FR2944828A1

FR2944828A1 - Procede d'extraction d'hydrocarbures d'un reservoir et une installation d'extraction d'hydrocarbures

Info

Publication number: FR2944828A1
Application number: FR0901969A
Authority: FR
Inventors: Felix Ndinemenu; Pierre Lemetayer; Nguete Emmanuel Toguem
Original assignee: Total SE
Current assignee: TotalEnergies Onetech SAS
Priority date: 2009-04-23
Filing date: 2009-04-23
Publication date: 2010-10-29
Anticipated expiration: 2029-04-23
Also published as: WO2010122516A3; CA2760062A1; FR2944828B1; CA2760062C; MX2011011184A; WO2010122516A2; US9091157B2; US20120048546A1; RU2011147161A; RU2530175C2

Abstract

L'invention se rapporte à un procédé d'extraction d'hydrocarbures d'un réservoir comprenant la fourniture d'une installation comprenant un puits injecteur comprenant au moins un tubage d'injection de vapeur un puits producteur comprenant au moins un tubage d'extraction d'hydrocarbures un ensemble de capteurs de mesures au moins une pompe d'extraction des hydrocarbures dans le puits producteur, un automate de commande et de contrôle du fonctionnement de l'installation l'injection de vapeur dans le puits d'injection, l'extraction d'hydrocarbures par la pompe du puits producteur, le contrôle de la vitesse de la pompe en fonction de la différence entre la température mesurée à l'entrée de la pompe et de la température de vaporisation calculée en fonction de la pression mesurée à l'entrée de la pompe. L'invention permet (l'augmenter la production d'hydrocarbures.

Description

PROCEDE D'EXTRACTION D'HYDROCARBURES D'UN RESERVOIR ET UNE INSTALLATION D'EXTRACTION D'HYDROCARBURES

La présente invention concerne procédé d'extraction d'hydrocarbures d'un 5 réservoir et une installation d'extraction d'hydrocarbures. Le réservoir en question est susceptible de comporter des huiles visqueuses. De façon conventionnelle, en reprenant les définitions de l'US Geological Survey (Institut Géologique Américain), on appelle huile lourde (en anglais heavy oil) une huile dont la densité est inférieure à 22°API et la viscosité supérieure à 100cP, on 10 appelle huile extra-lourde (en anglais extra heavy oit) une huile dont la densité est inférieure à 10° API et la viscosité supérieure à 100cP, et on appelle bitume (en anglais tar sands) une huile dont la densité est comprise entre 7°API et 12°API et dont la viscosité est supérieure à 10 000cP. La viscosité d'une huile varie en fonction de la pression et de la température à 15 laquelle elle est soumise. Ainsi, plus la température augmente et plus la viscosité de l'huile diminue. On appelle viscosité in situ la viscosité d'une huile aux conditions de pression et de température rencontrées dans le réservoir. Seules les huiles dont la viscosité in situ est suffisamment basse pourront être produites par pompage à froid . Ces huiles sont qualifiées d'huiles mobiles. Au- 20 delà d'une certaine viscosité, et notamment pour les valeurs de viscosité rencontrées pour les huiles lourdes, les huiles extra-lourdes et les bitumes, d'autres procédés doivent être mis en oeuvre, comme les procédés thermiques qui consistent à injecter de la vapeur d'eau dans le réservoir. La chaleur latente de la vapeur d'eau est cédée au réservoir par condensation de la vapeur. L'augmentation de température du 25 réservoir diminue la viscosité de l'huile, et par conséquence facilite sa mobilité dans le réservoir. Le SAGD (Stearn Assisted Gravity Drainage) est un procédé de récupération thermique des huiles peu ou pas mobiles reposant sur le mécanisme de drainage gravitaire. Applicable pour des huiles lourdes, des huiles extra-lourdes et pour des 30 bitumes, le procédé SAGD utilise un ensemble de paires de puits horizontaux répartis relativement régulièrement dans le réservoir. Par paire de puits, on entend un puits injecteur de vapeur foré approximativement 5m au dessus d'un puits producteur. Chaque puits mesure plusieurs centaines de mètre de long, et chaque paire est espacée typiquement de 100 à 150m de la paire suivante. La vapeur est injectée de 35 façon continue dans le puits supérieur (ou puits injecteur), développant une chambre de vapeur autour du puits injecteur. L'huile et la vapeur condensées s'écoulent gravitairement le long des murs de la chambre de vapeur, jusqu'au puits inférieur d'où ils sont extraits par pompage. Pour l'extraction des bitumes, une phase initiale R9Brevet,V297011\29755 SNP 321\29755ù090422 -dulnan,le de brecet.doc - 23/04/09 - 13{4 - 1/)8 de préchauffage du réservoir par circulation de vapeur dans les deux puits est nécessaire pour assurer la communication entre les deux puits. Le SAGD est notamment décrit dans la demande de brevet CA1130201. Pour piloter des puits SAGD, il s'agit d'agir à la fois sur le puits producteur (en agissant par exemple sur la vitesse de rotation de la pompe), et sur le puits injecteur (en agissant sur les débits d'injection de vapeur). De plus, en SAGD, comme le développement de la chambre de vapeur se fait de manière progressive, la production des hydrocarbures ne se fait pas de façon continue; c'est-à-dire que le débit des hydrocarbures n'est pas constant au niveau de la pompe. La pression de fond est très variable, et imprédictible. Or la pression dans le réservoir ne doit jamais dépasser une pression limite, en général la pression de fracturation. Il est donc important de contrôler en temps réel la pression dans le réservoir. De plus, s'agissant de champs développés dans le Nord du Canada, donc avec des températures très bases en hiver, le pilotage manuel des puits est très difficile à mettre en oeuvre Pour ces raisons de fiabilité et de sécurité, il est souhaitable de proposer une méthode de pilotage automatique des puits SAGD, en phase de production. La demande WO2008079799 décrit un procédé d'extraction d'hydrocarbures, où l'ouverture d'une vanne est ajustée automatiquement en fonction d'un paramètre physique mesuré (par exemple la présence de sable). On ne connaît pas de dispositifs d'automatisation du SAGD en phase de production, ni en phase de circulation. Il y a donc un besoin pour un procédé d'extraction d'hydrocarbures, en particulier sous forme d'huile lourde, qui soit efficace. Pour cela, l'invention propose un procédé d'extraction d'hydrocarbures d'un réservoir comprenant - la fourniture d'une installation comprenant un puits injecteur comprenant au moins un tubage d'injection de vapeur un puits producteur comprenant au moins un tubage d'extraction d'hydrocarbures un ensemble de capteurs de mesures au moins une pompe d'extraction des hydrocarbures dans le puits producteur, un automate de commande et de contrôle du fonctionnement de l'installation - l'injection de vapeur dans le puits d'injection, - l'extraction d'hydrocarbures par la pompe du puits producteur, Rüirevet.sV29700V29-55 SNP 32112 755, -00422-demande de brevet.doc - 23/04/09 - 13:04 - 2/18 - le contrôle de la vitesse de la pompe en fonction de la différence entre la température mesurée à l'entrée de la pompe et de la température de vaporisation calculée en fonction de la pression mesurée à l'entrée de la pompe. Selon une variante, le procédé comprenant en outre - le maintien d'un ensemble de paramètres dans une plage de valeurs limites prédéterminées par l'ajustement de la vitesse de rotation de la pompe dans le puits producteur et/ou l'ajustement du débit d'injection de vapeur dans le puits injecteur. Selon une variante, un paramètre contrôlé est la pression dans le réservoir au niveau du puits injecteur, le procédé comprenant en outre la modification du débit d'injection de vapeur dans le puits injecteur. Selon une variante, un paramètre contrôlé est la différence de température, en un point le long du puits producteur, entre la température des fluides dans le puits producteur en ce point et la température de vaporisation calculée en fonction de la pression en ce point, le procédé comprenant l'ajustement du débit d'injection de vapeur dans le puits injecteur en fonction du paramètre contrôlé. Selon une variante, le puits injecteur comprend au moins deux tubages d'injection de vapeur. Selon une variante, l'installation comprend en outre des capteurs de température, et le puits producteur comporte une partie sensiblement verticale et une partie sensiblement horizontale dont l'extrémité est l'orteil du puits producteur, les parties étant raccordée par un talon, un paramètre contrôlé est la différence entre la température mesurée au niveau du talon du puits producteur et la température mesurée au niveau de l'orteil du puits producteur, le procédé comprenant en outre l'ajustement de la répartition d'injection de la vapeur entre les deux tubages du puits injecteur. Selon une variante, l'installation comporte des capteurs de température dans le puits injecteur, le procédé comprenant l'ajustement de la répartition d'injection de la vapeur par les tubages d'injection du puits injecteur selon les profils de température obtenus au niveau du puits injecteur.

Selon une variante, un paramètre contrôlé est en outre la pression dans l'espace annulaire autour du tubage d'extraction du puits producteur, le procédé comprenant en outre l'actuation d'une duse de ventilation de l'espace annulaire et/ou la variation de la vitesse de rotation de la pompe en fonction du paramètre contrôlé. Selon une variante, un paramètre contrôlé est en outre la puissance consommée 35 par la pompe, le procédé comprenant la variation de la vitesse rotation de la pompe en fonction du paramètre contrôlé. Selon une variante, un paramètre contrôlé est en outre le couple s'exerçant sur la pompe, calculé par l'automate en fonction de la vitesse de rotation de la pompe et R \Rrevet,A2'f0 1A")'55 SNP 321\297.55- 090122 demande de brevetdot - 23/04/09 - 13:04 - 3/I R de la puissance consommée par la pompe, le procédé comprenant la variation de la vitesse rotation de la pompe en fonction du paramètre contrôlé. Selon une variante, le puits injecteur comprend deux tubages d'injection de vapeur avec chacun une vanne d'injection de vapeur, l'installation comprenant en outre des capteurs de débit ou de pression situés en surface au niveau des vannes d'injection de vapeur des premier et deuxième tubages du puits injecteur, le procédé comprenant - la comparaison des débits mesurés à des valeurs de débit minimales paramétrés, et - le déclenchement d'une alarme et/ou l'arrêt de l'installation si les valeurs mesurées sont inférieures aux valeurs paramétrées. Selon une variante, le puits injecteur comprend deux tubages d'injection de vapeur avec chacun une vanne d'injection de vapeur, l'installation comprenant en outre des capteurs de débit ou de pression situés en surface au niveau des vannes d'injection de vapeur des premier et deuxième tubages du puits injecteur, le procédé comprenant - la comparaison des débits mesurés à des valeurs de débit maximales paramétrés, et - la réduction du débit d'injection de vapeur si la pression mesurée est 20 supérieure à la pression maximale paramétrée. Selon une variante, un paramètre contrôlé est en outre la différence entre la pression mesurée à l'aspiration de la pompe et une pression limite paramétrée, le procédé comprenant le déclenchement d'une alarme, et/ou la variation de la vitesse rotation de la pompe en fonction du paramètre contrôlé. 25 Selon une variante, un paramètre contrôlé est en outre la vitesse de diminution de la pression à l'aspiration de la pompe, le procédé comprenant le déclenchement d'une alarme, et/ou la variation de la vitesse rotation de la pompe en fonction du paramètre contrôlé. L'invention se rapporte aussi à une installation comprenant 30 - un puits injecteur comprenant au moins un tubage d'injection de vapeur, - un puits producteur comprenant un tubage d'extraction d'hydrocarbures, - un ensemble de capteurs de mesures - au moins une pompe d'extraction des hydrocarbures dans le puits producteur, - un automate de commande et de contrôle du fonctionnement de l'installation, 35 l'automate étant adapté à contrôler la vitesse de la pompe en fonction de la différence entre la température mesurée à l'entrée de la pompe et de la température de vaporisation calculée en fonction de la pression mesurée à l'entrée de la pompe. R .ABi e.eIs' ï K)L9755 SNP 321A39755ù0942 de mande de brevet.d,c-23/04/09-13D4-4/1R Selon une variante, les puits injecteur et producteur sont sensiblement parallèles. Selon une variante, le puits injecteur comprend un premier et un deuxième tubages d'injection de vapeur, le premier tubage étant plus court que le deuxième 5 tubage et les tubages étant concentriques. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit des modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemple uniquement et en références aux dessins qui montrent : - figure 1, une vue schématique d'une installation selon l'invention. Dans 10 cette installation le puits supérieur comporte deux tubages parallèles, le puits inférieur comporte un seul tubage auquel est associée une pompe. - figure 2, une vue schématique du puits supérieur d'une autre installation selon l'invention, le puits supérieur comportant deux tubages concentriques. 15 L'invention se rapporte à un procédé d'extraction d'hydrocarbures d'un réservoir à l'aide d'une installation comprenant un puits injecteur et un puits producteur. Une pompe dans le puits producteur permet l'extraction des hydrocarbures. Le procédé comprend le contrôle de la vitesse de la pompe en fonction de la différence entre la température de vaporisation de l'eau calculée à la 20 pression mesurée à l'entrée de la pompe et la température mesurée à l'entrée de la pompe. Ceci permet en temps réel d'optimiser la vitesse de la pompe, de façon à garantir en permanence des conditions optimales de fonctionnement. En outre, ceci permet de rendre le procédé d'extraction plus efficace et d'augmenter la production 25 d'hydrocarbures. La figure 1 montre un réservoir 10 avec deux puits 12, 112. Le premier puits 12 est un puits injecteur de vapeur et le deuxième puits 112 est un puits producteur d'hydrocarbures. Le puits producteur 112 est situé plus bas dans le réservoir que le puits injecteur 12. Les puits 12 et 112 sont par exemple distants d'environ 5 à 8 30 mètres. Le réservoir 10 souterrain contient des hydrocarbures peu ou pas mobile, comme par exemple des huiles lourdes, des huiles extra-lourdes ou des bitumes Chaque puits comporte deux extrémités, une extrémité supérieure située en surface et une extrémité inférieure située dans le réservoir. Le puits comporte en outre deux 35 parties distinctes, à savoir une partie 14, 114 verticale ou légèrement inclinée par rapport à la verticale, reliée à l'extrémité supérieure du puits et une partie 16, 116 sensiblement horizontale et reliée à l'extrémité inférieure du puits. Une jonction ou talon 48, 148 (pour heel en anglais) permet le raccordement des parties R \BreveI A 9700V'_9755 SNP 321 A29755ù O,HU22 demande de brevet.doc - 23/04/09 - 13:03 - 5/I K sensiblement verticales 14, 114 aux parties sensiblement horizontales 16, 116. La partie du puits 14, 114 sensiblement verticale est revêtue d'un cuvelage continu. La partie 16, 116 sensiblement horizontale est revêtue d'un cuvelage discontinu, c'est à dire comportant des perforations autorisant, pour le puits injecteur 12, le passage de vapeur depuis le puits injecteur vers le réservoir et pour le puits producteur le passage d'hydrocarbures du réservoir vers l'intérieur du puits producteur 112. On peut aussi envisager un puits présentant une architecture différente, avec une unique partie 16, 116 sensiblement horizontale lorsque le terrain est en pente. Le puits 12 peut comporter un seul tubage d'injection de vapeur. Le puits 12 peut comporter deux tubages : un premier tubage d'injection 18 et un deuxième tubage d'injection 20. La géométrie des tubages peut varier. Selon l'exemple de la figure 1, les deux tubages sont parallèles entre eux. Le premier tubage 18 s'étend depuis l'extrémité supérieure du puits injecteur 12 jusqu'à l'extrémité inférieure du puits injecteur 12, également appelée orteil 50 (ou toe en anglais). Le deuxième tubage 20 s'étend depuis l'extrémité supérieure du puits injecteur 12 jusqu'aux environs du talon raccordant les parties 14 et 16. Le premier tubage 18 est donc plus long que le deuxième tubage 20. De la vapeur peut être injectée dans les deux tubages d'injection 18, 20. Du fait de la différence de longueur des tubages 18 et 20, la vapeur est injectée à la fois au talon 48 et à l'orteil 50 du puits injecteur 12 vers le réservoir, ce qui assure une bonne répartition de la vapeur dans la zone du réservoir située à proximité de la partie horizontale du puits injecteur 12. Une autre architecture de puits est représentée figure 2. Pour cette architecture, les tubages d'injection 18, 20 sont concentriques. Par exemple, le tubage 18, dont l'extrémité se trouve au niveau de l'extrémité inférieure du puits d'injection 12 est situé dans le tubage 20.dont l'extrémité inférieure se trouve au niveau du talon. Le tubage 18 s'étend donc au-delà du tubage 20. Dans une autre architecture de puits, le puits d'injection 12 ne comprend qu'un seul tubage 18, dont l'extrémité inférieure se situe aux deux tiers de la distance séparant le talon de l'extrémité inférieure du puits 12. Des perforations sont prévues dans le tubage 18 entre le talon et l'extrémité inférieure du tubage 18, de façon à permettre l'injection de vapeur dans le réservoir et le développement de la chambre de vapeur. Les tubages 18, 20 du puits injecteur 12 sont équipés de duses 22, 24 qui permettent le contrôle du débit d'injection de vapeur. Ainsi, la duse 22 permet le contrôle du débit d'injection dans le tubage 18, et la duse 24 permet le contrôle du débit d'injection dans le tubage 20. Les duses 22 et 24 sont à ouverture réglable, ce qui permet de régler précisément le débit dans les tubages 18, 20. L'ouverture réglable des duses permet d'augmenter ou de réduire le degré d'ouverture ce qui R:1Brevets\2970XIL9755 SNP 321 A29755ù 090422-den nde de brevet.dac - 23/04/09 - 13:04 - 61I R permet une commande continue des duses. Ainsi, plutôt que d'ouvrir les duses palier par palier, de manière séquentielle, les duses sont contrôlées en permanence en ouverture ou fermeture selon la réaction du puits. Dans un mode de réalisation, le puits injecteur 12 est équipé d'un capteur de pression 207, qui mesure la pression au niveau du talon 48 du puits injecteur, Il peut s'agir d'un capteur direct, d'un capteur déporté de type bulle à bulle ou encore d'un capteur virtuel. Dans ce cas, la pression est en fait calculée à partir de la valeur de pression mesurée en surface par les capteurs 210, 211, situés en surface en aval des duses 24, 22. Sur le schéma de la figure 1, le capteur de pression 207 est représenté sous la forme d'un capteur de type bulle à bulle. Eventuellement, un autre capteur de pression peut être situé au niveau de l'orteil du puits injecteur (non représenté figure 1). Dans un mode de réalisation particulier, des capteurs de température 208 sont installés dans le puits injecteur 12. I1 peut s'agir par exemple de capteurs sous forme de fibre optique déployée dans le puits et clampée sur le tubage 18. Le puits producteur 112 comporte un tubage 120 au moyen duquel les hydrocarbures extraits du réservoir sont remontés vers la surface. L'extrémité supérieure du tubage d'extraction 120 est située en surface, l'extrémité inférieure du tubage d'extraction 120 est située au niveau du talon 148 ou plus avant dans le puits inférieur, comme par exemple à mi-chemin entre le talon 148 et l'extrémité inférieure 150 du puits producteur. Des perforations peuvent être prévues le long du tubage d'extraction 120, avec un système de diversion, pour contrôler la répartition du soutirage le long du drain. L'extrémité inférieure du tubage d'extraction 120 est immergée dans les hydrocarbures provenant du réservoir et ayant pénétré dans le puits producteur 112 tout au long de la partie sensiblement horizontale 116. Une duse 124 située sur le tubage 120 à l'extrémité supérieure du puits permet de contrôler le débit d'hydrocarbures, notamment pour éviter l'apparition de bouchons au niveau des installations de surface. Des moyens de pompage 118 sont prévus dans le puits producteur 112, comme par exemple une pompe à cavité progressante. Alternativement, une pompe de type ESP ou de type twin screw peut être utilisée. La pompe est située sur le tubage 120, au niveau du talon 148. La pompe est immergée dans les hydrocarbures, ce qui permet de remonter les hydrocarbures vers la surface via le tubage 120. Un clapet anti-retour 212 est prévu sur le tubage 120, afin d'éviter le retour des hydrocarbures vers la partie horizontale du tubage 120. La pompe est équipée d'un variateur de vitesse. Un capteur de puissance peut également être prévu au niveau de l'alimentation électrique de la pompe. R:ABrevets\29700A29755 SNP 321\29755ù090422 &mande de breveI.doc - 2_3/04/09- 13:04 - 7/18 Le puits producteur 112 est équipé en outre de capteurs de température. Ces capteurs de température mesurent la température des fluides circulant dans le puits inférieur 112. Un capteur de température 200 est situé au niveau de la pompe, à l'extérieur du tubage 120. Dans un mode de réalisation particulier, d'autres capteurs de température sont égaiement prévus, préférentiellement sous forme de fibre optique 201 déployée dans le puits producteur, qui permet d'établir les profils de température le long du puits. La température des fluides présents dans le puits est ainsi mesurée depuis la surface jusqu'à l'extrémité inférieure du puits producteur 112. L'installation peut comprendre en outre des capteurs de pression, destinés à mesurer la pression au niveau du puits producteur 112. En particulier, un capteur 202 est prévu à l'entrée de la pompe dans le puits producteur 112. U capteur de pression 205 peut également être prévu afin de mesurer la pression au niveau du talon 148, à l'extérieur du tubage 120. Eventuellement, un autre capteur de pression est installé au niveau de l'orteil 150 du puits producteur 112. Ces capteurs de pression peuvent être de plusieurs types : il peut s'agir de capteur de pression direct, par exemple de type capteur électronique. Il peut s'agit de capteurs déportés, de type bulle à bulle. Pour ce type de capteur, un fluide à faible débit est insufflé dans un tube capillaire, et la pression est mesurée en surface. Sur la figure 1, les capteurs 202 et 205 sont représentés sous forme de bulle à bulle.

Alternativement, en l'absence de capteurs de pression, un capteur virtuel pourra être utilisé. Il s'agit d'un algorithme qui en fonction de la géométrie du puits et des propriétés physico-chimiques des fluides circulant dans le puits, et de la pression mesurée en surface par le capteur 206, situé en amont de la duse 124 permettra de calculer la pression en fond de puits. Dans ce cas, la pression mesurée par le capteur virtuel est en fait une pression estimée. Des capteurs de pression sont également prévus en surface. Un capteur de pression 203 mesure ainsi la pression dans l'annulaire 213, en amont de la duse de ventilation de l'annulaire 204. L'installation est pourvue d'un automate 11 permettant de commander et de contrôler le fonctionnement de l'installation. Notamment, l'automate 11 est relié aux différents éléments de l'installation. Par exemple, l'automate 11 peut envoyer des signaux vers les duses et recevoir des signaux des capteurs. Pour plus de clarté, la liaison entre l'automate et les différents éléments de la figure 1 est schématisée par une flèche 1 3 . L'automate 1 1 est susceptible d'agir à la fois sur la vitesse de rotation de la pompe 118 et sur les débits d'injection de vapeur au niveau du puits injecteur 12. Le procédé d'extraction d'hydrocarbures va maintenant être présenté. Le procédé d'extraction a lieu une fois qu'une chambre 26 de vapeur s'est développée R:ABrevetçA29700V29755 SNP 32 1V29755ù 090-172-dem: ede de bre'et.doc - 23/04/09 - 1 3:61 - 8/18 dans le réservoir, comme expliqué par exemple dans la demande FR 08 07 374 du 22 décembre 2008 déposée par le demandeur de la présente demande. Un fois que la viscosité des hydrocarbures a suffisamment diminué pour que l'huile devienne mobile et s'écoule dans le puits inférieur 112, l'injection de vapeur est arrêtée dans le puits 112. L'équipement du puits 112 est également modifié. Ainsi, si le puits 112 comporte deux tubages, un des deux tubages sera enlevé du puits, préférentiellement le tubage le plus long. Un dispositif de pompage 118 est installé dans le puits 112, ainsi qu'un ensemble de capteurs, notamment des capteurs de température et éventuellement des capteurs de pression. Le puits 112 devient un puits producteur, permettant l'extraction de hydrocarbures du réservoir vers la surface par l'intermédiaire du tubage 120. Le procédé d'extraction consiste alors à injecter de façon continue de la vapeur d'eau dans le réservoir par l'intermédiaire des tubages 18 et 20 du puits injecteur 12 La viscosité des hydrocarbures situés dans la zone de développement de la chambre de vapeur diminue, ce qui permet leur récupération au niveau du puits producteur 112, situé plus bas dans le réservoir. Le procédé selon l'invention comprend également le contrôle de la vitesse de la pompe en fonction de la différence entre la température de vaporisation de l'eau calculée à la pression mesurée dans le puits producteur à l'entrée de la pompe et la température mesurée à l'entrée de la pompe. La température de vaporisation de l'eau est la température à laquelle l'eau passe de l'état liquide à l'état de vapeur. La température de vaporisation est connue pour une pression donnée. La différence entre la température de vaporisation de l'eau calculée à la pression mesurée dans le puit producteur au niveau de la pompe et la température mesurée dans le puits producteur au niveau de la pompe est appelée le subcool pompe. En permanence, le capteur de température 200 mesure la température au niveau de la pompe, et le capteur de pression 202 mesure la pression à l'entrée de la pompe. En cas de défaillance du capteur 200 de la température mesurée au niveau de la pompe par le capteur fibre optique 201 pourra être prise en compte par l'automate pour le calcul du subcool pompe. La pression à l'aspiration de la pompe est mesurée soit directement par un capteur, soit indirectement par un capteur de type bulle à bulle, ou encore par un capteur virtuel, c'est-à-dire à partir de la pression mesurée en surface par le capteur 206. A partir de la valeur de pression mesurée à l'aspiration de la pompe, l'automate calcule la température de vaporisation, A partir de cette valeur et de la température mesurée à l'entrée de la pompe l'automate calculera ensuite la valeur de subcool pompe. En cas de défaillance du capteur 202, l'automate pourra calculer le subcool R:ABrevetsV29700'29755 SNP 321\29755--0904r drmande de brevet.doc - 23/04/09 - 13:04 - 9/18 pompe à partie des valeurs de pression mesurées par le capteur 205, c'est-à-dire la valeur de la pression mesurée dans le drain au niveau du talon 148. En permanence (en temps réel), l'automate compare la valeur de subcool pompe ainsi calculée à une valeur paramétrée par les personnes en charge de l'installation. Cette valeur paramétrée sera en régime établi typiquement comprise entre 1 °C et 10°C, préférentiellement comprise entre 2° et 5°, avec une tolérance de l'ordre de 1° à 2°C. Si la valeur de subcool pompe est supérieure à la valeur paramétrée, l'automate agira sur le variateur de vitesse de la pompe de façon à augmenter la vitesse de la pompe. Si la valeur de subcool pompe est inférieure à la valeur paramétrée, l'automate agira sur le variateur de vitesse de façon à diminuer la vitesse de la pompe. En agissant sur le variateur de vitesse de la pompe, on agit sur la pression d'aspiration de la pompe donc sur la valeur attendue de la température de vaporisation, puisque celle-ci est connue pour une pression donnée. Pour un bon fonctionnement de l'installation il est en effet important d'éviter que de la vapeur d'eau soit présente à l'aspiration de la pompe : en effet, même si les pompes conventionnellement utilisées sont susceptibles de pomper un mélange d'huile et de gaz (à pourcentage réduit), pomper un mélange d'huile et de vapeur d'eau peut être très dommageable. Le procédé comprend aussi le maintien d'un ensemble de paramètres dans une plage de valeurs limites prédéterminées par l'ajustement de la vitesse de rotation de la pompe dans le puits producteur etlou l'ajustement du débit d'injection de vapeur dans le puits injecteur. Ceci permet de ne pas s'écarter des conditions optimales de fonctionnement de la pompe. La vitesse de rotation de la pompe et / ou le débit d'injection de vapeur sont ajustés en permanence de façon à ce que l'ensemble des paramètres contrôlés ne s'éloignent pas des valeurs limites paramétrées par les personnes en charge de l'exploitation du puits. Par exemple, un des paramètres physiques mesurés en permanence est la pression dans le réservoir au niveau du puits injecteur. En permanence, la pression est mesurée au niveau du talon 48 du puits injecteur, grâce à un capteur 207, ou calculée à partir des valeurs de pression mesurées en surface par les capteurs 210, 214, situés en amont des duses 24, 22. L'automate compare ces valeurs à des valeurs de pression limites, paramétrées par les personnes en charge de l'installation. Ces valeurs de pression limites correspondent aux pressions de fracturation. Le débit de vapeur est ajusté en permanence de façon à se rapprocher de ces valeurs de pression limites. Ainsi, si la valeur mesurée ou calculée au niveau du talon est inférieure à la valeur de pression limite paramétrée, l'automate agira sur la vanne d'injection 24 de vapeur du tubage 20 de façon à augmenter le débit d'injection de vapeur au niveau du talon 48 du puits injecteur 12. Inversement, si la valeur mesurée ou calculée au R VirevcLc97OO 29755 SNP 32_ 1A29755--(M17'2-demande de brevel.doc - 23/04/09 - 13:04 - 10/18 niveau du talon 48 est supérieure à la valeur de pression limite paramétrée, l'automate agira sur la vanne d'injection de vapeur 24 de façon à diminuer le débit d'injection de vapeur. Dans le cas où le puits supérieur est équipé d'un capteur de pression mesurant ou calculant la pression au niveau de l'orteil, la même opération est répétée pour les valeurs de pression mesurées ou calculées au niveau de l'orteil 50. L'automate agira alors sur la vanne d'injection 22 de vapeur du tubage 18. Un autre paramètre contrôlé est la différence entre la température de vaporisation calculée à la pression mesurée dans le réservoir et la température des fluides mesurée dans le réservoir. Ce paramètre est appelé le subcool réservoir . A partir des valeurs de température et de pression mesurées en certains points au niveau du puits producteur par les capteurs 201, 202 et 205 l'automate calcule en permanence les valeurs de subcool réservoir au niveau de l'orteil 150 et du talon 148 du puits producteur. Comme le capteur de température 201 sous forme de fibre optique fournit un profil de température le long du puits inférieur, c'est-à-dire un ensemble de valeurs, on choisira préférentiellement pour le calcul des valeurs de subcool réservoir au niveau de l'orteil 150 et du talon 148 les moyennes des valeurs mesurées au niveau de l'orteil et au niveau du talon. La valeur obtenue est comparée à des valeurs seuils paramétrées par les personnes en charge de l'installation. Si les valeurs de subcool réservoir calculées sont inférieures au seuil, l'automate agira sur les vannes 22, 24 d'injection de vapeur situées en surface, de façon à diminuer le débit d'injection de vapeur dans le puits injecteur 12. Les valeurs de subcool réservoir le long du puits producteur sont comprises entre 1°C et 10°C, et préférentiellement entre 2°C et 5°C. Le procédé peut aussi comprendre l'ajustement de la répartition de la vapeur entre le talon et l'orteil du puits injecteur 12. A partir des profils de température obtenus au niveau du puits producteur grâce au capteur 201, l'automate calcule la différence entre la température mesurée au niveau du talon 148 et la température mesurée au niveau de l'orteil 150. L'automate compare cette valeur à une valeur cible, et, par action sur les vannes d'injection de vapeur 22 et 24 situées en surface, ajuste la répartition de l'injection de vapeur entre le talon et l'orteil du puits injecteur de façon à se rapprocher le la valeur cible. Dans le mode de réalisation particulier où des capteurs de température 208 sont installés dans le puits injecteur 12, l'ajustement de la répartition de la vapeur entre le talon et l'orteil du puits 12 peut se faire à partir des profils de température obtenus au niveau du puits injecteur. De plus, l'automate compare en permanence la pression mesurée en surface par les capteurs 210, 211 à des valeurs limites, paramétrées par les personnes en charge de l'installation. Si la pression mesurée est supérieure à la pression maximale R:ABrevels\297(X1A29755 SNP 3'_1A29755ù0911422-demande de brevet.doc - '_3/04/09- 13:04- I I/IR autorisée, le débit d'injection de vapeur sera automatiquement réduit par l'automate par action sur les duses 22 et 24. De plus, un capteur 203 situé en surface peut mesurer en permanence la pression dans l'espace annulaire 213. La pression à l'aspiration de la pompe est mesurée par le capteur 202, ou calculée à partir des mesures réalisées en surface par le capteur 206. A partir de ces deux valeurs, l'automate calcule la hauteur de submergence de la pompe, et compare cette valeur à une valeur cible paramétrée par les personnes en charge de l'installation, par exemple 20m. L'automate ajustera alors la hauteur de submergence de la pompe à cette valeur cible par action directe sur la duse 204 de ventilation de l'espace annulaire. Si cette action ne permet pas d'atteindre la hauteur de submergence cible, l'automate agira sur la vitesse de la pompe de façon à atteindre la hauteur de submergence cible. De plus, l'automate compare en permanence la pression mesurée par le capteur 206 en amont de la cluse 124 à une valeur maximale paramétrée par les personnes en charge de l'installation. Si la valeur de pression mesurée est supérieure à la valeur limite, l'automate génèrera une alarme, et agira sur le variateur de la pompe de façon à en réduire la vitesse. En effet, une trop forte augmentation de la pression risque d'endommager les installations de surface. De plus, la puissance consommée par la pompe 118 est mesurée en permanence. L'automate compare cette valeur à une valeur de puissance maximale autorisée, paramétrée par les personnes en charge de l'installation. Si la puissance mesurée est supérieure à la puissance maximale autorisée, l'automate agira sur le variateur de vitesse de façon à diminuer la vitesse de rotation de la pompe, qui n'atteindra pas la valeur cible.

En outre, il est envisageable que l'automate contrôle le couple s'exerçant sur la pompe. Pour cela, l'automate peut calculer en permanence le couple sur la pompe, qui est fonction à la fois de la vitesse de rotation de la pompe et de la puissance consommée. L'automate compare cette valeur à une valeur de couple maximum autorisé, paramétrée par les personnes en charge de l'installation. Si le couple calculé est supérieur au couple maximum autorisé, l'automate agira sur le variateur de vitesse de façon à diminuer la vitesse de rotation de la pompe. Le contrôle du couple est particulièrement avantageux au début de la phase de production. En effet, au fur et à mesure que le réservoir se réchauffe, la viscosité de l'huile diminue, ce qui diminue le couple sur la pompe.

Egalement, l'automate peut comparer en permanence les débits d'injection de vapeur mesurés au niveau des vannes 22, 24 d'injection de vapeur des tubages 18, 20. Les débits mesurés sont comparés à des valeurs de débit minimales, paramétrées par les personnes en charge de l'installation. Si les valeurs mesurées sont inférieures RABrevetsV297(1)\29755 SNP 321 A29755--0'1142'-drmande de brevei.dnc - 2_3/îU09 13-04 - 12/18 aux valeurs paramétrées, l'automate génèrera une alarme, et éventuellement un arrêt de I'installation. En effet, l'absence de circulation de vapeur peut provoquer un gel de l'installation, ce qui l'endommage. De plus, l'automate calcule en permanence la différence entre la pression S mesurée à l'aspiration de la pompe par le capteur 202 et la pression mesurée au niveau du talon 148 par le capteur 205, et compare cette valeur à une valeur limite paramétrée par les personnes en charge de l'installation. Si la différence entre ces deux valeurs est supérieure à la valeur limite, l'automate génèrera une alarme et éventuellement réduira la vitesse de la pompe. En effet, une différence importante 10 entre ces deux valeurs indique un dysfonctionnement par exemple la présence anormale de sable, ou de dépôts. Egalement, le procédé peut comprendre le contrôle d'un paramètre consistant en la vitesse de diminution de la pression mesurée à l'aspiration de la pompe par le capteur 202. L'automate compare cette valeur de vitesse à une valeur de référence 15 paramétrée par les personnes en charge de l'installation. Si cette vitesse est supérieure à cette valeur de référence l'automate génèrera une alarme et éventuellement diminuera la vitesse de la pompe. En effet, pour éviter l'aspiration de trop de gaz, il n'est pas souhaitable d'avoir des variations brusques de la pression. R.Utrevet,cA^_97(X1\.29755 SNP 321\29755ù090472 demande de brevet do, - 23/04/09 13.04 - 13/18

Claims

REVENDICATIONS1. Un procédé d'extraction d'hydrocarbures d'un réservoir comprenant la fourniture d'une installation comprenant un puits injecteur comprenant au moins un tubage d'injection de vapeur un puits producteur comprenant au moins un tubage d'extraction d'hydrocarbures un ensemble de capteurs de mesures au moins une pompe d'extraction des hydrocarbures dans le puits producteur, un automate de commande et de contrôle du fonctionnement de l'installation - l'injection de vapeur dans le puits d'injection, - l'extraction d'hydrocarbures par la pompe du puits producteur, - le contrôle de la vitesse de la pompe en fonction de la différence entre la température mesurée à l'entrée de la pompe et de la température de vaporisation calculée en fonction de la pression mesurée à l'entrée de la pompe.
2. Le procédé selon la revendication 1, comprenant en outre - le maintien d'un ensemble de paramètres dans une plage de valeurs limites prédéterminées par l'ajustement de la vitesse de rotation de la pompe dans le puits producteur et/ou l'ajustement du débit d'injection de vapeur dans le puits injecteur.
3. Le procédé selon la revendication 2 dans lequel un paramètre contrôlé est la pression dans le réservoir au niveau du puits injecteur, le procédé comprenant en outre la modification du débit d'injection de vapeur dans le puits injecteur.
4. Le procédé selon la revendication 2 ou 3, dans lequel un paramètre contrôlé est la différence de température, en un point le long du puits producteur, entre la température des fluides dans le puits producteur en ce point et la température de vaporisation calculée en fonction de la pression en ce point, le procédé comprenant l'ajustement du débit d'injection de vapeur dans le puits injecteur en fonction du paramètre contrôlé.
5. Le procédé selon l'une des revendications 2 à 4 dans lequel le puits injecteur comprend au moins deux tubages d'injection de vapeur.
6. Le procédé selon la revendication 5 dans lequel - l'installation comprend en outre des capteurs de température (201), et le puits producteur comporte une partie sensiblement verticale et une partie sensiblement RvBrecet A29701\29755 SNP 321A29755--090422 demande de brevet.doc - 23/04/09 - 13:04 - 14/18horizontale dont l'extrémité est l'orteil (150) du puits producteur, les parties étant raccordée par un talon (148), - un paramètre contrôlé est la différence entre la température mesurée au niveau du talon (148) du puits producteur et la température mesurée au niveau de l'orteil (150) 5 du puits producteur, le procédé comprenant en outre l'ajustement de la répartition d'injection de la vapeur entre les deux tubages du puits injecteur.
7. Le procédé selon la revendication la revendication 5 ou 6, dans lequel l'installation comporte des capteurs de température (208) dans le puits injecteur (12), 10 le procédé comprenant l'ajustement de la répartition d'injection de la vapeur par les tubages d'injection du puits injecteur selon les profils de température obtenus au niveau du puits injecteur.
8. Le procédé selon l'une des revendications 2 à 7, dans lequel un paramètre contrôlé est en outre la pression dans l'espace annulaire autour du tubage 15 d'extraction du puits producteur, le procédé comprenant en outre l'actuation d'une duse de ventilation de l'espace annulaire et/ou la variation de la vitesse de rotation de la pompe en fonction du paramètre contrôlé.
9. Le procédé selon l'une des revendications 2 à 8, dans lequel un paramètre contrôlé est en outre la puissance consommée par la pompe, le procédé comprenant 20 la variation de la vitesse rotation de la pompe en fonction du paramètre contrôlé.
10. Le procédé selon l'une des revendications 2 à 9, dans lequel un paramètre contrôlé est en outre le couple s'exerçant sur la pompe, calculé par l'automate en fonction de la vitesse de rotation de la pompe et de la puissance consommée par la pompe, le procédé comprenant la variation de la vitesse rotation de la pompe en 25 fonction du paramètre contrôlé.
11. Le procédé selon l'une des revendications 2 à 10, le puits injecteur comprend deux tubages d'injection de vapeur avec chacun une vanne (22, 24) d'injection de vapeur, l'installation comprenant en outre des capteurs (210, 211) de débit ou de pression situés en surface au niveau des vannes (22, 24) d'injection de vapeur des 30 premier (20) et deuxième (18) tubages du puits injecteur (12), le procédé comprenant la comparaison des débits mesurés à des valeurs de débit minimales paramétrés, et - le déclenchement d'une alarme et/ou l'arrêt de l'installation si les valeurs mesurées sont inférieures aux valeurs paramétrées. RABre,etçC9-810A2_9755 SNI' 321\29755ù090422 demande de brevet.doc - 23/04A9 - 13:04 - 15/18
12. Le procédé selon l'une des revendications 2 à 11, le puits injecteur comprend deux tubages d'injection de vapeur avec chacun une vanne (22, 24) d'injection de vapeur, l'installation comprenant en outre des capteurs (210, 211) de débit ou de pression situés en surface au niveau des vannes (22, 24) d'injection de vapeur des premier (20) et deuxième (18) tubages du puits injecteur (12), le procédé comprenant - la comparaison des débits mesurés à des valeurs de débit maximales paramétrés, et -- la réduction du débit d'injection de vapeur si la pression mesurée est supérieure à la pression maximale paramétrée.
13. Le procédé selon l'une des revendications 2 à 12, dans lequel un paramètre contrôlé est en outre la différence entre la pression mesurée à l'aspiration de la pompe et une pression limite paramétrée, le procédé comprenant le déclenchement d'une alarme, et/ou la variation de la vitesse rotation de la pompe (118) en fonction du paramètre contrôlé.
14. Le procédé selon l'une des revendications 2 à 13, dans lequel un paramètre contrôlé est en outre la vitesse de diminution de la pression à l'aspiration de la pompe, le procédé comprenant le déclenchement d'une alarme, et/ou la variation de la vitesse rotation de la pompe (118) en fonction du paramètre contrôlé.
15. Une installation comprenant - un puits injecteur (12) comprenant au moins un tubage (18, 20) d'injection de vapeur, - un puits producteur (112) comprenant un tubage d'extraction (120) d'hydrocarbures, - un ensemble de capteurs de mesures - au moins une pompe (118) d'extraction des hydrocarbures dans le puits producteur, - un automate (11) de commande et de contrôle du fonctionnement de l'installation, l'automate étant adapté à contrôler la vitesse de la pompe en fonction de la différence entre la température mesurée à l'entrée de la pompe et de la température de vaporisation calculée en fonction de la pression mesurée à l'entrée de la pompe. 19. L'installation selon la revendication 15, dans laquelle les puits injecteur (12) et producteur (112) sont sensiblement parallèles. 20. L'installation selon la revendication 15 ou 16, dans laquelle le puits injecteur comprend un premier (20) et un deuxième (18) tubages d'injection de vapeur, le R-\Hre,ets\297(XIA29755 SNP 321\29755-41911422 demande de brevet.doc - 23/04/09 - 13:04 - 16/1Rpremier tubage étant plus court que le deuxième tubage et les tubages étant concentriques. R:ABreveRRA2_9700A29755 SNP 321\29755û09(422-demande de brevet.doc 23/04109- 13:04 - 17/18