FR2826449A1

FR2826449A1 - Procede et installation de determination de la position du front forme a l'interface entre deux fluides contenus dans un reservoir

Info

Publication number: FR2826449A1
Application number: FR0108400A
Authority: FR
Inventors: Yves Manin
Original assignee: Services Petroliers Schlumberger SA
Current assignee: Services Petroliers Schlumberger SA
Priority date: 2001-06-26
Filing date: 2001-06-26
Publication date: 2002-12-27
Anticipated expiration: 2021-06-26
Also published as: WO2003002951A2; FR2826449B1; WO2003002951A3; GB2393257B; US6999878B2; OA12564A; GB0326990D0; GB2393257A; AU2002317846A1; US20040186666A1

Abstract

Procédé de détermination de la position de l'interface (5) entre deux fluides (f1, f2) contenus chacun dans une zone (7-1, 7-2) d'un réservoir (4) dans lequel : a) on déclenche dans le réservoir (4) comportant au moins un capteur de pression (8) placé au niveau de l'une des zones (Z1), un régime transitoire d'écoulement de référence se traduisant par une variation de pression de référence (DELTAPref (t) ), b) ultérieurement, on déclenche un régime transitoire d'écoulement utile engendrant une onde de pression qui se propage dans le réservoir (4), et se traduisant par une variation de pression utile (DELTAPu1 (t) ),c) on compare les variations de pression (DELTAPref (t) ), (DELTAPu1 (t) ), d) on détermine un instant (delta1) représentatif du moment où l'onde de pression atteint l'interface (5) entre les deux fluides (f1, f2), on calcule la distance (L1 ) séparant l'interface (5) et le capteur de pression (8). On répète les opérations b) à d) pour suivre l'évolution du front. Application à l'industrie pétrolière.

Description

PROCEDE ET INSTALLATION DE DETERMINATION DE LA POSITION
DU FRONT FORME A L'INTERFACE ENTRE DEUX FLUIDES
CONTENUS DANS UN RESERVOIR
DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention est relative à la détermination de la position du front formé à l'interface entre deux fluides contenus dans un réservoir. Elle s'applique notamment dans le domaine de l'extraction d'hydrocarbures.

La production d'hydrocarbures provenant d'un gisement souterrain doit être contrôlée et surveillée dans le temps, en permanence ou ponctuellement, afin de déterminer les causes éventuelles de diminution de débit et de prévoir les risques d'arrêt.

La technique d'injection d'un fluide sous pression par un puits d'injection dans un gisement pétrolifère pour refouler des hydrocarbures pétrole ou gaz vers un puits de production est une technique largement utilisée dans le domaine de l'extraction dite secondaire. Ce fluide maintient ou remet en pression le gisement. Cette technique d'injection de fluide, fréquemment de l'eau éventuellement salée ou un gaz est maintenant bien souvent mise en place dans les premiers temps d'exploitation du gisement. Il est important de surveiller dans le temps la position de l'interface entre les fluides pour arrêter la production avant que le fluide injecté n'atteigne le puits de production.

Le but recherché est une récupération maximale des hydrocarbones ; on veillera notamment à ce que le déplacement de ceux-ci par l'eau ou le gaz se fasse de manière homogène.

Dans le même but, il est aussi important de pouvoir suivre l'évolution de zones à eau ou à gaz, parfois associées à des gisements pétrolifères qui sont susceptibles de se rapprocher du puits de production au fur et à mesure de la production d'hydrocarbures.

ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
Actuellement peu de procédés permettent de suivre en continu l'évolution du front formé entre les deux fluides.

Il existe essentiellement des procédés nucléaires, électriques et sismiques.

On peut forer des puits de contrôle entre le puits d'injection et le puits de production et y exécuter des diagraphies répétées de résistivité ou nucléaires. Celles-ci traduisent la variation de saturation du fluide que l'on surveille, généralement de l'eau salée, autour du puits de contrôle à une distance de l'ordre du mètre. La profondeur d'investigation est faible et il faudrait prévoir un grand nombre de puits de contrôle pour suivre l'évolution du front, le puits d'injection pouvant se trouver à plusieurs centaines de mètres du puits de production. La multiplication du nombre de puits de contrôle est très coûteuse.

Il est souhaitable que les deux fluides possèdent des résistivités suffisamment différentes, ce qui est le cas entre l'eau salée et les hydrocarbures.

Ce rapport est alors d'environ 1 à 100. Sinon les mesures ne sont pas significatives et l'interprétation en est très difficile.

Un procédé de surveillance sismique en quatre dimensions consiste à effectuer, de manière répétitive, des mesures du temps mis par des ondes sonores à traverser une épaisseur déterminée des formations géologiques situées entre une source générant ces ondes placée en surface ou en profondeur et des géophones situés à diverses profondeurs. La vitesse de propagation des ondes dans les roches dépend de plusieurs facteurs notamment de leur porosité, de la nature des fluides inclus dedans et de la pression. La mise en oeuvre de l'équipement permettant de faire ces mesures est très lourde surtout dans les gisements pétroliers sous-marins.

Il est souhaitable que les deux fluides possèdent des densités suffisamment différentes pour que les mesures aient une bonne sensibilité et que l'interprétation soit aisée. C'est le cas si l'un des fluides est gazeux et l'autre liquide.

EXPOSÉ DE L'INVENTION
La présente invention vise à remédier aux inconvénients des procédés électriques et sismiques en proposant un procédé permettant de surveiller la position de l'interface entre deux fluides à partir de mesures de pression, ce procédé étant plus économique que les procédés classiques, car plus facile à mettre en oeuvre que les procédés sismiques classiques, et permettant d'obtenir une profondeur d'investigation beaucoup plus grande qu'avec les procédés électriques

classiques. De plus, le procédé est compatible avec des fluides possédant des densités et/ou des résistivités électriques voisines. Le paramètre qui contrôle la sensibilité du procédé proposé est principalement lié au rapport de viscosité entre les deux fluides.

De manière générale, l'invention est un procédé de détermination de la position de l'interface entre deux fluides contenus chacun dans une zone d'un réservoir. Il comporte les étapes suivantes : a ) on déclenche dans le réservoir, comportant au moins un capteur de pression placé au niveau de l'une des zones, un régime transitoire d'écoulement de référence qui se traduit par une variation de pression de référence que l'on relève avec le capteur de pression, bO) ultérieurement, on déclenche un régime transitoire d'écoulement utile, similaire au régime transitoire d'écoulement de référence, ce régime transitoire d'écoulement utile engendrant une onde de pression qui se propage dans le réservoir et se traduisant par une variation de pression utile que l'on relève avec le capteur de pression, CO) on compare les variations de pression relevées en fonction du temps ou d'une fonction du temps, dO) de la comparaison, on détermine un instant représentatif du moment où l'onde de pression atteint l'interface entre les deux fluides, cet instant permettant de calculer la distance séparant l'interface et le capteur de pression au moment du régime transitoire d'écoulement utile.

Pour suivre l'évolution de l'interface dans le temps, on peut réitérer une ou plusieurs fois les étapes b à d.

La distance séparant le capteur de pression

de l'interface est donnée par une formule du type :

t≈Ll 1 dans laquelle : Vl . C

a est un facteur de conversion qui vaut 2 dans le système international, k1 est la perméabilité horizontale de la zone dans laquelle se trouve le capteur de pression, < 1 est la porosité de la zone dans laquelle se trouve le capteur de pression, pl est la viscosité du fluide contenu dans la zone dans laquelle se trouve le capteur de pression,
Ct1 est la compressibilité totale de la zone dans laquelle se trouve le capteur de pression.

La comparaison peut être réalisée par la différence entre les variations de pression de référence et utile relevées. Mais il est possible que la comparaison soit réalisée avec une fonction de la différence, par exemple une dérivée de la différence.

La fonction du temps peut être une fonction logarithmique.

Sur une représentation graphique illustrant la comparaison entre les variations de pression de référence et utile, un changement de pente conduit à l'instant représentatif du moment où l'onde de pression atteint l'interface.

Les régimes transitoires d'écoulement de référence et utile peuvent être provoqués par un

changement de débit d'au moins un puits de production destiné à extraire l'un des fluides. Le changement de débit peut correspondre à une fermeture du puits de production.

L'autre fluide peut être injecté dans le réservoir ou bien s'y trouver naturellement. Dans le premier cas, l'injection de l'autre fluide débute après le relevé de la variation d'écoulement de référence. Cette injection est arrêtée avant le déclenchement du régime transitoire d'écoulement utile et reprend après le relevé de la variation d'écoulement utile.

Il est préférable que l'un des fluides soit extrait par au moins un puits de production pendant une durée tp avant le déclenchement du régime transitoire d'écoulement de référence.

Pour que les mouvements transitoires d'écoulement de référence et utile soient similaires, la durée d'arrêt d'injection avant le déclenchement du régime transitoire d'écoulement utile peut être sensiblement la même que la durée de production avant le déclenchement du régime transitoire d'écoulement de référence.

Dans le même but, lorsqu'il n'y a pas d'injection, le puits de production peut produire pendant sensiblement une même durée précédant le déclenchement du régime transitoire d'écoulement de référence et précédant le déclenchement du régime transitoire d'écoulement utile.

Il peut être fermé avant le début de la durée de production précédant le déclenchement du régime transitoire d'écoulement utile.

La présente invention concerne également une installation pour déterminer la position de l'interface entre deux fluides contenus chacun dans une zone d'un réservoir. Elle comporte des moyens pour déclencher dans le réservoir, comprenant au moins un capteur de pression situé au niveau de l'une des zones, un régime transitoire d'écoulement de référence qui se traduit par une variation de pression de référence et ultérieurement, un régime transitoire d'écoulement utile, similaire au régime transitoire d'écoulement de référence, ce régime transitoire d'écoulement utile engendrant une onde de pression qui se propage dans le réservoir et se traduisant par une variation de pression utile, ces variations de pression de référence et utile étant relevées par le capteur de pression, des moyens pour comparer les variations de pression en fonction du temps ou d'une fonction du temps et pour déterminer, à partir de la comparaison, un instant représentatif du moment où l'onde de pression atteint l'interface entre les deux fluides, des moyens pour calculer à partir de cet instant la distance séparant l'interface et le capteur de pression au moment du régime transitoire d'écoulement utile.

Les moyens pour déclencher dans le réservoir le régime transitoire d'écoulement de référence et le régime transitoire d'écoulement utile peuvent être réalisés par au moins une vanne commandant le débit d'au moins un puits de production situé dans l'une des zones et destiné à extraire le fluide qu'elle contient.

Le capteur de pression peut être situé dans le puits de production ou dans un puits distinct du puits de production.

L'installation peut comporter un puits d'injection pour injecter l'autre fluide dans le réservoir, cet autre fluide facilitant l'extraction du premier fluide.

Lorsque dans le réservoir, les effets de la gravité peuvent être négligés, un seul capteur de pression suffit, mais si ce n'est pas le cas, il est préférable de répartir plusieurs capteurs de pression sensiblement régulièrement sur la hauteur du réservoir.

Lorsque le réservoir comporte plusieurs couches de formations productives sans communication entre elles, il est préférables de placer moins un capteur de pression au niveau de chacune des couches de formations productives.

Dans cette configuration, il est préférable pour que les mesures ne perturbent pas trop la production, d'équiper le puits de production de moyens pour stopper la production au niveau de l'une des couches sans stopper la production du puits.

Pour ne pas fausser les mesures effectuées par un capteur de pression, il est préférable d'isoler la section du puits où il se trouve, de la section du puits où se trouve un autre capteur de pression.

BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation donnés, à titre purement indicatif et nullement

limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels : - les figures 1A et 1B représentent deux exemples d'installations selon l'invention, destinées à déterminer la position de l'interface entre les deux fluides ; les figures 2A et 2B sont des chronogrammes illustrant les différentes phases du procédé selon l'invention dans le cadre des figures 1A et 1B respectivement ; - la figure 3 représente une vue de dessus d'un modèle employé pour établir la formule permettant de calculer la distance entre l'interface et le capteur de pression ; - la figure 4 est un graphique illustrant la comparaison effectuée entre la variation de pression de référence et la variation de pression utile ; - la figure 5 représente une variante d'une installation selon l'invention ; - la figure 6 représente une autre variante d'une installation selon l'invention.

EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
On se réfère aux figures 1A et 1B qui montrent en coupe des exemples d'installations selon l'invention destinées à déterminer la position de l'interface entre deux fluides fl, f2 dans un réservoir 4. Il y est représenté schématiquement un puits 1 de production, ce puits 1 traverse des formations terrestres 2 et il débouche à la surface 3 de l'écorce terrestre. Le réservoir 4 est situé dans ces formations

terrestres 2. Le réservoir 4 contient dans une zone Zl le premier fluide f1, pétrole ou gaz devant être extrait et remonté à la surface via le puits de production 1. Le puits de production 1 traverse le réservoir 4 dans la zone Zl.

Le réservoir 4 contient également dans une zone Z2 le second fluide f2 qui forme l'interface 5 avec le premier fluide f1. Ce second fluide f2 peut être de l'eau éventuellement salée ou du gaz. Ce second fluide f2 peut être, comme sur la figure 1A, injecté dans le réservoir 4 pour refouler le premier fluide f1 vers le puits de production 1 en faisant remonter ou en maintenant la pression dans le réservoir 4. L'injection du second fluide se fait par l'intermédiaire d'un puits d'injection 7 creusé dans les formations terrestres 2 et se terminant dans le réservoir 4. Le puits d'injection 7 est schématisé sur la figure 1A par une flèche. Il peut se trouver à quelques centaines de mètres du puits de production 1.

Au lieu d'être injecté, ce second fluide f2 peut être contenu naturellement dans le réservoir 4 comme l'illustre schématiquement la figure 1B. Il n'y a pas dans cette variante de puits d'injection 7.

Sur la figure 1A, on suppose qu'au moins un capteur de pression 8 est fixé dans le puits de production 1 à une profondeur correspondant au réservoir 4. Ce capteur de pression 8 est relié par un câble 9 à des moyens de pilotage et de traitement 10 situés en surface aptes à lui envoyer des informations, à recevoir des informations de sa part et à les

traiter, ces informations correspondant aux mesures de pression qu'il effectue.

La pression que doit mesurer le capteur de pression 8 est celle qui règne dans le réservoir 4 à l'endroit où il se trouve. Des opérations de mesure de pression dans des puits de production d'hydrocarbures sont des opérations connues en elles-mêmes.

Ces moyens de pilotage et de traitement 10 peuvent comporter un calculateur apte à piloter l'état du puits de production 1, c'est à dire son ouverture ou sa fermeture et l'état du puits d'injection 7, c'est à dire l'injection ou l'arrêt de l'injection du second fluide f2.

On va maintenant décrire succinctement la structure du puits de production 1 et la localisation du capteur de pression 8.

Le puits de production 1 contient un tubage 11 et à l'intérieur du tubage 11, montée concentriquement avec lui, une colonne de production 12 destinée à véhiculer le fluide f1 à extraire du réservoir 4 vers la surface 3. L'extrémité inférieure du tubage 11 est équipée d'un sabot de tubage 15 qui le protège et facilite sa descente dans le puits.

Le capteur de pression 8 est descendu solidaire de son câble 9, de préférence, dans l'espace annulaire compris entre la paroi extérieure du tubage 11 et la paroi du puits 1. Il est maintenu en place à la bonne profondeur par du ciment 13, le câble 9 suivant la paroi extérieure du tubage 11.

Le capteur de pression 8 aurait pu se trouver toutefois dans l'espace annulaire compris entre

la paroi intérieure du tubage 11 et la paroi extérieure de la colonne de production 12.

Des canaux 14 percés dans le ciment 13 et s'étendant dans la formation du réservoir 4 d'une part, et dans le tubage 11 d'autre part, de part et d'autre du capteur de pression 8, permettent au fluide fl à extraire de pénétrer dans le tubage 11 où il peut atteindre l'intérieur de la colonne de production 12.

Ils permettent aussi au capteur de pression 8 d'être soumis à la pression régnant dans le réservoir 4. La réalisation de ces canaux 14 se fait de manière connue par l'explosion de charges directionnelles.

On aurait pu envisager, comme l'illustre la figure 1B, que le capteur de pression 8 ne soit pas disposé dans le puits de production 1, mais soit placé dans un puits distinct, un puits de mesure 16 creusé dans les formations terrestres 2 et traversant le réservoir 4. Il aurait pu être situé dans le puits d'injection 7. Dans l'exemple décrit, le puits de mesure 16 est placé à quelque distance du puits de production 1 (par exemple quelques centaines de mètres) dans la zone Zl où se trouve le premier fluide fl à extraire mais il aurait pu se trouver dans l'autre zone

Z2.

Le capteur de pression 8 fixé sur la paroi extérieure d'un tube 17 et accroché à son câble 9 est descendu dans le puits de mesure 16 qui peut être laissé sans tubage. Le capteur de pression 8 est fixé en position par du ciment 13 qui empêche le fluide fl de remonter dans le puits et des canaux 14 dans le ciment 13 s'étendant dans la formation terrestre

permettent au capteur de pression 8 d'être soumis à la pression du réservoir 4.

Le fait de disposer de manière permanente le capteur de pression 8 dans un puits que ce soit le puits de production 1 ou un puits autre associé au puits de production 1 permet de réaliser des séries de mesures à plusieurs moments au cours de la durée de vie du puits de production 1.

Dans ces premiers exemples, on suppose que le réservoir 4 est formé d'une seule couche d'une formation productive sensiblement homogène et relativement peu épaisse. On pourra alors négliger les effets de la gravité sur le comportement des fluides fl, f2. C'est pourquoi l'interface 5 entre les deux fluides fl, f2 a été représentée sensiblement verticale et parallèle aux puits de production 1 et de mesure 16.

Un seul capteur de pression 8 suffit alors pour déterminer la position de l'interface 5.

Le procédé de détermination de la position de l'interface 5 entre les deux fluides fl, f2 peut se faire de la manière suivante. On peut se référer au chronogramme de la figure 2A.

Au début de la production du puits de production 1, après une durée tp de production, on provoque dans le réservoir 4 à un instant To un régime transitoire d'écoulement de référence. Le régime transitoire d'écoulement de référence se traduit par une variation de pression de référence APref (t) qui est relevée par le capteur de pression 8. Ce régime transitoire d'écoulement de référence peut être provoqué par une diminution du débit de production ou

plus avantageusement par une fermeture du puits de production 1. A cet effet, le puits de production 1 est équipé de moyens 22 pour commander le débit d'extraction du puits, ces moyens 22 peuvent prendre la forme d'au moins d'une vanne située sur la colonne d'extraction 12, en surface ou en profondeur.

Une telle opération d'acquisition de pression après la fermeture du puits de production est appelée essai de remontée de pression ou pressure build-up test en langue anglaise. De tels essais de remontée en pression sont connus et effectués individuellement pour déterminer la perméabilité des formations terrestres, les limites d'un réservoir ou la présence d'hétérogénéités dans une formation.

Si le fluide f2 dont on veut connaître l'évolution, est injecté dans le réservoir 4, on ne commence l'injection qu'après la fin de l'acquisition de la variation de pression de référence APref (t).

Le puits d'injection 7 est équipé de moyens 25 pour commander l'injection de second fluide f2. Ces moyens 25 peuvent prendre la forme d'au moins une vanne située en surface ou en profondeur.

A un instant ultérieur Ti, on déclenche dans le réservoir 4 un régime transitoire d'écoulement utile, similaire au régime transitoire d'écoulement de référence. Ce régime transitoire d'écoulement utile engendre une onde de pression qui se propage dans le réservoir 4 et se traduit par une variation de pression utile Appui (t) qui est relevée par le capteur de pression 8.

Dans l'exemple, l'interface 5 entre les deux fluides fl, f2 s'est rapprochée du capteur de pression 8 entre l'instant To et l'instant Tu. lie régime transitoire d'écoulement utile est provoqué dans le réservoir 4 dans des conditions sensiblement les mêmes que celles qui existaient lorsque le régime transitoire d'écoulement de référence a été provoqué. Pour cela, on peut laisser produire le puits 1 sans injection de fluide f2 dans le réservoir 4 pendant sensiblement la même durée tp précédant l'instant Tl qui, dans l'exemple, marque l'instant de fermeture du puits 1.

Dans l'exemple de la figure 1B où le fluide f2 n'est pas injecté dans le réservoir 4, mais s'y trouve naturellement, on pourrait pour se mettre sensiblement dans les mêmes conditions à l'instant Tl qu'à l'instant To, à un instant Tu-tip ouvrir le puits de production 1, ce dernier ayant été fermé pendant une durée tf précédant l'instant T1-tp. On peut se référer au chronogramme de la figure 2B.

On compare les deux variations de pression APref (t) et AP,,, (t) en fonction du temps ou d'une fonction du temps et de cette comparaison, on déduit un instant 01 qui traduit le moment où l'onde de pression atteint l'interface 5 entre les deux fluides fl, f2. La connaissance de cet instant 01 permet de calculer la distance L1 entre le capteur de pression 8 et l'interface 5 entre les deux fluides fl, f2 au moment du régime transitoire d'écoulement utile Appui (t). La comparaison, la détermination de l'instant 01 et le calcul de la distance L1 sont effectués par les moyens de pilotage et de traitement 10.

Les vitesses de déplacement de l'interface 5 sont faibles et les régimes transitoires d'écoulement que l'on acquiert peuvent durer une ou plusieurs journées, plus l'acquisition se fait une grande plage de temps, plus la profondeur d'investigation est grande.

L'avantage de provoquer deux régimes transitoires d'écoulement est que l'on peut s'affranchir d'effets qui ne sont pas associés avec l'interface 5 et son déplacement.

Pour le cas où le capteur de pression 8 est localisé dans le puits de production situé dans la zone Zl, le parcours de l'onde de pression résultant de l'écoulement en régime transitoire est schématisé sur la figure 3. La zone Zl jouxte la zone Z2 qui contient le second fluide f2. L'interface entre les deux fluides fl, f2 prend la forme d'une surface située à la

distance Li du capteur de pression 8. Ce modèle est illustré à la figure 3. La distance Li entre le capteur et la position de l'interface est donnée par la formule du type (1), établie à partir d'un a priori sur la précision de la mesure de pression :

Avec : a facteur de conversion qui vaut 2 dans le système international, kl perméabilité horizontale de la zone Zl, $1 porosité de la zone Zl, pi viscosité du fluide fl de la zone Zl,

Ctl compressibilité totale dans la zone Zl, cette compressibilité Cuti étant donnée par :
Ctl = C + SflCfl + Sf2Cf2 avec :
C compressibilité de la formation productive dans la zone Zl,
Sfl saturation du fluide fl dans la zone Zl, Cfi compressibilité du fluide fl,
Sf2 saturation du fluide fl dans dans la zone Zl,
Cf2 compressibilité du fluide f2.

Pour surveiller l'évolution de l'interface 5 dans le temps, il suffit de réitérer les étapes b à d du procédé en déclenchant un ou plusieurs autres régimes transitoires d'écoulement utiles à des instants ultérieurs Tz, T3, en relevant les variations de pression utiles AP,, (t), APu3 (t) qui se produisent, en effectuant d'autres comparaisons avec la variation de pression de référence, en déterminant de nouveaux

instants 62, 63 et en calculant d'autres distances L2, L3.

La comparaison entre les deux variations de pression de référence et utile peut être réalisée de différentes manières, il est possible par exemple de réaliser leur différence APref (t)-APui (t) en fonction du temps ou d'une fonction du temps, ou bien par exemple de réaliser la dérivée de leur différence en fonction du temps ou d'une fonction du temps. Les moyens de pilotage et de traitement 10 effectuent ces comparaisons.

La fonction du temps est de préférence une fonction logarithmique du temps car les temps sont

longs plusieurs dizaines d'heures par exemple. Elle peut être de la forme :
Log [ (tp+ At)/At] avec At le temps courant écoulé depuis l'instant Ti.

La figure 4 montre des représentations semi-logarithmiques de type Horner de comparaisons effectuées entre trois variations de pression utile Appui (t), APu2 (t), A ? u3 (t) et une variation de pression de référence APref (t). Les trois variations de pression utiles sont obtenues à partir de trois régimes transitoires d'écoulement utile déclenchés à des instants Tl= 1000 jours, T2 = 2000 jours et T3 = 3000 jours de production du fluide fl. La variation de pression de référence APref (t) est obtenue à partir d'un régime transitoire d'écoulement de référence déclenché à un instant To après une durée tp égale à 10 jours de production du puits. Les instants de déclenchement des régimes transitoires d'écoulement utiles respectivement Ti, T2, T3 ont lieu après une durée tpde production sans injection du fluide f2. Le fluide f2 est à nouveau injecté dès la fin des relevés de variation de pression.

La configuration du réservoir analysé correspond à celle de la figure 1A avec un puits d'injection 7 et un capteur de pression 8 dans le puits de production 1. Le premier fluide fl est du pétrole et le second fluide f2 est de l'eau salée.

La comparaison entre les variations de pression issues des régimes transitoires d'écoulement se fait à partir de la dérivée de la différence entre la variation de pression de référence APref (t) et une

des variations de pression utile APUl (t), APu d), APu3 (t) soit : d (APref (t)-APu (t) )/d (Log [ (tp+At)/At]).

Sur la figure 4 en allant de la droite vers la gauche sur l'axe horizontal, suivant l'échelle naturelle des temps écoulés, les courbes ont initialement une pente sensiblement nulle, suivit d'une section où la pente est décroissante. Elles présentent chacune un changement de pente. Les instants 5i, 52, 5 correspondent à ces changements de pente. Plus précisément, l'abscisse du point d'intersection entre les pentes des deux tronçons de droite correspond au logarithme des instants 01, #2 ou 53 recherché. Il suffit ensuite, à partir de la connaissance de ces instants #1, #2 ou 63, de calculer la distance Li, L2 ou L3 correspondante en se servant de la formule (1).

Avec les instants Ti, T2, T3 cités plus haut et valant respectivement 1000,2000 et 3000 jours et une durée de production sans injection tp avant fermeture de 10 jours, les instants obtenus à partir de la représentation de la figure 4 sont les suivants : 01 = 1, 4 jour après l'instant Tl 52= 0, 62 jour après l'instant T2 03 = 0,08 jour après l'instant T3
Ils permettent d'obtenir grâce à la formule (1) les distances interface-capteur de pression suivantes :
Li = 320 mètres
L2 = 211 mètres
L3 = 75 mètres
Sachant que les valeurs des paramètres entrant dans la formule (1) sont les suivantes :

Un modèle de réservoir 4 calculé avec les valeurs de paramètres consignées dans le tableau cidessous :

<tb>
<tb> Paramètre <SEP> Valeur <SEP> (unitées <SEP> du <SEP> SI)
<tb> Porosité <SEP> 0, <SEP> 2
<tb> Perméabilité <SEP> horizontale <SEP> 3. <SEP> 10-1Om2
<tb> Perméabilité <SEP> verticale/
<tb> Perméabilité <SEP> horizontale <SEP> 0, <SEP> 1
<tb> Viscosité <SEP> du <SEP> pétrole <SEP> 5. <SEP> 10-3 <SEP> Pa. <SEP> s
<tb> Compressibilité <SEP> du <SEP> pétrole <SEP> 10-9 <SEP> 1/Pa
<tb> Viscosité <SEP> de <SEP> l'eau <SEP> 0, <SEP> 5. <SEP> 10-3 <SEP> Pa. <SEP> s
<tb> Compressibilité <SEP> de <SEP> l'eau <SEP> 5. <SEP> 10-10 <SEP> 1/Pa
<tb> Dimension <SEP> du <SEP> modèle <SEP> longueur=largeur=profondeur
<tb> =800 <SEP> mètres
<tb> Distance <SEP> capteur-400 <SEP> mètres
<tb> puits <SEP> d'injection
<tb>
aurait donné les distances suivantes :
Li = 300 mètres
L2 = 220 mètres
L3 = 85 mètres.

Les résultats obtenus avec le procédé selon l'invention sont donc tout à fait satisfaisants.

Dans la description précédente, on avait négligé les effets de la gravité sur le comportement des fluides fl, f2 et l'interface 5 entre les deux fluides était sensiblement verticale. Cela peut être

fait pour des réservoirs 4 dont la perméabilité verticale est faible, pour des fluides dont la vitesse de déplacement est importante ou pour des couples de fluides fl, f2 ayant des densités relativement peu différentes.

Dans d'autres cas, toujours en considérant que le réservoir 4 est formé d'une seule couche d'une formation productive sensiblement homogène, le second fluide f2 déplacera plus ou moins de premier fluide fl au fond du réservoir 4. Cela dépendra essentiellement du contraste de densité entre les deux fluides fl, f2.

L'interface 5 entre les deux fluides fl, f2 au lieu de rester sensiblement verticale sera inclinée. Pour pouvoir suivre la position de l'interface 5 et son évolution, il suffira de disposer de plusieurs capteurs de pression 8-1,8-2, 8-3 à différentes profondeurs dans le réservoir 4. Ces capteurs de pression 8-1,8-2, 8-3 pouvant comme précédemment être disposés dans le puits de production 1 ou dans un puits distinct 16. Sur la figure 5, on a représenté une telle configuration.

Il est préférable que les capteurs de pression 8-1,8- 2,8-3 soient répartis régulièrement sur la hauteur H du réservoir 4. Si l'on utilise trois capteurs de pression 8-1,8-2, 8-3, il est possible de les disposer à des profondeurs sensiblement égales respectivement, au quart, à la moitié et aux trois quarts de la hauteur H du réservoir 4. Chaque capteur de pression sera amené à acquérir une variation de pression de référence et au moins une variation de pression utile, et il sera possible de déterminer pour chacun des capteurs de pression 8-1,8-2, 8-3 la distance qui le sépare de

l'interface 5. Cette acquisition pourra se faire simultanément pour chacune des capteurs de pression 8- 1,8-2, 8-3.

D'une manière similaire, le réservoir 4 peut au lieu d'être formé d'une seule couche d'une formation productive homogène, être formé de plusieurs couches de formations productives homogènes 20-1,20-2, 20-3 empilées les unes sur les autres, ces couches de formations productives 20-1,20-2, 20-3 ne communiquant pas entre elles. Cette configuration est une extension de celle représentée aux figures 1.

L'avance du second fluide f2 vers le puits de production 1 se fera de manière indépendante dans chacune des couches de formations productives 20-1,20- 2,20-3. On aura donc une interface 5-1,5-2, 5-3 dans chaque couche 20-1,20-2, 20-3 et on cherche à connaître la position de chacune de ces interfaces 5-1, 5-2,5-3.

En positionnant au moins un capteur de pression 8-1,8-2, 8-3 dans chacune des couches de formations productives 20-1,20-2, 20-3, on pourra effectuer des mesures équivalentes à celles décrites aux figures 1. Ici on suppose que l'on peut négliger dans chacune des couches de formations productives 20- 1,20-2, 20-3 l'effet de la gravité. Si ce n'était pas le cas, on procéderait dans chacune des couches de formations productives 20-1,20-2, 20-3 comme décrit à la figure 5.

Dans la configuration de la figure 6, les relevés de pression sont effectués séparément dans chacune des couches de formations productives 20-1,20-

2,20-3. Pour ne pas fausser les relevés, on prévoira dans le puits de production 1, entre le tubage 11 et la colonne de production 12, à l'interface entre les différentes couches de formations productives 20-1,20- 2,20-3 et à la frontière supérieure du réservoir 4, des organes obturateurs 21-1,21-2, 21-3 connus sous la dénomination anglaise de packers . Ils empêchent le fluide fl à extraire de passer d'une couche à une autre via les canaux 14 et l'espace annulaire situé entre le tubage 11 et la colonne de production 12. Ils isolent la section du puits 1 où se trouve un capteur de pression 8-1 de la section du puits 1 où se trouve un autre capteur de pression 8-2.

Pour ne pas arrêter totalement la production du puits 1 pendant le déroulement d'un relevé de pression dans l'une des couches de formations productives 20-1 par exemple, on placera des vannes 22- 1, 22-2,22-3 dans la colonne de production 12, une au niveau de chacune des couches de formations productives 20-1,20-2, 20-3. On pourra ainsi stopper la production de l'une des couches 20-1 et déclencher un régime transitoire d'écoulement, en fermant la vanne correspondante 22-1, sans stopper celle des autres couches 20-2,20-3 dont les vannes correspondantes 22- 2,22-3 restent en position ouverte.

Bien que plusieurs modes de réalisation de la présente invention aient été représentés et décrits de façon détaillée on comprendra que différents changements et modifications puissent être apportés sans sortir du cadre de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé de détermination de la position de l'interface (5) entre un premier fluide (fl) et un second fluide (f2) contenus chacun dans une zone (Zl, Z2) d'un réservoir (4) dans lequel : aO) on déclenche dans le réservoir (4) comportant au moins un capteur de pression (8) placé au niveau de l'une des zone (Zl), un régime transitoire d'écoulement de référence qui se traduit par une variation de pression de référence (APref (t)) que l'on relève avec le capteur de pression (8), b ) ultérieurement, on déclenche un régime transitoire d'écoulement utile, similaire au régime transitoire d'écoulement de référence, ce régime transitoire d'écoulement utile engendrant une onde de pression qui se propage dans le réservoir (4) et se traduisant par une variation de pression utile (. Pu1 (t) ) que l'on relève avec le capteur de pression (8),

c ) on compare les variations de pression (Pref (t), Apul (t)) relevées en fonction du temps ou d'une fonction du temps, dO) de la comparaison, on détermine un instant (51) représentatif du moment où l'onde de pression atteint l'interface (5) entre les deux fluides (fl, f2), cet instant (51) permettant de calculer la distance (L1) séparant l'interface (5) et le capteur de pression (8) au moment du régime transitoire d'écoulement utile.

2. Procédé de détermination selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on réitère une ou plusieurs fois les étapes b à d pour suivre l'évolution de l'interface (5) dans le temps.

3. Procédé de détermination selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la distance (L1) séparant le capteur de pression (8) de l'interface (5) est donnée par une formule du type :

a est un facteur de conversion qui vaut 2 dans le système international, k1 est la perméabilité horizontale de la zone (Zl) dans laquelle se trouve le capteur de pression (8), 1 est la porosité de la zone (Zl) dans laquelle se trouve le capteur de pression (8), p. i est la viscosité du fluide (fl) contenu dans la zone (Zl) dans laquelle se trouve le capteur de pression (8),

Ct1 est la compressibilité totale de la zone (Zl) dans laquelle se trouve le capteur de pression (8).

4. Procédé de détermination selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la comparaison est une différence ou une fonction de la différence entre les variations de pression de référence et utile (APref (t), Appui (t) ) relevées.

5. Procédé de détermination selon la revendication 4, caractérisé en ce que la fonction de la différence est une dérivée.

6. Procédé de détermination selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la fonction du temps est une fonction logarithmique.

7. Procédé de détermination selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, sur une représentation graphique illustrant la comparaison entre les variations de pression de référence et utile, un changement de pente conduit à l'instant (èS1) représentatif du moment où l'onde de pression atteint l'interface (5).

8. Procédé de détermination selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les mouvements transitoires de pression de référence et utile sont provoqués par un changement de débit d'au moins un puits de production (1) destiné à extraire l'un des fluides (fl) du réservoir (4).

9. Procédé de détermination selon la revendication 8, caractérisé en ce que le changement de débit correspond à une fermeture du puits de production (1).

10. Procédé de détermination selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le fluide (fl) est extrait pendant une durée (tp) avant le

déclenchement du régime transitoire d'écoulement de référence.

11. Procédé de détermination selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que l'autre fluide (f2) est injecté dans le réservoir (4).

12. Procédé de détermination selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'injection de l'autre fluide (f2) débute après le relevé de la variation de pression de référence (APref (t)).

13. Procédé de détermination selon l'une des revendications 11 ou 12, caractérisé en ce que l'injection de l'autre fluide (f2) est arrêtée avant le déclenchement du régime transitoire d'écoulement utile et reprend après le relevé de la variation de pression utile (APui (t)).

14. Procédé de détermination selon la revendication 13, caractérisé en ce que la durée (tp) d'arrêt d'injection avant le déclenchement du régime transitoire d'écoulement utile est sensiblement la même que la durée de production avant le déclenchement du régime transitoire d'écoulement de référence.

15. Procédé de détermination selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que l'autre fluide (f2) se trouve naturellement dans le réservoir (4).

16. Procédé de détermination selon la revendication 15, caractérisé en ce que le puits de production (1) produit pendant sensiblement une même durée (tp) précédant le déclenchement du régime transitoire d'écoulement de référence et précédant le déclenchement du régime transitoire d'écoulement utile.

17. Procédé de détermination selon la revendication 16, caractérisé en ce que le puits de production (1) est fermé avant le début de la durée (tp) de production précédant le déclenchement du régime transitoire d'écoulement utile.

18. Installation pour déterminer la position de l'interface (5) entre deux fluides (fl, f2) contenus chacun dans une zone (Zl, Z2) d'un réservoir (4), caractérisée en ce qu'elle comporte : des moyens (22) pour déclencher dans le réservoir (4), comportant au moins un capteur de pression (8) situé au niveau de l'une des zones (Zl), un régime transitoire d'écoulement de référence qui se traduit par une variation de pression de référence (APref ()) st à un temps ultérieur (tri), un régime transitoire d'écoulement utile, similaire au régime transitoire d'écoulement de référence, ce régime transitoire d'écoulement utile engendrant une onde de pression qui se propage dans le réservoir (4) et se traduisant par une variation de pression utile

(APui (t)), ces variations de pression de référence et utile (Avref (t), Appui (t)) étant relevées par le capteur de pression (8),

des moyens (10) pour comparer les variations de pression (APref (t), Appui (t) ) en fonction du temps ou d'une fonction du temps et pour déterminer, à partir de la comparaison, un instant (Ó1) représentatif du moment où l'onde de pression atteint l'interface (5) entre les deux fluides (fl, f2), des moyens (10) pour calculer à partir de cet instant (Ó1) la distance (L1) séparant l'interface (5) et le capteur de pression (8) au moment du régime transitoire d'écoulement utile.

19. Installation selon la revendication 18, caractérisée en ce que les moyens (22) pour déclencher dans le réservoir (4) le régime transitoire d'écoulement de référence et le régime transitoire de pression utile sont réalisés par au moins une vanne commandant le débit d'un puits de production (1) situé dans l'une des zones (Zl) et destiné à extraire le fluide (fl) contenu dans cette zone (Zl).

20. Installation selon l'une des revendications 18 ou 19, caractérisée en ce que le capteur de pression (8) est situé dans le puits de production (1).

21. Installation selon l'une des revendications 18 ou 19, caractérisée en ce que le. capteur de pression (8) est situé dans un puits (16) distinct du puits de production (1).

22. Installation selon l'une des revendications 18 à 21, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un puits d'injection (7) pour injecter le second fluide (f2) dans le réservoir (4).

23. Installation selon la revendication 22, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens (25) pour commander l'injection.

24. Installation de détermination selon l'une des revendications 18 à 23, caractérisée en ce qu'elle comporte plusieurs capteurs de pression (8-1, 8-2,8-3) régulièrement répartis sur la hauteur (H) du réservoir (4).

25. Installation selon l'une des revendications 18 à 24, dans laquelle le réservoir (4) comporte plusieurs couches de formations productives (20-1,20-2, 20-3) sans communication entre elles, caractérisée en ce qu'au moins un capteur de pression (8-1,8-2, 8-3) est situé au niveau de chacune des couches de formations productives (20-1,20-2, 20-3).

26. Installation selon les revendications 19 et 25, caractérisée en ce que le puits de production (1) est équipé de moyens (22-1,22-2, 22-3) pour stopper la production au niveau de l'une des couches de formations productives sans stopper la production du puits (1).

27. Installation selon l'une des revendications 20 à 26, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens (21-1,21-2, 21-3) pour isoler la section du puits (1) où se trouve un capteur de pression (8-1) de la section du puits (1) où se trouve un autre capteur de pression (8-2).