est nécessitée par la charge additionnelle du premier liquide, est faible. La taille de ce compresseur étant néanmoins inférieure à celui qui est nécessaire pour un procédé de pompage par un gaz, tel que décrit dans le document US-A-1,499,509.
Sur la figure 2 est représenté un deuxième mode de réalisation qui diffère de celui de la figure 1 en ce qu'il comporte un premier, 16, et un deuxième cuvelages 50 qui définissent entre eux une chambre annulaire 52, délimitée par deux joints annulaires 54 et 56. La chambre annulaire s'ouvre vers la couche de roche pétrolifère 14 et communique, par un conduit 58, muni d'un clapet anti-retour 60, avec ùne chambre 62 disposée à l'extérieur du tubage 18.
Le tubage 18 comporte deux ouvertures 64 vers la chambre 62, et, de plus, il est muni d'un clapet anti-retour 66 en un point immédiatement au-dessus de la chambre 62. Le procédé
de pompage utilisant ce mode de réalisation est sensiblement analogue à celui mis en oeuvre dans l'installation de la figure 1.
~X~LE C~l~f;R~
Comme le procédé de pompage selon l'invention utilise des liquides en tant que moyen de pompage, la perte d'énergie de pompage dans des phénomènes thermodynamiques est considérablement réduite. De plus, l'utilisation du premier liquide de densité importante, qui a tendance à
retrouver son niveau de départ en refoulant le deuxième liquide de pompage vers son réservoir, réduit davantage la consommation d'énergie du procédé.
, . . ~
Claims (3)
1 - Procédé de pompage d'un effluent fluide, provenant d'une source (14) adjacente à un puits (10), vers une sortie (24), le puits comprenant une chambre (32) s'étendant substantiellement sur toute la longueur du puits, et un tubage (18) traversant la chambre et communiquant, à une extremité, avec celle-ci et, en un point intermédiaire sur sa longueur, avec la source (14), caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :
- emplir, jusqu'à une hauteur prédéterminée, l'extrémité
inférieure de la chambre et du tubage avec un premier liquide de densité supérieure à celle de l'effluent ;
- emplir la chambre, entre la hauteur prédéterminée et la sortie, avec un deuxième liquide de densité
inférieure à celle du premier liquide, et - injecter une quantité additionnelle du deuxième liquide dans la chambre afin de déplacer le premier liquide ainsi que l'effluent, afin de remonter l'effluent vers la sortie.
- emplir, jusqu'à une hauteur prédéterminée, l'extrémité
inférieure de la chambre et du tubage avec un premier liquide de densité supérieure à celle de l'effluent ;
- emplir la chambre, entre la hauteur prédéterminée et la sortie, avec un deuxième liquide de densité
inférieure à celle du premier liquide, et - injecter une quantité additionnelle du deuxième liquide dans la chambre afin de déplacer le premier liquide ainsi que l'effluent, afin de remonter l'effluent vers la sortie.
2 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte l'étape additionnelle de mettre la chambre en communication avec un réservoir basse pression du deuxième liquide afin de permettre au deuxième liquide de se refouler de la chambre, le premier liquide descendant à l'intérieur du tubage vers sa hauteur prédéterminée.
3 - Installation de pompage d'un effluent liquide provenant d'une source souterraine (14) comprenant un puits (10) s'étendant de la surface (12) à travers la source et comportant une chambre (32) s'étendant sur toute sa longueur, un tubage (18) disposé dans la chambre et communiquant avec celle-ci à son extrémité inférieure, et, en un point intermédiaire sur sa longueur, avec la source (14), caractérisée en ce que la chambre (32) et le tubage (18) sont adaptés à être emplis, jusqu'à une hauteur prédéterminée avec un premier liquide, de densité supérieure à celle de l'effluent, l'installation comprenant, de plus, un ensemble de vannes (38) destinée à mettre la chambre (32) sélectivement en communication avec une source sous pression d'un deuxième liquide de densité inférieure à celle du premier liquide, et un réservoir basse pression pour ce premier liquide.
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