CA2255201C - Methode et dispositif de debitmetrie polyphasique - Google Patents
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Abstract
Méthode de débitmétrie polyphasique où: a) on détermine au moins deux valeurs de pression P1 et P2 pour deux endroit s différents A et B, et la valeur de la pression interne Po du dispositif, b) à partir des valeurs déterminées à l'étape b), de la connaissance des masses spécifiques de la phase gazeuse et de la phase liquide et/ou de la valeur moyenne de la masse volumique du milieu polyphasique à l'intérieur d'un tube crépiné, d'un e relation reliant au moins les paramètres suivants : du niveau de l'interface phase liquide phase gazeuse et/ou de la valeur du GLR, des valeurs de pression, on détermine la valeur de débit total Qt du milieu polyphasique en écoulement et/ou le débit de chacune des phases.
Description
i "METHODE ET DISPOSITIF DE DEBITMETRIE POLYPHASIQUE"
La présente invention concerne une méthode et un dispositif pour déterminer la valeur du débit d'une ou de plusieurs phases contenues dans un effluent polyphasique, l'effluent comportant au moins une phase gazeuse et au moins une phase liquide.
L'invention s'applique pour déterminer le débit massique des phases d'un effluent pétrolier comportant une phase gazeuse, une phase liquide (organique et aqueuse).
L'effluent peut comporter éventuellement des particules solides telles que du sable, des hydrates ou des paraffines.
1o L'invention s'applique notamment pour la production assistée d'un effluent pétrolier par injection de gaz dans la colonne (gas-lift) ou par injection de vapeur d'eau dans le -gisement. La connaissance du débit massique des phases produites sur chaque puits à
chaque instant permet le réglage optimum des quantités des fluides injectés.
Différentes méthodes et dispositifs de débitmétrie sont connus de l'art antérieur.
Le brevet EP 0 674 249 décrit une méthode et un dispositif permettant de mélanger une phase gazeuse et une phase liquide, et de déterminer la valeur du débit total des deux phases mélangées à l'intérieur d'un venturi. La méthode nécessite de procéder à une étape d'homogénéisation des deux phases avant de mesurer la valeur de pression à
l'entrée et à la 2o sortie du venturi, et à une étape de mesure de densité réalisée par gamrnamétrie, imposant la présence d'une source radio-active.
Il est connu d'utiliser des ondes telles que des micro-ondes, ou des ultrasons pour déterminer le- débit de la phase gazeuse et de la phase liquide constituant un effluent polyphasique. Les brevets US 4.812.739, US 4.820.970 et FR2.722.292 décrivent des méthodes, où fon détermine ou l'on mesure d'une part la quantité de chacune de ces phases et d'autre part une valeur de vitesse moyenne ou la valeur de la vitesse pour chaque phase, pour en déduire respectivement le débit total moyen ou le débit de chaque phase.
De tels dispositifs présentent toutefois l'inconvénient d'être coûteux et parfois difficiles à installer.
L'objet de la présente invention concerne un dispositif ou débitmètre et une méthode qui permettent de palier les inconvénients de l'art antérieur.
La présente invention concerne une méthode pour déterminer la valeur du débit d'au moins une phase constituant une partie d'un milieu polyphasique en écoulement, ledit milieu polyphasique comportant au moüls une phase liquide et au moins une phase gazeuse. Elle se caractérise en ce qu'elle comporte au moins les étapes suivantes a) on introduit le milieu polyphasique à l'intérieur d'une enceinte comportant au moins un conduit d'introduction, des moyens de prélèvement comprenant des orifices de prélèvement et au moins un conduit d'évacuation, b) on détermine au moins deux valeurs de pression Pi et P~ en deux endroits différents A et B au moins de l'enceinte et/ou des moyens de prélèvement, et la valeur de la pression interne Po, c) à partir des valeurs déterminées à (étape b), de la connaissance des masses spécifiques de la phase gazeuse et de la phase liquide et/ou de la valeur moyenne de la masse volumique du milieu polyphasique à (intérieur du tube crépiné, d'une relation reliant au moins les paramètres suivants : GLR ou le niveau de (interface séparant la phase liquide et la phase gazeuse, des pressions P1, P~, Po, on détermine la valeur de débit total Qt du milieu polyphasique en écoulement et/ou le débit de chacune des phases qG ET
qL.
Selon (invention, on peut déterminer la valeur du débit de la phase gazeuse et/ou de la phase liquide en faisant intervenir des relations entre les débits des phases et les différences de pression mesurées et notamment les relations suivantes
La présente invention concerne une méthode et un dispositif pour déterminer la valeur du débit d'une ou de plusieurs phases contenues dans un effluent polyphasique, l'effluent comportant au moins une phase gazeuse et au moins une phase liquide.
L'invention s'applique pour déterminer le débit massique des phases d'un effluent pétrolier comportant une phase gazeuse, une phase liquide (organique et aqueuse).
L'effluent peut comporter éventuellement des particules solides telles que du sable, des hydrates ou des paraffines.
1o L'invention s'applique notamment pour la production assistée d'un effluent pétrolier par injection de gaz dans la colonne (gas-lift) ou par injection de vapeur d'eau dans le -gisement. La connaissance du débit massique des phases produites sur chaque puits à
chaque instant permet le réglage optimum des quantités des fluides injectés.
Différentes méthodes et dispositifs de débitmétrie sont connus de l'art antérieur.
Le brevet EP 0 674 249 décrit une méthode et un dispositif permettant de mélanger une phase gazeuse et une phase liquide, et de déterminer la valeur du débit total des deux phases mélangées à l'intérieur d'un venturi. La méthode nécessite de procéder à une étape d'homogénéisation des deux phases avant de mesurer la valeur de pression à
l'entrée et à la 2o sortie du venturi, et à une étape de mesure de densité réalisée par gamrnamétrie, imposant la présence d'une source radio-active.
Il est connu d'utiliser des ondes telles que des micro-ondes, ou des ultrasons pour déterminer le- débit de la phase gazeuse et de la phase liquide constituant un effluent polyphasique. Les brevets US 4.812.739, US 4.820.970 et FR2.722.292 décrivent des méthodes, où fon détermine ou l'on mesure d'une part la quantité de chacune de ces phases et d'autre part une valeur de vitesse moyenne ou la valeur de la vitesse pour chaque phase, pour en déduire respectivement le débit total moyen ou le débit de chaque phase.
De tels dispositifs présentent toutefois l'inconvénient d'être coûteux et parfois difficiles à installer.
L'objet de la présente invention concerne un dispositif ou débitmètre et une méthode qui permettent de palier les inconvénients de l'art antérieur.
La présente invention concerne une méthode pour déterminer la valeur du débit d'au moins une phase constituant une partie d'un milieu polyphasique en écoulement, ledit milieu polyphasique comportant au moüls une phase liquide et au moins une phase gazeuse. Elle se caractérise en ce qu'elle comporte au moins les étapes suivantes a) on introduit le milieu polyphasique à l'intérieur d'une enceinte comportant au moins un conduit d'introduction, des moyens de prélèvement comprenant des orifices de prélèvement et au moins un conduit d'évacuation, b) on détermine au moins deux valeurs de pression Pi et P~ en deux endroits différents A et B au moins de l'enceinte et/ou des moyens de prélèvement, et la valeur de la pression interne Po, c) à partir des valeurs déterminées à (étape b), de la connaissance des masses spécifiques de la phase gazeuse et de la phase liquide et/ou de la valeur moyenne de la masse volumique du milieu polyphasique à (intérieur du tube crépiné, d'une relation reliant au moins les paramètres suivants : GLR ou le niveau de (interface séparant la phase liquide et la phase gazeuse, des pressions P1, P~, Po, on détermine la valeur de débit total Qt du milieu polyphasique en écoulement et/ou le débit de chacune des phases qG ET
qL.
Selon (invention, on peut déterminer la valeur du débit de la phase gazeuse et/ou de la phase liquide en faisant intervenir des relations entre les débits des phases et les différences de pression mesurées et notamment les relations suivantes
2(P, - Po) ~o qg SPCg Spoe 2CP _P _BPo~~2~
z o q~ = S~C~
~p ot oû
Sg et S1 correspondent à la somme des aires des orifices situés respectivement dans la phase gazeuse et dans la phase liquide, z~ étant la distance entre l'interface liquide-gaz et un point, pog et poi les masses volumiques pour le gaz et le liquide à la pression Po et pour une température To, C~ et C, les valeurs des coefficients de passage des orifices du tube crépiné, ét les valeurs des pressions Pl et P~ étant mesurées au niveau du tube de prélèvement.
3o Qt = q, + qg et GLR = qe/q,
z o q~ = S~C~
~p ot oû
Sg et S1 correspondent à la somme des aires des orifices situés respectivement dans la phase gazeuse et dans la phase liquide, z~ étant la distance entre l'interface liquide-gaz et un point, pog et poi les masses volumiques pour le gaz et le liquide à la pression Po et pour une température To, C~ et C, les valeurs des coefficients de passage des orifices du tube crépiné, ét les valeurs des pressions Pl et P~ étant mesurées au niveau du tube de prélèvement.
3o Qt = q, + qg et GLR = qe/q,
3 On peut déterminer la valeur de GLR en effectuant une mesure du niveau de l'interface entre la phase gazeuse et les phases liquides dans (enceinte, en tenant compte de la hauteur totale H du tube crépiné et des caractéristiques des moyens de prélèvement tels que la valeur du coefficient de perçage Co du tube, la fonction caractéristique du perçage du tube crépiné équipant l' enceinte f(H,h).
La phase liquide étant constituée de deux phases liquides Ll et L= ayant des densités pl et p2, différentiables, on mesure une troisième valeur de pression P3 dans l'enceinte, on détermine le niveau de l'interface séparant la phase liquide de la phase gazeuse en considérant le niveau de liquide le plus élevé dans l' enceinte et on détermine lo W = 1 P3 P~ - Pa Pi-Pz SXx Wl = fraction de la phase liquide de densité pl rapportée au volume du mélange de phases liquides.
A partir de la valeur de Wl, on détermine la valeur de xl = 1 ++ G1LR correspond à la fraction de la phase liquide Ll, et la valeur de x2 = 1 + GLR co~espondant à la fraction de la phase liquide I~.
Connaissant la valeur de Q~ , et les valeurs xl et x~, on détermine la valeur de débit pour la phase liquide Ll etJou QLZ pour la phase liquide L~.
On peut établir la relation entre les différents paramètres de l'étape c) en calibrant le dispositif en faisant varier les valeurs de GLR, des pressions différentielles Po-P1 et P~-Po et de la pression Po, des masses volumiques, pg, pl.
On peut déterminer la température et/ou la pression régnant au sein de (enceinte et on peut corriger les valeurs des masses spécifiques edou la valeur du GLR.
On peut déterminer la valeur de la masse volumique moyenne pm en mesurant la différence de pression en deux points éloignés d'une distance h sur le tube crépiné, on peut mesurer la différence de pression dans un organe déprimogène disposé entre la sortie du tube crépiné et le conduit d'évacuation du milieu polyphasique.
L'invention concerne également un dispositif pour déterminer au moins la valeur du débit total d'un milieu polyphasique en écoulement, le milieu polyphasique comprenant au moins une phase liquide et au moins une phase gazeuse, le dispositif comportant une
La phase liquide étant constituée de deux phases liquides Ll et L= ayant des densités pl et p2, différentiables, on mesure une troisième valeur de pression P3 dans l'enceinte, on détermine le niveau de l'interface séparant la phase liquide de la phase gazeuse en considérant le niveau de liquide le plus élevé dans l' enceinte et on détermine lo W = 1 P3 P~ - Pa Pi-Pz SXx Wl = fraction de la phase liquide de densité pl rapportée au volume du mélange de phases liquides.
A partir de la valeur de Wl, on détermine la valeur de xl = 1 ++ G1LR correspond à la fraction de la phase liquide Ll, et la valeur de x2 = 1 + GLR co~espondant à la fraction de la phase liquide I~.
Connaissant la valeur de Q~ , et les valeurs xl et x~, on détermine la valeur de débit pour la phase liquide Ll etJou QLZ pour la phase liquide L~.
On peut établir la relation entre les différents paramètres de l'étape c) en calibrant le dispositif en faisant varier les valeurs de GLR, des pressions différentielles Po-P1 et P~-Po et de la pression Po, des masses volumiques, pg, pl.
On peut déterminer la température et/ou la pression régnant au sein de (enceinte et on peut corriger les valeurs des masses spécifiques edou la valeur du GLR.
On peut déterminer la valeur de la masse volumique moyenne pm en mesurant la différence de pression en deux points éloignés d'une distance h sur le tube crépiné, on peut mesurer la différence de pression dans un organe déprimogène disposé entre la sortie du tube crépiné et le conduit d'évacuation du milieu polyphasique.
L'invention concerne également un dispositif pour déterminer au moins la valeur du débit total d'un milieu polyphasique en écoulement, le milieu polyphasique comprenant au moins une phase liquide et au moins une phase gazeuse, le dispositif comportant une
4 enceinte pourvue d'au moins un conduit d'introduction, d'au moins un conduit d'évacuation, et de moyens de prélèvement comprenant des orifices de prélèvement de la phase liquide et de la phase gazeuse. Le dispositif se caractérise en ce qu'il comporte au moins trois moyens de mesure de la pression, l'un étant destiné à mesurer la pression interne de l'enceinte et les deux autres la pression régnant en deux endroits de l'enceinte et/ou des moyens de prélèvement, les endroits étant séparés par une distance d, des moyens permettant de déterminer la valeur du rapport volumétrique GLR de la phase gazeuse et de la phase liquide du milieu polyphasique en écoulement, un ensemble de traitement permettant de mémoriser ces valeurs mesurées ou déterminées et des valeurs de .paramètres déterminés 1o initialement telles que les valeurs des masses volumiques de chaque phase ou la valeur moyenne de la masse volumique du milieu polyphasique, d'une relation reliant au moins les paramètres suivants : le niveau de l'interface séparant la phase gazeuse de la phase liquide et/ou du GLR, des valeurs de pression (Pl, P~, Po), (ensemble de traitement étant capable de déterminer au moins la valeur du débit total Qt du milieu polyphasique.
Le dispositif peut comporter au moins un organe déprimogène disposé entre la sortie des moyens de prélèvement et le conduit d'évacuation, les moyens de mesure de pression étant disposés au niveau de l'organe déprimogène.
Le dispositif peut comporter des moyens permettant de déterminer la valeur moyenne spécitïque pm du milieu polyphasique au niveau des moyens de prélèvement.
2o Le dispositif peut comporter des moyens de mélange de la phase liquide et de la phase gazeuse disposés entre la sortie des moyens de prélèvement et l'entrée de (organe déprimogène.
Le dispositif peut comporter des moyens de filtration des particules solides contenues dans le milieu polyphasique en écoulement, les moyens étant disposés autour du tube crépiné et (enceinte peut présenter en au moins une de ses extrémités une forme adaptée pour recevoir des particules solides et des moyens permettant d'évacuer les particules solides.
L'enceinte est par exemple formée d'un tube ayant un diamètre intérieur tint, le tube crépiné ayant un diamètre externe ~ext, le rapport ~int/~ext des diamètres varie de 1.5 à ~.
3o L'enceinte est par exemple formée d'un tube de diamètre intérieur ~üit, le tube crépûié
ayant un diamètre externe ~ext, et les tubes ne sont pas coaxiaux.
La présente invention s'applique avantageusement pour déterminer le débit total Qt d'un effluent pétrolier comportant au moins une phase liquide et au moins une phase gazeuse, et éventuellement des particules solides.
Le dispositif peut comporter au moins un organe déprimogène disposé entre la sortie des moyens de prélèvement et le conduit d'évacuation, les moyens de mesure de pression étant disposés au niveau de l'organe déprimogène.
Le dispositif peut comporter des moyens permettant de déterminer la valeur moyenne spécitïque pm du milieu polyphasique au niveau des moyens de prélèvement.
2o Le dispositif peut comporter des moyens de mélange de la phase liquide et de la phase gazeuse disposés entre la sortie des moyens de prélèvement et l'entrée de (organe déprimogène.
Le dispositif peut comporter des moyens de filtration des particules solides contenues dans le milieu polyphasique en écoulement, les moyens étant disposés autour du tube crépiné et (enceinte peut présenter en au moins une de ses extrémités une forme adaptée pour recevoir des particules solides et des moyens permettant d'évacuer les particules solides.
L'enceinte est par exemple formée d'un tube ayant un diamètre intérieur tint, le tube crépiné ayant un diamètre externe ~ext, le rapport ~int/~ext des diamètres varie de 1.5 à ~.
3o L'enceinte est par exemple formée d'un tube de diamètre intérieur ~üit, le tube crépûié
ayant un diamètre externe ~ext, et les tubes ne sont pas coaxiaux.
La présente invention s'applique avantageusement pour déterminer le débit total Qt d'un effluent pétrolier comportant au moins une phase liquide et au moins une phase gazeuse, et éventuellement des particules solides.
5 Par rapport aux dispositifs de l'art antérieur, le débitmètre selon l'invention présente notamment les avantages suivants ~ une simplicité dans sa conception et son fonctionnement, donc un coût réduit en s'affranchissant notamment des dispositifs de mesure densitométriques utilisant une source radio-active, ~ une grande fiabilité, ~ une installation aisée dans des endroits qui peuvent être difficiles d'accès, ~ la possibilité d'associer la mesure de débitmétrie à.des fonctions de régulation dans le cadre d'une production pétrolière tels que la régulation de débit ou le dessablage, ~ la possibilité d'estimer les conditions de production de chaque puits en temps réel, et de les corriger éventuellement et automatiquement en agissant sur des organes de régulation (vannes, débit de lift, débit de vapeur, etc..).
D' autres caractéristiques et avantages de la méthode selon f invention seront mieux compris et apparaîtront à la lecture de la description ci-après d'un exemple non limitatif de 2o réalisation en se référant aux dessins suivants ~ la figure 1 schématise une variante de réalisation d'un débitmètre selon l'invention, ~ la figure 2 représente une variante de réalisation du dispositif de la figure 1 intégrant un dispositif déprimogène complémentaire, et ~ la figure 3 schématise une variante comprenant un moyen d'évacuation de particules solides éventuellement présentes dans le fluide.
La méthode selon l'invention est mise en oeuvre par un premier mode de réalisation donné à titre non limitatif et décrit à la figure 1.
L'objectif recherché est d'obtenir la valeur de débit total et/ou la valeur de débit de 3o chacune des phases d'un milieu polyphasique en écoulement comportant au moins une phase gazeuse et au moins une phase liquide. Le milieu polyphasique peut être un effluent pétrolier comportant une phase gazeuse et une phase liquide constituée généralement d'une
D' autres caractéristiques et avantages de la méthode selon f invention seront mieux compris et apparaîtront à la lecture de la description ci-après d'un exemple non limitatif de 2o réalisation en se référant aux dessins suivants ~ la figure 1 schématise une variante de réalisation d'un débitmètre selon l'invention, ~ la figure 2 représente une variante de réalisation du dispositif de la figure 1 intégrant un dispositif déprimogène complémentaire, et ~ la figure 3 schématise une variante comprenant un moyen d'évacuation de particules solides éventuellement présentes dans le fluide.
La méthode selon l'invention est mise en oeuvre par un premier mode de réalisation donné à titre non limitatif et décrit à la figure 1.
L'objectif recherché est d'obtenir la valeur de débit total et/ou la valeur de débit de 3o chacune des phases d'un milieu polyphasique en écoulement comportant au moins une phase gazeuse et au moins une phase liquide. Le milieu polyphasique peut être un effluent pétrolier comportant une phase gazeuse et une phase liquide constituée généralement d'une
6 phase aqueuse et d'une phase organique, et éventuellement de particules solides (sable, cristaux d'hydrates et/ou de paraffines).
Le dispositif ou débitmètre comporte une enceinte 1 pourvue d'un conduit d'introduction 2 de (effluent polyphasique, d'un conduit d'évacuation 3, et de moyens de prélèvement tel qu'un tube de prélèvement 4 comportant des orifices de prélèvement 5, l'ensemble tube et orifices étant désigné par l'expression tube crépiné. Les caractéristiques géométriques des orifices et leur distribution le long du tube de prélèvement peuvent être fixées selon une méthode décrite dans le brevet FR-2.685.737 dont (enseignement technique est incorporé par référence.
lo Au moins deux capteurs de pression 6, 7 disposés à des niveaux différents A
et B de (enceinte et/ou du tube de prélèvement, par exemple en bas et en haut lorsque le tube est disposé de façon sensiblement verticale, mesurent les valeurs de pression respectivement en sortie du tube crépiné au niveau du conduit d'évacuation 3 et à l'extrémité
opposée de la sortie du tube crépiné.
Un troisième capteur de pression 8 relié à la paroi de (enceinte permet de mesurer la pression interne Po de (enceinte. Un exemple de disposition des capteurs de pression par rapport au tube crépiné est donné ci-après à la figure 2.
Des moyens permettant de déterminer la valeur du rapport volumétrique de la phase gazeuse et de la phase liquide (en abrégé GLR) à (intérieur de l'enceinte, par exemple un 2o détecteur de niveau 9 de (interface phase gazeuse-phase liquide, équipent le débitmètre.
Un capteur de température 10 mesure la température réelle à l'intérieur de l'enceinte 1.
Les différents capteurs de pression et de température, les moyens de détermination du GLR peuvent être reliés à des moyens 11 de calcul et de traitement de données, par exemple ?5 un micro-contrôleur. Ce micro-contrôleur est capable de mémoriser des données propres au fluide polyphasique par exemple les valeurs des masses volumiques de chacune des phases gazeuse et liquides pg, pl ou encore la valeur moyenne du mélange pm, des valeurs de référence qui vont servir au traitement des données, une ou plusieurs relations H reliant les différents paramètres mesurés et les données. Le micro-contrôleur est aussi programmé
3o pour déduire la valeur du débit total Qt de (effluent et/ou la valeur du débit de chacune des phases Qg, Ql.
La distribution des orifices est par exemple choisie pour obtenir un mélange des phases de (effluent à (intérieur du tube crépiné.
Le dispositif ou débitmètre comporte une enceinte 1 pourvue d'un conduit d'introduction 2 de (effluent polyphasique, d'un conduit d'évacuation 3, et de moyens de prélèvement tel qu'un tube de prélèvement 4 comportant des orifices de prélèvement 5, l'ensemble tube et orifices étant désigné par l'expression tube crépiné. Les caractéristiques géométriques des orifices et leur distribution le long du tube de prélèvement peuvent être fixées selon une méthode décrite dans le brevet FR-2.685.737 dont (enseignement technique est incorporé par référence.
lo Au moins deux capteurs de pression 6, 7 disposés à des niveaux différents A
et B de (enceinte et/ou du tube de prélèvement, par exemple en bas et en haut lorsque le tube est disposé de façon sensiblement verticale, mesurent les valeurs de pression respectivement en sortie du tube crépiné au niveau du conduit d'évacuation 3 et à l'extrémité
opposée de la sortie du tube crépiné.
Un troisième capteur de pression 8 relié à la paroi de (enceinte permet de mesurer la pression interne Po de (enceinte. Un exemple de disposition des capteurs de pression par rapport au tube crépiné est donné ci-après à la figure 2.
Des moyens permettant de déterminer la valeur du rapport volumétrique de la phase gazeuse et de la phase liquide (en abrégé GLR) à (intérieur de l'enceinte, par exemple un 2o détecteur de niveau 9 de (interface phase gazeuse-phase liquide, équipent le débitmètre.
Un capteur de température 10 mesure la température réelle à l'intérieur de l'enceinte 1.
Les différents capteurs de pression et de température, les moyens de détermination du GLR peuvent être reliés à des moyens 11 de calcul et de traitement de données, par exemple ?5 un micro-contrôleur. Ce micro-contrôleur est capable de mémoriser des données propres au fluide polyphasique par exemple les valeurs des masses volumiques de chacune des phases gazeuse et liquides pg, pl ou encore la valeur moyenne du mélange pm, des valeurs de référence qui vont servir au traitement des données, une ou plusieurs relations H reliant les différents paramètres mesurés et les données. Le micro-contrôleur est aussi programmé
3o pour déduire la valeur du débit total Qt de (effluent et/ou la valeur du débit de chacune des phases Qg, Ql.
La distribution des orifices est par exemple choisie pour obtenir un mélange des phases de (effluent à (intérieur du tube crépiné.
7 Description de la méthode permettant d'obtenir la valeur du GLR et du débit total Qt à partir de trois mesures de pression dont une est prise sur le moyen de prélèvement P0~ P1, P2 =
a) les masses volumiques moyennes des phases liquides et gazeuses p ~ ref. et p g ref Sont préalablement déterminées par une mesure sur un échantillon de fluide diphasique dans des conditions de température et de pression connues T ,ef_ et P,~f .
Si ces masses volumiques peuvent évoluer sur le long terme, en raison par exemple de o l'augmentation de la proportion d'eau dans la phase liquide par des venues d'eau croissantes ou plus généralement par des variations dans la composition des effluents, les masses volumiques sont périodiquement contrôlées afin d'ajuster les valeurs considérées dans le cycle de calcul décrit ci-dessous. La périodicité des mesures des masses volumiques peut aller de quelques dizaines d'heures à plusieurs semaines en fonction de la rapidité des variations et de la précision souhaitée.
b) on mesure la pression Po à l'intérieur de l'enceinte, et éventuellement la température To si celle-ci varie sensiblement en fonction du temps au cours des mesures du débit effectuées au moyen de la présente invention. Ces mesures permettent d'ajuster les masses volumiques mesurées dans les conditions réelles de température et de pression 2o existant dans l'enceinte pour obtenir les masses vohuniques p o, et p og .
En supposant que le gaz est parfait, on obtient pour la masse volumique du gaz p og = p g ra p TT'~ . On peut utiliser une loi (équation d'état) plus précise que la loi des ref 0 gaz parfaits pour améliorer la précision de la méthode. On peut aussi tenir compte du dégazage de la phase liquide, éventuellement de la condensation, qui fait varier le volume ?5 gazeux avec la chute de pression.
La masse volumique du liquide peut également être ajustée pour. tenir compte de sa dilatation thermique et du dégazage par des formules bien connues, l'effet de la compressibilité pour de faibles variations de pression étant en général négligeable.
c) on mesure la pression à l'intérieur du tube crépiné aux moins en deux points : P, en un 30 point A situé de préférence en partie haute du tube et Pz en un point B
situé de préférence en partie basse du tube, ces points étant choisi de façon à ce que l'interface entre la phase gazeuse et la ou les phases liquides reste comprise entre A et B.
d) en utilisant des formules bien connues des hydrauliciens, on détermine les débits gazeux qg et liquides q~ chus les orifices du tube crépiné à partir des différences P, - Po et 35 Pz - Po , des masses volumiques p o, et p og , et des caractéristiques géométriques et hydrauliques des orifices du tube crépiné : aire S; et coefficients de perçage C; qui dépendent de la géométrie de l'orifice et du nombre de Reynolds:
s 2(P, - Po) q~ = Se Ce 8Po 8 Zz1 2CPz-Po-8Po' 2/
q' = S'C' b'P o' zz étant la distance entre l'interface (liquide-gaz) et le point B ; et Sg , S' les sommes des aires des orifices situés respectivement dans la partie gazeuse et la partie liquide. Ces aires, et par suite les débits, dépendent du niveau de l'interface dans l'enceinte : S~ = fl(h, H), S~ = fz(h, H).
e) les masses volumiques p ;, et p ; ~ et les débits gazeux, éventuellement les débits liquides, à différents niveaux du tube crépiné sont corrigés pour tenir compte de la chute de pression P, - P° en haut du tube et Pz - Po en bas par la méthode exposée ci-dessus au b).
lo f) à partir des débits q8 et q' on calcule la pression différentielle hydrostatique et les pertes de charge entre les points A et B. Au point A on a : P,' = Py,6f P' T-~f -et q,~ = qP p° , Pn! TO P
=q et au point B : p z = p ,6 Pz T=ff et qz p p P Y t P~ f ~~°
En négligeant la masse volumique du gaz, la masse volumique moyenne du mélange diphasique au point B vaut . p zmoy = p ' q' , et la différence de pression q' + qz s hydrostatique vaut : o PhYd = ~ g P' q' zz . La perte de charge est fonction du carré du 2 q'+qzg débit total calculé Qt = qzg + q, et du GLR estimé par le rapport q2g .obtenus au moyen q' de formules ou d'abaques bien connus des spécialistes. On peut donc calculer la différence de pression Pz - P" par l'expression:
_1 P, q' _ z (Pz ' P, )m~,.a = 0 PhYd - 0 P ~ner - 2 g q' + qz p zz K 'q'- + qz P
2o où K dépend des caractéristiques de l'écoulement et du rapport q2g . Cette pression q' différentielle calculée dépend de la position supposée de l'interface.
On compare alors cette valeur calculée à la différence des pressions mesurées Pz - P, .
Cette comparaison permet de modifier en plus ou en moins la position supposée de l'interface et, par une approche itérative, de déterminer la position supposée de l'interface qui permet d'ajuster au mieux les pressions mesurées aux pressions calculées.
Lorsque la méthode a convergé et permis d'obtenir un niveau et des débits gazeux qa et liquides q' , on détermine alors le débit total Qt = q8 + q' et le GLR par le rapport qR .
qr Le calcul des débits peut être rendu plus précis de plusieurs façons. On peut en premier lieu tenir compte de la masse volumique de la phase gazeuse, on utilise q~ qzR qi p 2moy - P z + Pz p au lieu de pz,"°y - Pr , et on tient compte de 9z + qz a q~ + qz e ~~ '~ qzg cette nouvelle densité dans toutes les relations qui en dérivent. En second lieu, on peut discrétiser le tube crépiné en plusieurs tronçons et écrire les relations pressions-débit sur chaque tronçon en cumulant les débits partiels en progressant du point A vers le point B. La pression interne dans le tube peut être estimée de proche en proche à partir de la pression mesurée P au point A par une relation semblable à celle qui est indiquée plus haut. Dans ce calcul on peut généralement négliger les pertes de charge dans les parties du tube 1o uniquement remplies de gaz.
Les relations entre les pressions mesurées Po, P, et Pz, les masses volumiques q8 et q, , et le débit total le GLR et/ou le niveau de l'interface peuvent être de type analytique, mémorisées dans un micro-calculateur, avec un ensemble de traitement programmé. Elle peut aussi se présenter sous la forme d'un ensemble de données obtenues par des essais ou par l'étalonnage d'un dispositif et traduites sous forme d'abaques ou d'une base de données mémorisées dans le micro-calculateur.
Les calculs itératifs destinés à déterminer le niveau de l'interface peuvent être 2o supprimés si ce niveau est mesuré. Le GLR peut être obtenu à partir de la lecture du niveau par la relation GLR = Sg C8 p°' P~ - Po Z avec S' C' p°8 Pz-po-Pb'oi 2 ( ) Sg Sl = f (h, H) et Cg, Ci étant des coefficients de perçage du tube crépiné connus de l'Homme du métier.
Des mesures de la température et de la pression régnant dans l'enceinte peuvent être ?5 prises en compte pour corriger la valeur de GLR.
Les mesures de la température régnant à l'intérieur de l'enceinte et des valeurs de pression aux points A et B ou la valeur de pression interne Po peuvent aussi être utilisées pour corriger les valeurs des masses spécifiques, par exemple en utilisant la loi des gaz parfaits ou une loi plus élaborée choisie en fonction de la précision souhaitée par 30 l' opérateur.
La mesure de Po sera par exemple réalisée au niveau du conduit d'introduction de (effluent.
Pour un effluent comportant un mélange de phases liquides différentiables par leur valeur de densité, il est possible de déterminer la valeur des débits de chacune des phases liquides.
5 Par exemple lorsque la phase liquide comporte deux phases liquides Ll et L_ ayant respectivement des densités pl, pz et des proportions xi et xz ; on détermine par exemple la proportion de chacune des ces deux phases liquides et on peut remonter au débit correspondant de la façon suivante on détermine ou on mesure une troisième valeur de pression dans l'enceinte, le point lo de mesure étant réalisé de préférence dans la partie opposée du point de mesure Po défini précédemment.
On détermine ou on mesure le niveau de (interface phase liquide, phase gazeuse en considérant le niveau de liquide le plus haut dans l'enceinte, par rapport à
un point bas de l'enceinte ; par exemple h.
on détermine la valeur de la fraction de la phase liquide Ll, par les étapes suivantes 1 P3 P~ - Pz yyl =
P~ - Pz g X x Wl = fraction de la phase liquide de densité pl rapportée au volume du mélange de phases liquides.
Par exemple lorsque fon considère Peau Wl correspond au watercut.
2o A partir de la valeur de Wl, on détermine la valeur de xl = 1 + G1LR oo~espond à la fraction de la phase liquide Ll, et la valeur de xz = 1 + GLR oo~espondant à la fraction de la phase liquide Lz.
Connaissant la valeur de ql , et les valeurs xl et xz, on peut déterminer la valeur de débit qLl, pour la phase liquide Li edou qLZ pour la phase liquide Lz.
La figure 2 décrit un autre mode de réalisation où l'on utilise un organe déprimogène pour mesurer la différence de pression 0P=P1-Pz, par exemple un venturi 20 disposé
directement à la sortie référencée 21 du tube crépiné 4.
L'orgmie déprünogène peut aussi être un orifice calibré, une tuyère ou tout autre 3o moyen adapté à mesurer une perte de charge.
ll Le venturi repose par exemple sur un support 22 avec encoche d'indexation en azimut. Il comporte des évidements calibrés permettant l'introduction du tube crépiné 4, du conduit d'évacuation 3 et éventuellement des tubes de prise de pression 23, 24, les évidements ri étant pas représentés pour des raisons de clarté de figure.
Les tubes de prise de pression 23, 24 passent au travers d'ouvertures 25, 26 de l'enceinte 1, qui sont équipées de moyens adaptés pour assurer l'étanchéité de (ensemble.
Dans certains cas d'applications, par exemple celui décrit à la figure 3, le tube crépiné
peut aussi comprendre une poche de sédimentation de fores particules de sable faisant amortisseur et anti-abrasion du fond.
lo L'écoulement de l'effluent à l'intérieur du venturi pouvant être considéré
comme un écoulement dispersé homogène compte tenu du mélange dans le tube perforé, la relation liant la différence de pression à la vitesse de l'effluent est de la forme ~P = K~ pm V~ (3) K~ une constante qui dépend de la géométrie du venturi.
A partir de la mesure du ~P, entre feutrée et la sortie du venturi, de la valeur de la masse volumique moyenne pm de (écoulement et en appliquant la relation (3), on détermine la valeur de la vitesse de (écoulement V de (effluent et donc la valeur de son débit total Qt, par rapport à la section du venturi prise par exemple à la sortie.
?o Selon un autre mode de mise en oeuvre la valeur de la masse volumique moyenne pm est mesurée à (aide du tube crépiné disposé avant le venturi, ce qui permet notamment d'augmenter la précision des mesures.
On mesure par exemple la valeur de pression en un premier point A situé à la partie supérieure du tube crépiné et en un second point C correspondant au niveau de la jonction ?5 du tube crépiné et du venturi, les deux points A et C étant distants de d.
La valeur de OP mesurée sera reliée à une valeur moyenne de la masse volumique pm en suivant la méthode comprenant les étapes a) à f) décrites précédemment.
A partir de la valeur "mesurée" de pm, de la mesure de la différence de pression 0P=OP= dans le venturi, et en appliquant la relation (3), on déduit lawaleur de la vitesse V
30 au niveau du venturi et la valeur du débit total de l'effluent Qt.
Les valeurs de pression et de température peuvent être prises en compte pour corriger la valeur du GLR, comme il a été mentionné précédemment.
l2 Sans sortir du cadre de l'invention, il est possible de positionner entre la sortie 21 du tube crépiné et (entrée du venturi 20, un dispositif ayant pour fonction d'optimiser le mélange de la phase gazeuse et de la phase liquide amorcé à l'intérieur du tube crépiné
avant leur passage dans le venturi 20 ayant pour fonction de mesurer la différence de pression. Le dispositif peut être uu venturi. Il peut être disposé à
(intérieur ou à (extérieur de (enceinte.
Lorsque (effluent pétrolier est chargé en particules solides (sable, précipités divers, hydrates ou paraffines) il peut s'avérer avantageux d'éliminer ces particules avant de le 1o transférer dans une conduite de transport.
Ces particules peuvent en effet former des dépôts gênant (écoulement de (effluent, ou encore détériorer les parois internes de la conduite de transport.
La figure 3 décrit une variante du dispositif de la figure 2 équipé de moyens supplémentaires permettant de réaliser la séparation et la filtration des particules, avant le i5 passage de (écoulement dans le tube crépiné.
Le conduit d'introduction 2 de l'effluent polyphasique peut être prolongé par une entrée tangentielle 30 de façon à créer un effet centrifuge. L'effet centrifuge conduit à
éloigner les particules solides du tube crépiné 4.
Le tube crépiné est entouré par un filtre 31, à titre d'exemple un filtre de type Johnson 20 100 microns, pour des particules solides ayant une taille moyenne voisine de 200 microns.
Ces filtres sont utilisés classiquement dans (industrie pétrolière. Un fil métallique inoxydable de section trapézoïdale est enroulé à pas constant laissant un espace libre entre les spires de la dimension requise. On min>snise ainsi le passage de particules fores à
l'intérieur du tube crépiné qui pourraient notamment obstruer les orifices de prélèvement.
25 L'enceinte 1 peut présenter au niveau de sa partie inférieure une géométrie adaptée pour recevoir les particules solides et faciliter leur vidange, par exemple une forme conique représentée sur la figure par un cône à sable référencé 32 ayant un angle au sommet a. La valeur de l'angle oc peut être choisie en fonction de l'angle de frottement interne des particules ou du sable pour le glissement à la paroi 33 interne de l'enceinte sans adhérence.
3o Le conduit d'évacuation 3 est de préférence disposé au-dessus de la partie en forme de cône pour empêcher le passage des particules solides.
Une rampe de fluidisation 34 par injection d'eau avec jets tangentiels pourvue d'orifices 35 répartis sur une majorité de sa longueur est disposée parallèlement par exemple à la paroi conique. L'eau est introduite par un conduit 36 équipé par exemple d'une vanne 37 de régulation du débit injecté.
L'enceinte est pourvue d'un orifice d'évacuation 38 des particules solides situés par exemple au sommet de la partie en forme de cône. L'orifice est relié par l'intermédiaire d'une vanne à sable 39 par exemple à un réservoir externe 40 de sable qui permet de vidanger (enceinte selon des séquences pilotées par exemple lorsque le niveau de sable dans l'enceinte atteint une valeur donnée. Pour contrôler ces séquences de vidange l'enceinte comporte un moyen de détection 41 de niveau qui est relié au micro-contrôleur.
Un contrôle similaire peut éventuellement être réalisé dans le réservoir supplémentaire 40.
Des moyens externes à l'enceinte tels que des vibreurs 41 permettent de faciliter l'écoulement des particules dans le réservoir supplémentaire et éventuellement de les décoller des parois si le besoin s'en fait sentir.
Le réservoir externe 40 est amovible et sert une fois rempli à évacuer les dépôts solides vers une unité de traitement de dépollution.
Dans les différents modes de réalisation décrits ci-dessus, (enceinte 1 n a pas besoin de constituer une capacité tampon amortissant les variations de GLR de (effluent contrairement à (application mentionnée dans le brevet FR-2.68.737. Le volume intérieur 2o peut être réduit et (enceinte peut être constitué d'un tube disposé de manière concentrique au tube crépiné. Le diamètre intérieur tint du tube 1 est supérieur au diamètre extérieur du tube crépiné, le rapport entre ~extl tint étant choisi pour assurer une séparation suffisante des phases liquides et gazeuses, tout en réduisant la quantité d'effluent tampon.
A cet effet, le rapport ~ext/ tint est choisi de préférence entre 1,5 et 5,0 et de ?5 préférence entre 2,0 et 4,0.
L'ensemble formé de l'enceinte 1 et du tube crépiné 4 peut être disposé selon un axe sensiblement vertical comme il a été décrit aux figures précédentes, ou encore sans sortir du cadre de (invention, selon un axe incliné par rapport à une verticale pour faciliter la 3o séparation des phases gazeuse et liquide. L'inclinaison peut être de 45° environ.
Les ares du tube crépiné et du tube formant l'enceinte pourront ne pas être coaxiaux.
La distribution des orifices de prélèvement s'effectue par exemple selon le mode décrit dans l'un des brevets du demandeur US-5.421.357 ou US-x.494.067.
L'invention peut être utilisée pour estimer des conditions de production des puits pétroliers et pour l'optimisation de la gestion des réservoirs.
Le dispositif selon l'invention peut être intégré sur un bloc de vannes situé
en tête de puits habituellement désigné sous le nom d'arbre de Noël dans l'industrie pétrolière, par exemple dans des applications sous-marines.
1o
a) les masses volumiques moyennes des phases liquides et gazeuses p ~ ref. et p g ref Sont préalablement déterminées par une mesure sur un échantillon de fluide diphasique dans des conditions de température et de pression connues T ,ef_ et P,~f .
Si ces masses volumiques peuvent évoluer sur le long terme, en raison par exemple de o l'augmentation de la proportion d'eau dans la phase liquide par des venues d'eau croissantes ou plus généralement par des variations dans la composition des effluents, les masses volumiques sont périodiquement contrôlées afin d'ajuster les valeurs considérées dans le cycle de calcul décrit ci-dessous. La périodicité des mesures des masses volumiques peut aller de quelques dizaines d'heures à plusieurs semaines en fonction de la rapidité des variations et de la précision souhaitée.
b) on mesure la pression Po à l'intérieur de l'enceinte, et éventuellement la température To si celle-ci varie sensiblement en fonction du temps au cours des mesures du débit effectuées au moyen de la présente invention. Ces mesures permettent d'ajuster les masses volumiques mesurées dans les conditions réelles de température et de pression 2o existant dans l'enceinte pour obtenir les masses vohuniques p o, et p og .
En supposant que le gaz est parfait, on obtient pour la masse volumique du gaz p og = p g ra p TT'~ . On peut utiliser une loi (équation d'état) plus précise que la loi des ref 0 gaz parfaits pour améliorer la précision de la méthode. On peut aussi tenir compte du dégazage de la phase liquide, éventuellement de la condensation, qui fait varier le volume ?5 gazeux avec la chute de pression.
La masse volumique du liquide peut également être ajustée pour. tenir compte de sa dilatation thermique et du dégazage par des formules bien connues, l'effet de la compressibilité pour de faibles variations de pression étant en général négligeable.
c) on mesure la pression à l'intérieur du tube crépiné aux moins en deux points : P, en un 30 point A situé de préférence en partie haute du tube et Pz en un point B
situé de préférence en partie basse du tube, ces points étant choisi de façon à ce que l'interface entre la phase gazeuse et la ou les phases liquides reste comprise entre A et B.
d) en utilisant des formules bien connues des hydrauliciens, on détermine les débits gazeux qg et liquides q~ chus les orifices du tube crépiné à partir des différences P, - Po et 35 Pz - Po , des masses volumiques p o, et p og , et des caractéristiques géométriques et hydrauliques des orifices du tube crépiné : aire S; et coefficients de perçage C; qui dépendent de la géométrie de l'orifice et du nombre de Reynolds:
s 2(P, - Po) q~ = Se Ce 8Po 8 Zz1 2CPz-Po-8Po' 2/
q' = S'C' b'P o' zz étant la distance entre l'interface (liquide-gaz) et le point B ; et Sg , S' les sommes des aires des orifices situés respectivement dans la partie gazeuse et la partie liquide. Ces aires, et par suite les débits, dépendent du niveau de l'interface dans l'enceinte : S~ = fl(h, H), S~ = fz(h, H).
e) les masses volumiques p ;, et p ; ~ et les débits gazeux, éventuellement les débits liquides, à différents niveaux du tube crépiné sont corrigés pour tenir compte de la chute de pression P, - P° en haut du tube et Pz - Po en bas par la méthode exposée ci-dessus au b).
lo f) à partir des débits q8 et q' on calcule la pression différentielle hydrostatique et les pertes de charge entre les points A et B. Au point A on a : P,' = Py,6f P' T-~f -et q,~ = qP p° , Pn! TO P
=q et au point B : p z = p ,6 Pz T=ff et qz p p P Y t P~ f ~~°
En négligeant la masse volumique du gaz, la masse volumique moyenne du mélange diphasique au point B vaut . p zmoy = p ' q' , et la différence de pression q' + qz s hydrostatique vaut : o PhYd = ~ g P' q' zz . La perte de charge est fonction du carré du 2 q'+qzg débit total calculé Qt = qzg + q, et du GLR estimé par le rapport q2g .obtenus au moyen q' de formules ou d'abaques bien connus des spécialistes. On peut donc calculer la différence de pression Pz - P" par l'expression:
_1 P, q' _ z (Pz ' P, )m~,.a = 0 PhYd - 0 P ~ner - 2 g q' + qz p zz K 'q'- + qz P
2o où K dépend des caractéristiques de l'écoulement et du rapport q2g . Cette pression q' différentielle calculée dépend de la position supposée de l'interface.
On compare alors cette valeur calculée à la différence des pressions mesurées Pz - P, .
Cette comparaison permet de modifier en plus ou en moins la position supposée de l'interface et, par une approche itérative, de déterminer la position supposée de l'interface qui permet d'ajuster au mieux les pressions mesurées aux pressions calculées.
Lorsque la méthode a convergé et permis d'obtenir un niveau et des débits gazeux qa et liquides q' , on détermine alors le débit total Qt = q8 + q' et le GLR par le rapport qR .
qr Le calcul des débits peut être rendu plus précis de plusieurs façons. On peut en premier lieu tenir compte de la masse volumique de la phase gazeuse, on utilise q~ qzR qi p 2moy - P z + Pz p au lieu de pz,"°y - Pr , et on tient compte de 9z + qz a q~ + qz e ~~ '~ qzg cette nouvelle densité dans toutes les relations qui en dérivent. En second lieu, on peut discrétiser le tube crépiné en plusieurs tronçons et écrire les relations pressions-débit sur chaque tronçon en cumulant les débits partiels en progressant du point A vers le point B. La pression interne dans le tube peut être estimée de proche en proche à partir de la pression mesurée P au point A par une relation semblable à celle qui est indiquée plus haut. Dans ce calcul on peut généralement négliger les pertes de charge dans les parties du tube 1o uniquement remplies de gaz.
Les relations entre les pressions mesurées Po, P, et Pz, les masses volumiques q8 et q, , et le débit total le GLR et/ou le niveau de l'interface peuvent être de type analytique, mémorisées dans un micro-calculateur, avec un ensemble de traitement programmé. Elle peut aussi se présenter sous la forme d'un ensemble de données obtenues par des essais ou par l'étalonnage d'un dispositif et traduites sous forme d'abaques ou d'une base de données mémorisées dans le micro-calculateur.
Les calculs itératifs destinés à déterminer le niveau de l'interface peuvent être 2o supprimés si ce niveau est mesuré. Le GLR peut être obtenu à partir de la lecture du niveau par la relation GLR = Sg C8 p°' P~ - Po Z avec S' C' p°8 Pz-po-Pb'oi 2 ( ) Sg Sl = f (h, H) et Cg, Ci étant des coefficients de perçage du tube crépiné connus de l'Homme du métier.
Des mesures de la température et de la pression régnant dans l'enceinte peuvent être ?5 prises en compte pour corriger la valeur de GLR.
Les mesures de la température régnant à l'intérieur de l'enceinte et des valeurs de pression aux points A et B ou la valeur de pression interne Po peuvent aussi être utilisées pour corriger les valeurs des masses spécifiques, par exemple en utilisant la loi des gaz parfaits ou une loi plus élaborée choisie en fonction de la précision souhaitée par 30 l' opérateur.
La mesure de Po sera par exemple réalisée au niveau du conduit d'introduction de (effluent.
Pour un effluent comportant un mélange de phases liquides différentiables par leur valeur de densité, il est possible de déterminer la valeur des débits de chacune des phases liquides.
5 Par exemple lorsque la phase liquide comporte deux phases liquides Ll et L_ ayant respectivement des densités pl, pz et des proportions xi et xz ; on détermine par exemple la proportion de chacune des ces deux phases liquides et on peut remonter au débit correspondant de la façon suivante on détermine ou on mesure une troisième valeur de pression dans l'enceinte, le point lo de mesure étant réalisé de préférence dans la partie opposée du point de mesure Po défini précédemment.
On détermine ou on mesure le niveau de (interface phase liquide, phase gazeuse en considérant le niveau de liquide le plus haut dans l'enceinte, par rapport à
un point bas de l'enceinte ; par exemple h.
on détermine la valeur de la fraction de la phase liquide Ll, par les étapes suivantes 1 P3 P~ - Pz yyl =
P~ - Pz g X x Wl = fraction de la phase liquide de densité pl rapportée au volume du mélange de phases liquides.
Par exemple lorsque fon considère Peau Wl correspond au watercut.
2o A partir de la valeur de Wl, on détermine la valeur de xl = 1 + G1LR oo~espond à la fraction de la phase liquide Ll, et la valeur de xz = 1 + GLR oo~espondant à la fraction de la phase liquide Lz.
Connaissant la valeur de ql , et les valeurs xl et xz, on peut déterminer la valeur de débit qLl, pour la phase liquide Li edou qLZ pour la phase liquide Lz.
La figure 2 décrit un autre mode de réalisation où l'on utilise un organe déprimogène pour mesurer la différence de pression 0P=P1-Pz, par exemple un venturi 20 disposé
directement à la sortie référencée 21 du tube crépiné 4.
L'orgmie déprünogène peut aussi être un orifice calibré, une tuyère ou tout autre 3o moyen adapté à mesurer une perte de charge.
ll Le venturi repose par exemple sur un support 22 avec encoche d'indexation en azimut. Il comporte des évidements calibrés permettant l'introduction du tube crépiné 4, du conduit d'évacuation 3 et éventuellement des tubes de prise de pression 23, 24, les évidements ri étant pas représentés pour des raisons de clarté de figure.
Les tubes de prise de pression 23, 24 passent au travers d'ouvertures 25, 26 de l'enceinte 1, qui sont équipées de moyens adaptés pour assurer l'étanchéité de (ensemble.
Dans certains cas d'applications, par exemple celui décrit à la figure 3, le tube crépiné
peut aussi comprendre une poche de sédimentation de fores particules de sable faisant amortisseur et anti-abrasion du fond.
lo L'écoulement de l'effluent à l'intérieur du venturi pouvant être considéré
comme un écoulement dispersé homogène compte tenu du mélange dans le tube perforé, la relation liant la différence de pression à la vitesse de l'effluent est de la forme ~P = K~ pm V~ (3) K~ une constante qui dépend de la géométrie du venturi.
A partir de la mesure du ~P, entre feutrée et la sortie du venturi, de la valeur de la masse volumique moyenne pm de (écoulement et en appliquant la relation (3), on détermine la valeur de la vitesse de (écoulement V de (effluent et donc la valeur de son débit total Qt, par rapport à la section du venturi prise par exemple à la sortie.
?o Selon un autre mode de mise en oeuvre la valeur de la masse volumique moyenne pm est mesurée à (aide du tube crépiné disposé avant le venturi, ce qui permet notamment d'augmenter la précision des mesures.
On mesure par exemple la valeur de pression en un premier point A situé à la partie supérieure du tube crépiné et en un second point C correspondant au niveau de la jonction ?5 du tube crépiné et du venturi, les deux points A et C étant distants de d.
La valeur de OP mesurée sera reliée à une valeur moyenne de la masse volumique pm en suivant la méthode comprenant les étapes a) à f) décrites précédemment.
A partir de la valeur "mesurée" de pm, de la mesure de la différence de pression 0P=OP= dans le venturi, et en appliquant la relation (3), on déduit lawaleur de la vitesse V
30 au niveau du venturi et la valeur du débit total de l'effluent Qt.
Les valeurs de pression et de température peuvent être prises en compte pour corriger la valeur du GLR, comme il a été mentionné précédemment.
l2 Sans sortir du cadre de l'invention, il est possible de positionner entre la sortie 21 du tube crépiné et (entrée du venturi 20, un dispositif ayant pour fonction d'optimiser le mélange de la phase gazeuse et de la phase liquide amorcé à l'intérieur du tube crépiné
avant leur passage dans le venturi 20 ayant pour fonction de mesurer la différence de pression. Le dispositif peut être uu venturi. Il peut être disposé à
(intérieur ou à (extérieur de (enceinte.
Lorsque (effluent pétrolier est chargé en particules solides (sable, précipités divers, hydrates ou paraffines) il peut s'avérer avantageux d'éliminer ces particules avant de le 1o transférer dans une conduite de transport.
Ces particules peuvent en effet former des dépôts gênant (écoulement de (effluent, ou encore détériorer les parois internes de la conduite de transport.
La figure 3 décrit une variante du dispositif de la figure 2 équipé de moyens supplémentaires permettant de réaliser la séparation et la filtration des particules, avant le i5 passage de (écoulement dans le tube crépiné.
Le conduit d'introduction 2 de l'effluent polyphasique peut être prolongé par une entrée tangentielle 30 de façon à créer un effet centrifuge. L'effet centrifuge conduit à
éloigner les particules solides du tube crépiné 4.
Le tube crépiné est entouré par un filtre 31, à titre d'exemple un filtre de type Johnson 20 100 microns, pour des particules solides ayant une taille moyenne voisine de 200 microns.
Ces filtres sont utilisés classiquement dans (industrie pétrolière. Un fil métallique inoxydable de section trapézoïdale est enroulé à pas constant laissant un espace libre entre les spires de la dimension requise. On min>snise ainsi le passage de particules fores à
l'intérieur du tube crépiné qui pourraient notamment obstruer les orifices de prélèvement.
25 L'enceinte 1 peut présenter au niveau de sa partie inférieure une géométrie adaptée pour recevoir les particules solides et faciliter leur vidange, par exemple une forme conique représentée sur la figure par un cône à sable référencé 32 ayant un angle au sommet a. La valeur de l'angle oc peut être choisie en fonction de l'angle de frottement interne des particules ou du sable pour le glissement à la paroi 33 interne de l'enceinte sans adhérence.
3o Le conduit d'évacuation 3 est de préférence disposé au-dessus de la partie en forme de cône pour empêcher le passage des particules solides.
Une rampe de fluidisation 34 par injection d'eau avec jets tangentiels pourvue d'orifices 35 répartis sur une majorité de sa longueur est disposée parallèlement par exemple à la paroi conique. L'eau est introduite par un conduit 36 équipé par exemple d'une vanne 37 de régulation du débit injecté.
L'enceinte est pourvue d'un orifice d'évacuation 38 des particules solides situés par exemple au sommet de la partie en forme de cône. L'orifice est relié par l'intermédiaire d'une vanne à sable 39 par exemple à un réservoir externe 40 de sable qui permet de vidanger (enceinte selon des séquences pilotées par exemple lorsque le niveau de sable dans l'enceinte atteint une valeur donnée. Pour contrôler ces séquences de vidange l'enceinte comporte un moyen de détection 41 de niveau qui est relié au micro-contrôleur.
Un contrôle similaire peut éventuellement être réalisé dans le réservoir supplémentaire 40.
Des moyens externes à l'enceinte tels que des vibreurs 41 permettent de faciliter l'écoulement des particules dans le réservoir supplémentaire et éventuellement de les décoller des parois si le besoin s'en fait sentir.
Le réservoir externe 40 est amovible et sert une fois rempli à évacuer les dépôts solides vers une unité de traitement de dépollution.
Dans les différents modes de réalisation décrits ci-dessus, (enceinte 1 n a pas besoin de constituer une capacité tampon amortissant les variations de GLR de (effluent contrairement à (application mentionnée dans le brevet FR-2.68.737. Le volume intérieur 2o peut être réduit et (enceinte peut être constitué d'un tube disposé de manière concentrique au tube crépiné. Le diamètre intérieur tint du tube 1 est supérieur au diamètre extérieur du tube crépiné, le rapport entre ~extl tint étant choisi pour assurer une séparation suffisante des phases liquides et gazeuses, tout en réduisant la quantité d'effluent tampon.
A cet effet, le rapport ~ext/ tint est choisi de préférence entre 1,5 et 5,0 et de ?5 préférence entre 2,0 et 4,0.
L'ensemble formé de l'enceinte 1 et du tube crépiné 4 peut être disposé selon un axe sensiblement vertical comme il a été décrit aux figures précédentes, ou encore sans sortir du cadre de (invention, selon un axe incliné par rapport à une verticale pour faciliter la 3o séparation des phases gazeuse et liquide. L'inclinaison peut être de 45° environ.
Les ares du tube crépiné et du tube formant l'enceinte pourront ne pas être coaxiaux.
La distribution des orifices de prélèvement s'effectue par exemple selon le mode décrit dans l'un des brevets du demandeur US-5.421.357 ou US-x.494.067.
L'invention peut être utilisée pour estimer des conditions de production des puits pétroliers et pour l'optimisation de la gestion des réservoirs.
Le dispositif selon l'invention peut être intégré sur un bloc de vannes situé
en tête de puits habituellement désigné sous le nom d'arbre de Noël dans l'industrie pétrolière, par exemple dans des applications sous-marines.
1o
Claims (4)
1 - Méthode pour déterminer la valeur du débit d'au moins une phase constituant une partie d'un milieu polyphasique en écoulement, ledit milieu polyphasique comportant au moins une phase liquide et au moins une phase gazeuse, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins les étapes suivantes:
a) on introduit le milieu polyphasique à l'intérieur d'une enceinte comportant au moins un conduit d'introduction, des moyens de prélèvement comprenant des orifices de prélèvement et au moins un conduit d' évacuation, b) on détermine au moins deux valeurs de pression P1 et P2 en deux endroits différents A et B au moins de ladite enceinte et/ou des moyens de prélèvement, et la valeur de la pression interne Po, c) à partir des valeurs déterminées à l'étape b), de la connaissance des masses spécifiques de la phase gazeuse et de la phase liquide et/ou de la valeur moyenne de la masse volumique du milieu polyphasique à l'intérieur du tube crépiné, d'une relation reliant au moins les paramètres suivants: le niveau de l'interface séparant la phase gazeuse de la phase liquide et/ou du GLR, des valeurs de pression, on détermine la valeur de débit total Qt du milieu polyphasique en écoulement et/ou le débit qg, ql de chacune des phases.
a) on introduit le milieu polyphasique à l'intérieur d'une enceinte comportant au moins un conduit d'introduction, des moyens de prélèvement comprenant des orifices de prélèvement et au moins un conduit d' évacuation, b) on détermine au moins deux valeurs de pression P1 et P2 en deux endroits différents A et B au moins de ladite enceinte et/ou des moyens de prélèvement, et la valeur de la pression interne Po, c) à partir des valeurs déterminées à l'étape b), de la connaissance des masses spécifiques de la phase gazeuse et de la phase liquide et/ou de la valeur moyenne de la masse volumique du milieu polyphasique à l'intérieur du tube crépiné, d'une relation reliant au moins les paramètres suivants: le niveau de l'interface séparant la phase gazeuse de la phase liquide et/ou du GLR, des valeurs de pression, on détermine la valeur de débit total Qt du milieu polyphasique en écoulement et/ou le débit qg, ql de chacune des phases.
2 - Méthode selon la revendication 1 caractérisée en ce que l'on détermine la valeur du débit de la phase gazeuse et/ou de la phase liquide en faisant intervenir des relations entre les débits des phases et les différences de pression mesurées et notamment les relations suivantes:
S g et S l correspondent à la somme des aires des orifices situés respectivement dans la phase gazeuse et dans la phase liquide, z2 étant la distance entre l'interface liquide-gaz et un point, .RHO. og et .RHO. ol les masses volumiques pour le gaz et le liquide à la pression Po et pour une température T o, C g et C l les valeurs des coefficients de passage des orifices du tube crépiné, les valeurs de pression P1 et P2 étant mesurées au niveau des moyens de prélèvement.
S g et S l correspondent à la somme des aires des orifices situés respectivement dans la phase gazeuse et dans la phase liquide, z2 étant la distance entre l'interface liquide-gaz et un point, .RHO. og et .RHO. ol les masses volumiques pour le gaz et le liquide à la pression Po et pour une température T o, C g et C l les valeurs des coefficients de passage des orifices du tube crépiné, les valeurs de pression P1 et P2 étant mesurées au niveau des moyens de prélèvement.
3 - Méthode selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que l'on détermine la valeur de GLR en effectuant une mesure du niveau de l'interface entre la phase gazeuse et la ou les phases liquides dans l'enceinte, en tenant compte de la hauteur totale H
du tube crépiné et des caractéristiques des moyens de prélèvement tels que la valeur du coefficient de perçage Co du tube, la fonction caractéristique du perçage du tube crépiné
équipant l'enceinte f(H,h).
du tube crépiné et des caractéristiques des moyens de prélèvement tels que la valeur du coefficient de perçage Co du tube, la fonction caractéristique du perçage du tube crépiné
équipant l'enceinte f(H,h).
4 - Méthode selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'on établit la relation entre les différents paramètres de l'étape c) en calibrant le dispositif en faisant varier les valeurs de GLR, des pressions différentielles Po-P1 et P2-Po et de la pression Po, des masses volumiques, .rho.g, .rho.l.
- Méthode selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que la phase liquide étant constituée de deux phases liquides L1 et L2 ayant des densités pl et p2 différentiables, on mesure une troisième valeur de pression P3 dans l'enceinte, on détermine le niveau de l'interface séparant la phase liquide de la phase gazeuse en considérant le niveau de liquide le plus élevé dans l'enceinte et on détermine W1 = fraction de la phase liquide de densité .rho.1 rapportée au volume du mélange de phases liquides.
A partir de la valeur de W1, on détermine la valeur de correspond à la fraction de la phase liquide L1, et la valeur de correspondant à la fraction de la phase liquide L2.
Connaissant la valeur de Q1, et les valeurs x1 et x2, on détermine la valeur de débit pour la phase liquide L1 et/ou QL2 pour la phase liquide L2.
6 - Méthode selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'on détermine la température et/ou la pression régnant au sein de ladite enceinte et on corrige les valeurs des masses spécifiques et/ou la valeur du GLR.
7 - Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'on détermine la valeur de la masse volumique moyenne .rho.m en mesurant la différence de pression en deux points éloignés d'une distance h sur le tube crépiné, on mesure la différence de pression dans un organe déprimogène disposé entre la sortie du tube crépiné et le conduit d'évacuation du milieu polyphasique.
8 - Dispositif pour déterminer au moins la valeur du débit total d'un milieu polyphasique en écoulement, ledit milieu polyphasique comprenant au moins une phase liquide et au moins une phase gazeuse, le dispositif comportant une enceinte pourvue d'au moins un conduit d'introduction, d'au moins un conduit d'évacuation, et de moyens de prélèvement comprenant des orifices de prélèvement de la phase liquide et de la phase gazeuse caractérisé en ce qu'il comporte au moins trois moyens de mesure de la pression, l'un étant destiné à mesurer la pression interne de l'enceinte et les deux autres la pression régnant en deux endroits de ladite enceinte et/ou des moyens de prélèvement, les endroits étant séparés par une distance d, des moyens permettant de déterminer la valeur du rapport volumétrique GLR de la phase gazeuse et de la phase liquide dudit milieu polyphasique en écoulement, un ensemble de traitement permettant de mémoriser ces valeurs mesurées ou déterminées et des valeurs de paramètres déterminés initialement telles que les valeurs des masses volumiques de chaque phase ou la valeur moyenne de la masse volumique du milieu polyphasique, d'une relation reliant au moins les paramètres suivants : le niveau de l'interface séparant la phase gazeuse de la phase liquide et/ou du GLR, des valeurs de pression, ledit ensemble de traitement étant capable de déterminer au moins la valeur du débit total Qt dudit milieu polyphasique.
9 - Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un organe déprimogène disposé entre la sortie des moyens de prélèvement et le conduit d'évacuation, lesdits moyens de mesure de pression étant disposés au niveau de l'organe déprimogène.
- Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens permettant de déterminer la valeur moyenne spécifique .rho.m du milieu polyphasique au niveau des moyens de prélèvement.
11 - Dispositif selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de mélange de la phase liquide et de la phase gazeuse disposés entre la sortie des moyens de prélèvement et l'entrée dudit organe déptimogène.
12 - Dispositif selon l'une des revendications 8 à 11, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de filtration des particules solides contenues dans ledit milieu polyphasique en écoulement, lesdits moyens étant disposés autour dudit tube crépiné et en ce que l'enceinte présente en au moins une de ses extrémités une forme adaptée pour recevoir des particules solides et des moyens permettant d'évacuer lesdites particules solides.
13 - Dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce que ladite enceinte est formée d'un tube ayant un diamètre intérieur .phi.int, ledit tube crépiné ayant un diamètre externe .phi.ext, le rapport .phi.int/.phi.ext des diamètres varient de 1.5 à 5.
14 - Dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce que ladite enceinte est formée d'un tube de diamètre intérieur .phi.int, le tube crépiné ayant un diamètre externe .phi.ext, et en ce que lesdits tubes ne sont pas coaxiaux.
- Application du dispositif selon l'une des revendications 8 à 14 et de la méthode selon l'une des revendications 1 à 7 pour déterminer le débit total Qt d'un effluent pétrolier comportant au moins une phase liquide et au moins une phase gazeuse, et éventuellement des particules solides.
- Méthode selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que la phase liquide étant constituée de deux phases liquides L1 et L2 ayant des densités pl et p2 différentiables, on mesure une troisième valeur de pression P3 dans l'enceinte, on détermine le niveau de l'interface séparant la phase liquide de la phase gazeuse en considérant le niveau de liquide le plus élevé dans l'enceinte et on détermine W1 = fraction de la phase liquide de densité .rho.1 rapportée au volume du mélange de phases liquides.
A partir de la valeur de W1, on détermine la valeur de correspond à la fraction de la phase liquide L1, et la valeur de correspondant à la fraction de la phase liquide L2.
Connaissant la valeur de Q1, et les valeurs x1 et x2, on détermine la valeur de débit pour la phase liquide L1 et/ou QL2 pour la phase liquide L2.
6 - Méthode selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'on détermine la température et/ou la pression régnant au sein de ladite enceinte et on corrige les valeurs des masses spécifiques et/ou la valeur du GLR.
7 - Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'on détermine la valeur de la masse volumique moyenne .rho.m en mesurant la différence de pression en deux points éloignés d'une distance h sur le tube crépiné, on mesure la différence de pression dans un organe déprimogène disposé entre la sortie du tube crépiné et le conduit d'évacuation du milieu polyphasique.
8 - Dispositif pour déterminer au moins la valeur du débit total d'un milieu polyphasique en écoulement, ledit milieu polyphasique comprenant au moins une phase liquide et au moins une phase gazeuse, le dispositif comportant une enceinte pourvue d'au moins un conduit d'introduction, d'au moins un conduit d'évacuation, et de moyens de prélèvement comprenant des orifices de prélèvement de la phase liquide et de la phase gazeuse caractérisé en ce qu'il comporte au moins trois moyens de mesure de la pression, l'un étant destiné à mesurer la pression interne de l'enceinte et les deux autres la pression régnant en deux endroits de ladite enceinte et/ou des moyens de prélèvement, les endroits étant séparés par une distance d, des moyens permettant de déterminer la valeur du rapport volumétrique GLR de la phase gazeuse et de la phase liquide dudit milieu polyphasique en écoulement, un ensemble de traitement permettant de mémoriser ces valeurs mesurées ou déterminées et des valeurs de paramètres déterminés initialement telles que les valeurs des masses volumiques de chaque phase ou la valeur moyenne de la masse volumique du milieu polyphasique, d'une relation reliant au moins les paramètres suivants : le niveau de l'interface séparant la phase gazeuse de la phase liquide et/ou du GLR, des valeurs de pression, ledit ensemble de traitement étant capable de déterminer au moins la valeur du débit total Qt dudit milieu polyphasique.
9 - Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un organe déprimogène disposé entre la sortie des moyens de prélèvement et le conduit d'évacuation, lesdits moyens de mesure de pression étant disposés au niveau de l'organe déprimogène.
- Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens permettant de déterminer la valeur moyenne spécifique .rho.m du milieu polyphasique au niveau des moyens de prélèvement.
11 - Dispositif selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de mélange de la phase liquide et de la phase gazeuse disposés entre la sortie des moyens de prélèvement et l'entrée dudit organe déptimogène.
12 - Dispositif selon l'une des revendications 8 à 11, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de filtration des particules solides contenues dans ledit milieu polyphasique en écoulement, lesdits moyens étant disposés autour dudit tube crépiné et en ce que l'enceinte présente en au moins une de ses extrémités une forme adaptée pour recevoir des particules solides et des moyens permettant d'évacuer lesdites particules solides.
13 - Dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce que ladite enceinte est formée d'un tube ayant un diamètre intérieur .phi.int, ledit tube crépiné ayant un diamètre externe .phi.ext, le rapport .phi.int/.phi.ext des diamètres varient de 1.5 à 5.
14 - Dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce que ladite enceinte est formée d'un tube de diamètre intérieur .phi.int, le tube crépiné ayant un diamètre externe .phi.ext, et en ce que lesdits tubes ne sont pas coaxiaux.
- Application du dispositif selon l'une des revendications 8 à 14 et de la méthode selon l'une des revendications 1 à 7 pour déterminer le débit total Qt d'un effluent pétrolier comportant au moins une phase liquide et au moins une phase gazeuse, et éventuellement des particules solides.
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Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5786717A (en) * | 1980-11-19 | 1982-05-29 | Orion Mach Co Ltd | Method and instrument for measuring flow rate of fluid in gaseous phase and liquid phase respectively |
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| FR2685737A1 (fr) * | 1991-12-27 | 1993-07-02 | Inst Francais Du Petrole | Procede et dispositif permettant d'optimiser le transfert par pompage d'effluents polyphasiques. |
| US5211842A (en) * | 1992-01-07 | 1993-05-18 | Conoco Inc. | Three-phase well test apparatus using pumped recirculation to maintain homogenous flow |
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| FR2772915A1 (fr) | 1999-06-25 |
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