FR2776702A1 - Methode de conduite d'une installation de production d'hydrocarbures - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne la production d'hydrocarbures sous forme d'huile et de gaz, au moyen d'une installation comprenant plusieurs puits, un réseau collecteur des hydrocarbures produits, et une unité aval de traitement des hydrocarbures produits, cette installation pouvant comprendre en plus un réseau de gaz sous pression d'activation des puits.Selon l'invention, les réseaux et l'unité aval comportant des capteurs de mesures de grandeurs physiques représentatives de leur fonctionnement, chaque puits étant contrôlé selon une procédure individuelle utilisant des paramètres de contrôle modifiables et des données représentatives de l'état de fonctionnement du seul puits contrôlé, on modifie automatiquement les paramètres de contrôle utilisés par la procédure individuelle de contrôle de chacun des puits, en fonction de la valeur d'au moins une des grandeurs physiques mesurées et des données représentatives des états de fonctionnement de tous les puits. L'invention trouve son application dans l'industrie pétrolière.
Description
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne une méthode de conduite d'une installation de production d'hydrocarbures sous forme d'huile et de gaz, comprenant plusieurs puits, un réseau de gaz sous pression d'activation des puits, un réseau collecteur des hydrocarbures produits et une unité aval de traitement des
hydrocarbures produits.
Elle trouve son application dans l'exploitation des gisements
d'hydrocarbures à terre ou en mer.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
L'exploitation des puits se fait généralement selon trois modes: - le mode éruptif, - le mode activé par injection de gaz,
- le mode activé par un dispositif de pompage immergé.
Quel que soit leur mode d'exploitation tous les puits pétroliers comprennent une colonne de production qui relie le fond du puits situé au niveau du
réservoir d'hydrocarbures, à une tête de puits située à sa partie supérieure.
La colonne de production définit avec le tubage formant la paroi du puits,
un espace annulaire.
A la partie supérieure du puits la colonne de production est reliée à une canalisation équipée d'un capteur de débit des hydrocarbures produits et d'une duse
de sortie d'huile qui permet de régler le débit des hydrocarbures produits.
Une procédure connue de conduite d'un tel puits exploité selon le mode éruptif consiste à asservir le débit des hydrocarbures produits par ce puits une valeur de consigne ou à asservir la position de la duse de sortie d'huile à une valeur de
consigne d'ouverture.
Un puits exploité selon le mode activé par injection de gaz à partir d'un réseau de gaz sous pression, comprend en plus un joint d'isolation annulaire à son extrémité inférieure, des vannes d'injection de gaz disposées à des intervalles optimisés le long de la colonne de production, une conduite d'injection de gaz dans
l'espace annulaire munie d'une duse de réglage du débit de gaz injecté.
Le gaz injecté a pour effet d'alléger les hydrocarbures qui circulent dans la
colonne de production ce qui facilite leur remontée vers la tête de puits.
Une procédure de conduite d'un puits exploité selon le mode activé par injection de gaz est décrite dans le document FR 2 672 936. Cette procédure consiste à agir simultanément sur la duse de sortie d'huile et sur la duse de réglage du débit de gaz injecté pour régler le débit des hydrocarbures produits en fonction de la valeur de grandeurs physiques mesurées par des capteurs, telles que la pression et la température des hydrocarbures en amont de la duse de sortie d'huile, la
pression dans l'espace annulaire ou le débit de gaz injecté dans le puits.
Un puits exploité selon le mode activé par un dispositif de pompage immergé comprend comme les puits exploités selon les deux autres modes, une canalisation équipée d'une de sortie d'huile reliée à la partie supérieure de la colonne de production, plus une autre canalisation reliée à la partie supérieure de l'espace annulaire, équipée d'une duse de ventilation de gaz. Cette duse permet de régler le débit de gaz de ventilation c'est à dire d'extraire du puits l'excédant de gaz
libre dans les conditions thermodynamiques du fond de puits.
Un tel puits comporte en plus, au fond une pompe immergée, entraînée par un moteur électrique alimenté par un variateur de fréquence, qui permet de remonter les hydrocarbures du fond de puits vers la tête de puits par la colonne de
production.
Une procédure de conduite d'un puits exploité selon le mode activé par un dispositif de pompage immergé est décrite dans la demande de brevet française n0 98 01782 du 13.02.1998. Cette procédure consiste pour régler le débit d'huile produite à agir simultanément sur les duses de sortie d'huile et de ventilation de gaz et sur la vitesse du moteur électrique, en fonction des pressions en amont des deux duses, de l'intensité absorbée par le moteur électrique et de grandeurs physiques indicatrices de la production du puits telles que la pression en fond de puits, la
température ou le débit de sortie d'huile du puits.
Chacune de ces procédures de contrôle agit en fonction d'une ou plusieurs grandeurs physiques propres au puits contrôlé. Elles ne tiennent pas compte de l'état de fonctionnement des autres puits, ni du comportement du réseau de gaz d'activation commun à tous les puits activés par injection de gaz, tel que celui qui résulte d'un déficit en gaz consécutif à une baisse de disponibilité ou à un excès de consommation, ni du comportement du réseau collecteur des hydrocarbures produits, ni du comportement de l'unité aval de traitement, qui sont communs à tous
les puits.
Une autre procédure mise en oeuvre pour la conduite d'un puits exploité selon le mode activé par injection de gaz, connue sous le nom de procédure d'allocation dynamique de gaz, permet de limiter l'effet des perturbations sur la pression du réseau de gaz d'injection. Cette procédure consiste à allouer un débit de gaz d'activation à chaque puits, calculé en fonction du gaz d'activation disponible
dans le réseau et de la sensibilité au gaz de chaque puits.
Cette procédure d'allocation dynamique de gaz présente deux inconvénients: - elle ne tient pas compte de l'état de fonctionnement des puits et donc des besoins spécifiques à chaque état, - elle ne tient pas compte de l'état qui résulte d'une modification du débit
de gaz alloué et donc du nouveau besoin réel.
Ces inconvénients peuvent rendre cette procédure inopérante notamment
pendant les phases de démarrage des puits.
Ainsi des perturbations sur le réseau collecteur d'hydrocarbures telles qu'un engorgement de circuit, une variation de la quantité de gaz d'injection disponible, une montée excessive d'un niveau de liquide dans un ballon séparateur, une montée de pression dans un circuit conduisent à des mises en sécurité des
installations et par conséquent à des arrêts de production.
Un incident de fonctionnement sur un puits peut, par l'intermédiaire des installations communes, créer des perturbations sur une partie ou sur la totalité des
autres puits et entraîner un arrêt total des installations.
A l'occasion de tels incidents surtout lors des phases de mise en sécurité ou de redémarrage, les équipements sont soumis à des contraintes mécaniques, thermiques et hydrauliques très fortes qui peuvent les endommager et dans tous les
cas réduire leur durée de vie.
EXPOSE DE L'INVENTION
La présente invention a précisément pour objet de remédier à ces inconvénients en proposant une méthode de conduite d'une installation de production d'hydrocarbures sous forme d'huile et de gaz, comprenant plusieurs puits, un réseau collecteur des hydrocarbures produits, une unité aval de traitement des hydrocarbures produits, méthode qui prend en compte les états de fonctionnement de tous puits et l'évolution de grandeurs physiques représentatives du
fonctionnement des divers éléments de l'installation.
La méthode de l'invention permet aussi de conduire une installation de production d'hydrocarbures comportant en plus un réseau de gaz d'activation de
puits activés par injection de gaz.
La méthode de l'invention est applicable aussi bien pour démarrer et
arrêter les puits que pour les conduire après démarrage.
Grâce à l'invention des arrêts de production liés à des perturbations sur le réseau de gaz d'activation, sur le réseau collecteur des hydrocarbures produits et sur l'unité de traitement aval peuvent être évités et la production maintenue à son niveau
optimal en toute sécurité.
A cette fin, l'invention propose une méthode de conduite d'une installation de production d'hydrocarbures sous forme d'huile et de gaz, comprenant plusieurs puits, un réseau collecteur des hydrocarbures produits, une unité aval de traitement des hydrocarbures produits, ledit réseau et ladite unité aval comportant des capteurs de mesures de grandeurs physiques représentatives de leur fonctionnement, chaque puits étant contrôlé selon une procédure individuelle utilisant des paramètres de contrôle modifiables et des données représentatives de l'état de fonctionnement du seul puits contrôlé, la méthode étant caractérisée en ce qu'elle consiste à modifier automatiquement les paramètres de contrôle utilisés par la procédure individuelle de contrôle de chacun des puits, en fonction d'au moins une des grandeurs physiques mesurées et des données représentatives des états de fonctionnement de tous les puits. Selon une autre caractéristique de l'invention, au moins un des puits étant activé par injection de gaz, I'installation comportant en plus un réseau de gaz sous pression d'activation dudit puits, muni d'un capteur le mesure d'une grandeur physique représentative de son état de fonctionnement, elle consiste à comparer la valeur de ladite grandeur physique à un seuil très haut prédéterminé, et dans le cas o ladite valeur est supérieure audit seuil à modifier au moins un paramètre de la procédure individuelle de contrôle d'au moins un puits activé par injection de gaz, pour initier au moins une action d'augmentation de la consommation de gaz d'activation de manière à ramener la pression mesurée du réseau de gaz d'activation
à une valeur inférieure à celle du seuil très haut prédéterminé.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la grandeur physique mesurée est la pression du réseau de gaz d'activation des puits activés par injection
de gaz.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'action d'augmentation de la consommation de gaz d'activation consiste à démarrer au moins un puits activé
par injection de gaz à l'arrêt.
Selon une autre caractéristique de l'invention, I'action d'augmentation de la consommation de gaz d'activation consiste à augmenter le débit de gaz injecté
dans au moins un puits activé par injection de gaz, en cours de production.
Selon une autre caractéristique de l'invention, les actions d'augmentation de la consommation de gaz d'activation des puits activés par injection de gaz sont affectées d'un rang de priorité d'exécution prédéterminé et l'action initiée pour augmenter la consommation de gaz d'activation est l'action la plus prioritaire compte
tenu de l'état de fonctionnement de chacun des puits.
Selon une autre caractéristique de l'invention, au moins un des puits étant activé par injection de gaz, I'installation comportant en plus un réseau de gaz sous pression d'activation dudit puits, muni d'un capteur de mesure d'une grandeur physique représentative de son fonctionnement, elle consiste à comparer la valeur ladite grandeur physique à un seuil haut prédéterminé, et dans le cas o ladite valeur est inférieure audit seuil à modifier au moins un paramètre de la procédure individuelle de contrôle d'au moins un puits activé par injection de gaz, pour initier au moins une action de diminution de la consommation de gaz d'activation de manière à ramener la pression mesurée du réseau de gaz d'activation à une valeur
supérieure à celle du seuil haut prédéterminé.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la grandeur physique mesurée est la pression du réseau de gaz d'activation des puits activés par injection
de gaz.
Selon une autre caractéristique de l'invention, I'action de diminution de la consommation de gaz d'activation consiste à arrêter au moins un puits activé par
injection de gaz en cours de production.
Selon une autre caractéristique de l'invention, I'action de diminution de la consommation de gaz d'activation consiste à diminuer le débit de gaz injecté dans
au moins un puits activé par injection de gaz, en cours de production.
Selon une autre caractéristique de l'invention, les actions de diminution de la consommation de gaz d'activation des puits activés par injection de gaz sont affectées d'un rang de priorité d'exécution prédéterminé et l'action initiée pour diminuer la consommation de gaz d'activation est l'action la plus prioritaire compte
tenu de l'état de fonctionnement de chacun des puits.
Selon une autre caractéristique, I'invention consiste à comparer la valeur d'une grandeur physique mesurée à un seuil très haut prédéterminé, et dans le cas o ladite grandeur physique est supérieure au dit seuil à modifier au moins un paramètre de la procédure individuelle de contrôle d'au moins un puits, pour initier au moins une action diminution de la production d'hydrocarbures de manière à ramener la valeur de la grandeur physique mesurée à une valeur inférieure à celle
du seuil très haut prédéterminé.
Selon une autre caractéristique de l'invention, I'action de diminution de la
production d'hydrocarbures consiste à arrêter un puits en cours de production.
Selon une autre caractéristique de l'invention, I'action de diminution de la production d'hydrocarbures consiste à diminuer la production d'un puits en cours de production. Selon une autre caractéristique de l'invention, les actions de diminution de la production d'hydrocarbures sont affectées d'un rang de priorité d'exécution prédéterminé et l'action initiée pour diminuer la production d'hydrocarbures est l'action la plus prioritaire compte tenu de l'état de fonctionnement de chacun des puits. Selon une autre caractéristique, I'invention consiste à comparer la valeur d'une grandeur physique mesurée à un seuil haut prédéterminé, et dans le cas o ladite grandeur physique est inférieure au dit seuil à modifier au moins un paramètre de la procédure individuelle de contrôle d'au moins un puits, pour initier au moins une action d'augmentation de la production d'hydrocarbures de manière à ramener la valeur de la grandeur physique mesurée à une valeur supérieure à celle du seuil
haut prédéterminé.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'action d'augmentation de la production d'hydrocarbures consiste à augmenter la production d'hydrocarbures
d'un puits en cours de production.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'action d'augmentation de
la production d'hydrocarbures consiste à démarrer un puits à l'arrêt.
Selon une autre caractéristique de l'invention, les actions d'augmentation de la production d'hydrocarbures sont affectées d'un rang de priorité d'exécution prédéterminé et l'action initiée pour augmenter la production d'hydrocarbures est l'action la plus prioritaire compte tenu de l'état de fonctionnement de chacun des
puits.
EXPOSE DETAILLE DE L'INVENTION
D'une manière générale la méthode de l'invention est utilisée pour conduire une installation de production d'hydrocarbures sous forme d'huile et de gaz comprenant plusieurs puits, un réseau sous pression de gaz d'activation, un réseau collecteur des hydrocarbures produits, une unité aval de traitement des
hydrocarbures produits.
La figure 1 représente les éléments principaux d'une installation de production d'hydrocarbures donnée à titre d'exemple qui comprend: - un puits 1 éruptif, c'est à dire un puits pour l'exploitation d'un réservoir dont la pression naturelle des hydrocarbures est suffisante pour assurer la remontée des hydrocarbures depuis le fond jusqu'à la tête de puits par l'intermédiaire d'une colonne 2 de production, à laquelle est raccordée une canalisation 3 de sortie d'huile munie d'une duse 4 qui permet de régler le débit des
hydrocarbures et d'un capteur 52 de mesure du dit débit.
- un puits 5 exploité selon le mode activé par injection de gaz qui comprend, une colonne 7 de production prolongée à sa partie supérieure par une canalisation 9 équipée d'une duse 11 de sortie d'huile, des vannes 13 d'injection de gaz disposées a des intervalles optimisés le long de la colonne 7 de production, une conduite 15 d'injection de gaz dans l'espace 17 annulaire défini par la colonne 7 de production et le tubage 19 formant la paroi du puits, munie d'une duse 21 de réglage du débit de gaz injecté, à son extrémité inférieure un joint 23 d'isolation annulaire et un capteur 47 en amont de la duse 21 de réglage du débit de gaz injecté, - un puits 6 exploité selon le mode activé par injection de gaz qui comprend, une colonne 8 de production prolongée à sa partie supérieure par une canalisation équipée d'une duse 12 de sortie d'huile, des vannes 14 d'injection de gaz disposées à des intervalles optimisés le long de la colonne 8 de production, une conduite 16 d'injection de gaz dans l'espace 18 annulaire défini par la colonne 7 de production et le tubage 20 formant la paroi du puits, munie d'une duse 22 de réglage du débit de gaz injecté, à son extrémité inférieure un joint 24 d'isolation annulaire et un capteur 48 de mesure du débit de gaz injecté placé en amont de la duse 22 de réglage du débit de gaz injecté, - un puits 25 exploité selon le mode activé par un dispositif de pompage immergé qui comprend une colonne 26 de production prolongée à sa partie supérieure par une canalisation 27 équipée d'une duse 28 de sortie d'huile, une canalisation 29 reliée à la partie supérieure de l'espace 30 annulaire équipée d'une duse 31 de ventilation de gaz, au fond, une pompe 32 immergée, entraînée par un moteur 33 électrique alimenté par un variateur 34 de fréquence, qui permet de remonter les hydrocarbures du fond de puits vers la tête de puits par l'intermédiaire de la colonne 26 de production, un capteur 46 de mesure de la pression en amont de la duse 28 de sortie d'huile et un
capteur 51 de mesure de la pression en amont de la duse 31.
- un réseau 35 de gaz sous pression alimentant les canalisations 15 et 16 reliées aux espaces 17 et 18 annulaires des puits 5 et 6 activés par injection de gaz, la pression de ce réseau étant mesurée par le capteur 36, - un réseau 37 collecteur des hydrocarbures produits auquel sont raccordés les canalisations 3, 9,10 et 27 de sortie des hydrocarbures de chaque puits, - une unité 38 aval de traitement des hydrocarbures produits alimentée par le réseau 37 collecteur d'hydrocarbures, qui comporte un ballon 39 de séparation des hydrocarbures produits en huile et en gaz, dont le niveau d'huile est mesuré par un capteur 40 et la pression par un capteur 49, I'huile séparée contenant de l'eau remontée du fond de puits en même temps que les hydrocarbures. Le gaz résultant de la séparation des hydrocarbures alimente d'une part un ballon 41 placé à l'aspiration d'un compresseur 42 qui comprime le gaz pour l'injecter dans le réseau 35 de gaz et d'autre part une canalisation 43 d'évacuation du gaz produit. L'huile en fond du ballon 39 séparateur est reprise par une pompe qui refoule dans une canalisation 45 d'évacuation de
l'huile produite.
Le dispositif comporte aussi non représenté sur la figure 1 des moyens de mise en sécurité de l'installation. La figure 2 représente un dispositif pour la mise en oeuvre de la méthode de l'invention qui comporte: - un automate 60, pour le contrôle du puits 1 exploité selon le mode éruptif qui reçoit le signal émis par le capteur 52 et agit sur la duse 4 de sortie d'huile. La procédure de contrôle individuelle de ce puits 1 comporte un séquence de démarrage qui consiste, à partir de l'état arrêté-prêt à démarrer, à ouvrir progressivement la duse 4 pour obtenir un débit d'huile produite prédéterminé
correspondant au régime minimal de production de ce puits.
Après une phase démarrage, pour passer en régime de production, la procédure individuelle de contrôle de ce puits 25 consiste à asservir le débit d'hydrocarbures produits mesuré au moyen du capteur 52 à une valeur de consigne mémorisée dans l'automate 60 sous forme d'un paramètre de
contrôle, par action sur la duse 4 de sortie d'huile.
- un automate 61 pour le contrôle du puits 25 activé par un dispositif de pompage immergé qui reçoit les signaux délivrés par les capteurs 46 et 51 de pression en amont de la duse 28 de sortie d'huile et de la duse 31 de ventilation de gaz, un signal représentatif de la fréquence du courant électrique délivré par le variateur 34 de fréquence et agit sur les duses 28 de sortie d'huile
et 31 de ventilation de gaz et sur la fréquence du variateur 34 de fréquence.
La procédure de contrôle individuelle de ce puits 25, comporte une séquence de démarrage qui consiste, à partir d'un état arrêté-prêt à démarrer à augmenter progressivement la vitesse du moteur 33 en agissant sur la fréquence du variateur 34 et à agir sur les duses 28 et 31 pour amener le puits à un régime minimal de production correspondant à un débit d'huile produite prédéterminé dont la valeur est mémorisée dans l'automate 61 sous forme d'un
paramètre de contrôle modifiable.
Après une phase démarrage, la procédure individuelle de contrôle de ce puits pour atteindre un régime de production consiste: à augmenter la vitesse du moteur 33 jusqu'à une valeur objectif mémorisée sous forme de paramètre de contrôle dans l'automate 61, à ouvrir la duse 28 de sortie de l'huile jusqu'à une valeur calculée en fonction de la valeur objectif de la vitesse du moteur 33, à agir sur la duse 31 pour ventilation de gaz pour maintenir la pression en amont de ladite duse à une valeur calculée en fonction de la valeur objectif de la vitesse du moteur 33, - un automate 62 pour le contrôle du puits 5 activé par injection de gaz qui reçoit des signaux délivrés par le capteur 47 de débit de gaz injecté et agit sur les
duses 11 de sortie d'huile et 21 d'injection de gaz.
La procédure de contrôle individuelle de ce puits 5 consiste, à partir d'un état arrêté-prêt à démarrer, à agir sur les duses 11 de sortie d'huile et 21 d'injection de gaz selon une séquence prédéterminée pour atteindre un régime minimal de production. Partant de ce régime minimal de production la procédure de contrôle individuelle de ce puits 5 pour passer à un régime de production, consiste à asservir la position de la duse 11 de sortie d'huile à une valeur prédéterminée et à agir sur la duse 21 d'injection de gaz pour asservir le débit de gaz d'injection à une valeur de consigne mémorisée dans l'automate 62
sous forme d'un paramètre de paramètres de contrôle.
- un automate 63 pour le contrôle du puits 6 activé par injection de gaz qui reçoit des signaux délivrés par le capteur 48 de débit de sortie d'huile et agit sur les
duses 12 de sortie d'huile et 22 d'injection de gaz.
La procédure de contrôle individuelle de ce puits 6 consiste, à partir d'un état arrêté-prêt à démarrer à agir sur les duses 12 de sortie d'huile et 22 d'injection de gaz selon une séquence prédéterminée pour atteindre un régime minimal de production. Partant de ce régime minimal de production la procédure de contrôle individuelle de ce puits 6 consiste à asservir la position de la duse 12 de sortie d'huile à une valeur prédéterminée et à agir sur la duse 22 d'injection de gaz pour asservir le débit de gaz d'injection à une valeur de consigne
mémorisée dans l'automate 63 sous forme d'un paramètre de contrôle.
- un automate 64 superviseur relié aux automates 60, 61, 62 et 63 de contrôle de chacun des puits 1, 5, 6 et 25, qui reçoit les signaux délivrés par: ò le capteur 36 de pression dans le réseau 35 de gaz d'injection, 30. le capteur 40 de mesure de niveau dans le ballon 39 de séparation des hydrocarbures en huile et gaz, le capteur 49 de mesure de pression dans le ballon 39 de séparation des hydrocarbures en huile et gaz, ò le capteur 53 de pression dans la canalisation 45 d'évacuation de l'huile
produite.
Chaque automate de contrôle 60, 61 et 62 est muni d'une mémoire qui contient: - un programme correspondant à la procédure de contrôle individuelle de chaque puits, - des paramètres de contrôle individuel de chaque puits tels que les valeurs de consignes de débits d'huile pour tout type de puits, les valeurs de consignes des débits de gaz injecté pour les puits activés par injection de gaz, les valeurs
de consignes de débit de gaz de ventilation pour les puits activés par pompage.
- des données représentatives de l'état de fonctionnement de chaque puits qu'il contrôle, qui sont les suivants: indisponible, 10. arrêté- prêt à démarrer, ò en démarrage, ò en régime minimal de production,
ò en régime de production.
- des paramètres de contrôle individuel de chaque puits dont les valeurs sont interprétées par la procédure de contrôle individuelle comme des ordres de changements d'état, L'automate 64 superviseur est muni d'une mémoire qui contient un programme pour la mise en oeuvre de la méthode de conduite de l'installation de
production d'hydrocarbures.
Les automates 60, 61, 62 et 63 de contrôle individuel de chaque puits et l'automate 64 superviseur sont munis de moyens de communication bidirectionnels non représentés qui permettent à l'automate 64 par l'intermédiaire des liaisons électriques 65, 66, 67, et 68: - de connaître l'état de fonctionnement de chaque puits, - de connaître les valeurs des paramètres de contrôle utilisés par les procédures de contrôle de chaque puits, - de modifier les valeurs des paramètres de contrôle, Les automates 61 à 64 sont aussi connectés au système de mise en sécurité de l'installation qui les informe des mises en sécurité des éléments de
I'installation et donc de l'indisponibilité de ces éléments dont notamment les puits.
Selon un premier mode de mise en oeuvre de la méthode de l'invention l'automate 64 superviseur compare la pression du réseau 35 de gaz d'injection
mesurée par le capteur 36, à un seuil haut prédéterminé.
Si cette pression est inférieure à la valeur de ce seuil l'automate 64 n'agit
pas.
Si cette pression dépasse la valeur de ce seuil l'automate 64 superviseur donne des ordres, sous forme de modifications des paramètres de contrôle aux automates 62 et 63 de contrôle des puits 5et 6 activés par injection de gaz, pour augmenter le débit de gaz injecté et par conséquent faire baisser la pression du
réseau 35 d'injection de gaz.
Pour cela, l'automate 64 superviseur lit dans la mémoire de l'automate 62, grâce aux moyens de communication bidirectionnels, l'état de fonctionnement du puits 5. Si cet état indique que le puits 5 est en régime de production, c'est à dire qu'il produit des hydrocarbures à un débit contrôlé par la procédure de contrôle individuelle du puits 5. Pour augmenter le débit de gaz injecté l'automate 64 superviseur augmente la valeur de consigne de débit de gaz mémorisée dans
l'automate 62 sous forme de paramètre de contrôle.
L'automate 64 superviseur renouvelle cette opération jusqu'à ce que la pression dans le réseau 35 de gaz d'activation repasse en dessous de la valeur du seuil haut. Si au bout d'un temps prédéterminé expérimentalement la pression est toujours supérieure au seuil haut, I'automate 64 de supervision exécute une suite d'opérations similaires pour augmenter la production du puits 6 activé par injection
de gaz.
Si l'un des deux puits 5 ou 6 activés par injection de gaz n'est pas en production, c'est à dire s'il est à l'état arrêté-prêt à démarrer, pour augmenter le débit de gaz injecté, I'automate 64 de supervision vérifie que ce puits n'est pas indisponible et donne un ordre de démarrage en modifiant le paramètre d'état
correspondant dans l'automate de contrôle de ce puits.
Les actions sur les duses de sortie d'huile et de ventilation de gaz pour augmenter les débits d'hydrocarbures produits par chacun des puits,initiées soit par augmentation des valeurs de consignes soit par démarrage d'un puits à l'arrêt, sont effectuées par chaque automate 62 et 63 selon la procédure de contrôle individuelle
de chaque puits 5 et 6.
Ainsi une augmentation excessive de la pression dans le réseau qui pourrait déclencher une mise en sécurité partielle de l'installation et aboutir à une réduction de la production est évitée. Simultanément la production d'hydrocarbures
par les puits activés par injection de gaz est maximisée.
Selon un deuxième mode de mise en oeuvre de l'invention des rangs de priorité son affectés d'une part aux actions d'augmentation de production c'est à dire aux actions de démarrage et de mise en régime de production des puits et d'autre part aux actions de diminution de production c'est à dire aux actions de mise en régime de production minimale et de mise à l'arrêt. Ces affectations de rang de priorité sont mémorisées dans l'automate 64 superviseur sous forme de tables telles que les tables T1 et T2 suivantes:
TABLE T1
Rang de priorité des Puits actions d'augmentation de production Numéros Type Référence Démarrage Mise en fig. 1 et 2 régime de production
1 E 1 1 2
2 AGL 5 4 6
3 AGL 6 5 7
4 APP 25 3 0
TABLE T2
Rang de priorité des Puits actions de diminution de production Numeros Type Reference Mise en fig. 1 et 2 régime Arrêt minimal de production
1 E 1 3 5
2 AGL 5 2 4
3 AGL 6 1 3
4 APP 25 0 6
Dans les tables T1 et T2 I'opération la plus prioritaire est celle dont le rang est le plus faible, ainsi l'opération de rang i est plus prioritaire que l'opération de rang i+j, j > 1, le rang de priorité 0 signifie que l'état correspondant n'existe pas pour le
type de puits auquel il est affecté.
Dans la colonne type de puits, E signifie que le puits est de type éruptif,
AGL qu'il est de type activé par injection de gaz et APP qu'il est activé par pompage.
L'automate 64 superviseur contient également en mémoire des tables des transitions possibles, entre les différents états initiaux et finaux des puits, qui ont la structure suivante: TABLE T3: transitions possibles pour les actions d'augmentation de la
production d'huile.
Etats finaux Arrêté prêt En Régime Régime de Etats initiaux Indisponible à démarrer démarrage minimal de production U ___production Indisponible Arrêté prêt à oui démarrer En démarrage Régime minimal oui de production Régime de production TABLE T4: transitions possibles pour les actions de diminution de la
production d'huile.
Etats finaux Arrêté En Régime Régime de Etats initiaux Indisponible prêt à démarrage minimal de production LJ démarrer production Indisponible Régime oui minimal de production demarrer i I En demarrage oui Régimede oui production L'installation ayant été démarrée selon une procédure de démarrage connue, I'état des puits est le suivant:
TABLE T5
N de puits Etats des puits (mémorisés dans les automates de contrôle individuel de chaque puits) 1 Régime minimal de production 2 Arrêté-prêt à démarrer 3 Arrêté-prêt à démarrer 4 Indisponible Selon le deuxième mode de mise en oeuvre de l'invention l'automate 64 superviseur compare en permanence la valeur de la pression dans la canalisation , mesurée par le capteur 53, à un seuil P1 haut et à un seuil P2 très haut, P1 et
P2 étant prédéterminés en fonction des caractéristiques de l'installation.
Quand la valeur de la pression dans la canalisation 45 est comprise entre
P1 et P2 I'automate 64 n'initie aucune action.
Quand la valeur de la pression dans la canalisation 45 est inférieure au seuil P1, I'automate 64 superviseur recherche dans la table T1 I'action d'augmentation de production d'hydrocarbures la plus prioritaire. Dans notre exemple compte tenu que l'action de rang 1 est déjà réalisée, I'action la plus prioritaire est celle de rang 2 qui correspond à la mise en régime de production du puits n 1. D'après la TABLE T4 la seule possibilité d'atteindre cet état est à partir de l'état régime minimal de production. L'automate 64 superviseur grâce aux moyens de communication avec l'automate 60, vérifie que l'état du puits n 1 est en régime minimal de production et si c 'est le cas comme dans notre exemple (TABLE T5), donne par l'intermédiaire des moyens de communication, à l'automate 60, I'ordre de passer le puits 1 à l'état "régime de production " et la valeur de la consigne de débit
d'huile à respecter.
Cet ordre est interprété par la procédure de contrôle individuelle du puits 1 qui donne à la valeur de consigne de débit d'huile la valeur transmise par l'automate
64 et met à jour les données représentatives de l'état du puits 1.
L'état des puits est le suivant:
TABLE T5a
N de puits Etats des puits 1 Régime de production 2 Arrêté-prêt à démarrer 3 Arrêté-prêt à démarrer 4 Indisponible Après écoulement d'une temporisation définie expérimentalement pour laisser à l'action demandée le temps de s'exécuter, I'automate 64 superviseur compare à nouveau la valeur de la pression dans la canalisation 45 aux seuil P1 et P2. Si la valeur de la pression dans la canalisation 45 est inférieure au seuil P1, l'automate 64 superviseur recherche dans la table T1 l'action d'augmentation de production d'hydrocarbures la plus prioritaire. Dans notre exemple compte tenu que les actions de rangs 1 et 2 ont déjà été réalisées, I'action la plus prioritaire est celle de rang 3 qui correspond au démarrage du puits n 4, dont l'état de fonctionnement
est "indisponible".
Le puits n 4 ne peut donc pas être démarré et l'action de rang 3 ne peut
pas être réalisée.
L'automate 64 superviseur recherche dans la table T1 I'action d'augmentation de production d'hydrocarbures possible la plus prioritaire, qui est celle de rang 4 qui correspond au démarrage du puits n 2. Ce puits étant du type activé par injection de gaz, I'automate 64 vérifie en plus la disponibilité de gaz dans le réseau 35 de gaz d'injection, en contrôlant que la pression mesurée par le capteur 36 est supérieure à la valeur nominale d'exploitation de ce réseau 35 établie en
fonction des caractéristiques des éléments de l'installation.
Ce qui est le cas dans notre exemple. L'automate 64 superviseur donne à
l'automate 62 I'ordre de passer le puits en régime de démarrage.
Cet ordre est interprété par la procédure de contrôle individuelle du puits 2
qui initie la séquence de démarrage de ce puits.
L'état de fonctionnement des puits est le suivant:
TABLE T5b
N de puits Etats des puits 1 régime de production 2 régime de démarrage 3 Arrêté-prêt a demarrer 4 Indisponible Si la condition de disponibilité de gaz n'avait pas été satisfaite l'automate 64 aurait recherché l'action d'augmentation de production la plus prioritaire, possible
compte tenu de l'état de fonctionnement des puits.
Nous considérons maintenant que le puits 4 a été rendu disponible et qu'il
se trouve dans l'état "arrêté-prêt à démarrer.
L'état de fonctionnement des puits est le suivant:
TABLE T5c
N de puits Etats des puits 1 régime de production 2 régime de démarrage 3 Arrêté-prêt à démarrer 4 Arrêté-prêt à démarrer L'automate 64 superviseur compare la valeur de la pression dans la canalisation 45 aux seuil P1 et P2. Si la valeur de la pression dans la canalisation 45 est inférieure au seuil P1, l'automate 64 superviseur recherche dans la table T1 l'action d'augmentation de production d'hydrocarbures la plus prioritaire qui est celle
de rang 3 correspondant au passage en régime de démarrage du puits n 4.
L'automate 64 superviseur donne par l'intermédiaire des moyens de communication, à l'automate 61 local de contrôle individuel du puits 4, I'ordre de passer le puits 4 à l'état de démarrage. Cet ordre est interprété par la procédure de contrôle individuelle
du puits 4 qui initie la séquence démarrage.
L'état de fonctionnement des puits est alors le suivant:
TABLE T5d
N de puits Etats des puits I Régime de production 2 Régime de démarrage 3 Arrêté-prêt a demarrer 4 Régime de démarrage Si la valeur de la pression dans la canalisation 45 devient supérieure au seuil P2, I'automate 64 superviseur recherche dans la table T2 I'action de diminution de production d'hydrocarbures la plus prioritaire. Dans notre exemple l'action la plus prioritaire est celle de rang 1 qui correspond au délestage partiel du puits n 3, ce
puits étant dans l'état arrêté-prêt à démarrer, cette action n'est pas réalisable.
L'automate 64 superviseur recherche l'action la plus prioritaire suivante qui est celle de rang 2 qui correspond au délestage partiel du puits n 2. Le puits n 2 étant en régime de démarrage cette action n'est pas réalisable. L'automate 64 superviseur recherche l'action la plus prioritaire suivante qui est celle de rang 3 qui correspond au délestage partiel du puits n l. L'automate 64 superviseur donne par l'intermédiaire des moyens de communication, à l'automate 60 de contrôle individuel du puits 1, I'ordre de passer le puits 1 à l'état correspondant au régime minimal de production. Cet ordre est interprété par la procédure de contrôle individuelle du
puits 1 qui agit en conséquence.
L'état de fonctionnement des puits est alors le suivant: TABLE T5e N de puits Etats des puits 1 Régime minimal de production 2 Régime de démarrage 3 Arrêté-prêt à démarrer 4 régime de démarrage Selon la même procédure que celle qui vient d'être décrite l'automate 64 de supervision compare simultanément la pression dans le ballon 39 séparateur, mesurée au moyen du capteur 49, à deux seuils haut et très haut respectivement P3 et P4. Si cette pression dépasse le seuil P4 il initie des actions de diminution de la production d'huile en fonction des priorités affectées à ces actions en tenant compte des états de fonctionnement des puits. Si cette pression est inférieure au seuil P3 l'automate 64 initie des actions d'augmentation de la production d'huile en fonction des priorités affectées à ces actions en tenant compte des états de fonctionnement
des puits.
Selon la procédure décrite précédemment l'automate 64 de supervision compare simultanément le niveau de liquide dans le ballon 39 séparateur, mesuré au moyen du capteur 40, à deux seuils haut et très haut respectivement P5 et P6. Si cette pression dépasse le seuil P6 il initie des actions de diminution de la production d'huile en fonction des priorités affectées à ces actions en tenant compte des états de fonctionnement des puits. Si cette pression est inférieure au seuil P5 l'automate 64 initie des actions d'augmentation de la production d'huile en fonction des priorités
affectées à ces actions en tenant compte des états de fonctionnement des puits.
Ainsi grâce à l'invention, toute anomalie de fonctionnement, telle qu'un engorgement en aval de la conduite 45 ou une surproduction d'huile en amont qui se traduit par une augmentation de la pression dans la conduite 45 entraîne automatiquement une série d'actions pour diminuer la production qui ont pour effet de ramener rapidement la pression dans la conduite 45 en dessous de la valeur du seuil P2 et ainsi d'éviter qu'elle n'atteigne un seuil de déclenchement d'une mise en sécurité qui conduit généralement à un arrêt de l'installation. Les actions pour diminuer la production étant classées par priorité et exécutées en tenant compte de
l'état de fonctionnement des puits sont gérées de manière optimale.
De plus grâce à l'invention la production d'huile est maintenue à sa valeur maximale qui correspond à une valeur de la pression dans la conduite 45 comprise entre les seuils P1 et P2, en respectant les contraintes de fonctionnement du ballon
séparateur en toute sécurité.
L'invention n'est pas limitée à la conduite d'une installation telle que celle décrite ci-dessus qui comporte quatre puits, un réseau de gaz d'injection, un réseau collecteur des hydrocarbures produits et une installation de traitement aval. Elle s'applique aussi à la conduite d'une installation comportant plusieurs dizaines de puits, plusieurs réseaux de gaz d'injection, plusieurs réseaux collecteurs
d'hydrocarbures et plusieurs unités de traitement aval.
Claims (15)
1- Méthode de conduite d'une installation de production d'hydrocarbures sous forme d'huile et de gaz, comprenant plusieurs puits, un réseau collecteur des hydrocarbures produits, une unité aval de traitement des hydrocarbures produits, ledit réseau et ladite unité aval comportant des capteurs de mesures de grandeurs physiques représentatives de leur fonctionnement, chaque puits étant contrôlé selon une procédure individuelle utilisant des paramètres de contrôle modifiables et des données représentatives de l'état de fonctionnement du seul puits contrôlé, la méthode étant caractérisée en ce qu'elle consiste à modifier automatiquement les paramètres de contrôle utilisés par la procédure individuelle de contrôle de chacun des puits, en fonction d'au moins une des grandeurs physiques mesurées et des données représentatives des états de
fonctionnement de tous les puits.
2 - Méthode selon la revendication 1 caractérisée en ce que, au moins un des puits étant activé par injection de gaz, I'installation comportant en plus un réseau de gaz sous pression d'activation dudit puits, muni d'un capteur le mesure d'une grandeur physique représentative de son état de fonctionnement, elle consiste à comparer la valeur de ladite grandeur physique à un seuil très haut prédéterminé, et dans le cas o ladite valeur est supérieure audit seuil à modifier au moins un paramètre de la procédure individuelle de contrôle d'au moins un puits activé par injection de gaz, pour initier au moins une action d'augmentation de la consommation de gaz d'activation de manière à ramener la pression mesurée du réseau de gaz d'activation à une valeur inférieure à celle du seuil
très haut prédéterminé.
3- Méthode selon la revendication 2 caractérisée en ce que la grandeur physique mesurée est la pression du réseau de gaz d'activation des puits activés par
injection de gaz.
4- Méthode selon la revendication 2 ou 3 caractérisée en ce que l'action d'augmentation de la consommation de gaz d'activation consiste à démarrer au
moins un puits activé par injection de gaz à l'arrêt.
- Méthode selon la revendication 2 ou 3 caractérisée en ce que l'action d'augmentation de la consommation de gaz d'activation consiste à augmenter le débit de gaz injecté dans au moins un puits activé par injection de gaz, en cours
de production.
6 - Méthode selon l'une des revendications 2 à 5 caractérisée en ce que les actions
d'augmentation de la consommation de gaz d'activation des puits activés par injection de gaz sont affectées d'un rang de priorité d'exécution prédéterminé et l'action initiée pour augmenter la consommation de gaz d'activation est l'action la
plus prioritaire compte tenu de l'état de fonctionnement de chacun des puits.
7 - Méthode selon la revendication 1 caractérisée en ce que, au moins un des puits étant activé par injection de gaz, I'installation comportant en plus un réseau de gaz sous pression d'activation dudit puits, muni d'un capteur de mesure d'une grandeur physique représentative de son fonctionnement, elle consiste à comparer la valeur ladite grandeur physique à un seuil haut prédéterminé, et dans le cas o ladite valeur est inférieure audit seuil à modifier au moins un paramètre de la procédure individuelle de contrôle d'au moins un puits activé par injection de gaz, pour initier au moins une action de diminution de la consommation de gaz d'activation de manière à ramener la pression mesurée du réseau de gaz d'activation à une valeur supérieure à celle du seuil haut prédéterminé.
8- Méthode selon la revendication 7 caractérisée en ce que la grandeur physique mesurée est la pression du réseau de gaz d'activation des puits activés par
injection de gaz.
9- Méthode selon la revendication 7 ou 8 caractérisée en ce que l'action de diminution de la consommation de gaz d'activation consiste à arrêter au moins
un puits activé par injection de gaz en cours de production.
-Méthode selon la revendication 7 ou 8 caractérisée en ce que l'action de diminution de la consommation de gaz d'activation consiste à diminuer le débit de gaz injecté dans au moins un puits activé par injection de gaz, en cours de production.
11-Méthode selon l'une des revendications 7 à 10 caractérisée en ce que les
actions de diminution de la consommation de gaz d'activation des puits activés par injection de gaz sont affectées d'un rang de priorité d'exécution prédéterminé et l'action initiée pour diminuer la consommation de gaz d'activation est l'action la plus prioritaire compte tenu de l'état de fonctionnement
de chacun des puits.
12 -Méthode selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'elle consiste à comparer la valeur d'une grandeur physique mesurée à un seuil très haut prédéterminé, et dans le cas o ladite grandeur physique est supérieure au dit seuil à modifier au moins un paramètre de la procédure individuelle de contrôle d'au moins un puits, pour initier au moins une action diminution de la production d'hydrocarbures de manière à ramener la valeur de la grandeur physique mesurée à une valeur
inférieure à celle du seuil très haut prédéterminé.
13 -Méthode selon la revendication 12 caractérisée en ce que l'action de diminution de la production d'hydrocarbures consiste à arrêter un puits en cours de production. 14 -Méthode selon la revendication 12 caractérisée en ce que l'action de diminution de la production d'hydrocarbures consiste à diminuer la production d'un puits en
cours de production.
-Méthode selon l'une des revendications 12 à 14 caractérisée en ce que les
actions de diminution de la production d'hydrocarbures sont affectées d'un rang de priorité d'exécution prédéterminé et l'action initiée pour diminuer la production d'hydrocarbures est l'action la plus prioritaire compte tenu de l'état de
fonctionnement de chacun des puits.
16 -Méthode selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'elle consiste à comparer la valeur d'une grandeur physique mesurée à un seuil haut prédéterminé, et dans le cas o ladite grandeur physique est inférieure au dit seuil à modifier au moins un paramètre de la procédure individuelle de contrôle d'au moins un puits, pour initier au moins une action d'augmentation de la production d'hydrocarbures de manière à ramener la valeur de la grandeur physique
mesurée à une valeur supérieure à celle du seuil haut prédéterminé.
17-Méthode selon la revendication 16 caractérisée en ce que l'action d'augmentation de la production d'hydrocarbures consiste à augmenter la
production d'hydrocarbures d'un puits en cours de production.
18 -Méthode selon la revendication 16 caractérisée en ce que l'action d'augmentation de la production d'hydrocarbures consiste à démarrer un puits à l'arrêt.
19-Méthode selon l'une des revendications 16 à 18 caractérisée en ce que les
actions d'augmentation de la production d'hydrocarbures sont affectées d'un rang de priorité d'exécution prédéterminé et l'action initiée pour augmenter la production d'hydrocarbures est l'action la plus prioritaire compte tenu de l'état de
fonctionnement de chacun des puits.
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