OA11108A - Méthode de conduite d'une installation de production d'hydrocarbures - Google Patents
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Description
1 011108
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne une méthode de conduite d'uneinstallation de production d'hydrocarbures sous forme d'huile et de gaz, comprenantplusieurs puits, un réseau de gaz sous pression d'activation des puits, un réseaucollecteur des hydrocarbures produits et une unité aval de traitement deshydrocarbures produits.
Elle trouve son application dans l'exploitation des gisementsd'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 pétrolierscomprennent une colonne de production qui relie le fond du puits situé au niveau duréservoir 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 unecanalisation équipée d'un capteur de débit des hydrocarbures produits et d'une dusede sortie d'huile qui permet de régler le débit des hydrocarbures produits.
Une procédure connue de conduite d'un tel puits exploité selon le modeéruptif consiste à asservir le débit des hydrocarbures produits par ce puits à unevaleur de consigne ou à asservir la position de la duse de sortie d'huile à une valeurde consigne d'ouverture.
Un puits exploité selon le mode activé par injection de gaz à partir d'unréseau de gaz sous pression, comprend en plus un joint d'isolation annulaire à sonextrémité inférieure, des vannes d'injection de gaz disposées à des intervallesoptimisés le long de la colonne de production, une conduite d'injection de gaz dansl'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 lacolonne de production ce qui facilite leur remontée vers la tête de puits.
Une procédure de conduite d'un puits exploité selon le mode activé parinjection de gaz est décrite dans le document FR 2 672 936. Cette procédureconsiste à agir simultanément sur la duse de sortie d'huile et sur la duse de réglage 2 011108 du débit de gaz injecté pour régler le débit des hydrocarbures produits en fonction dela valeur de grandeurs physiques mesurées par des capteurs, telles que la pressionet la température des hydrocarbures en amont de la duse de sortie d'huile, lapression dans l'espace annulaire ou le débit de gaz injecté dans le puits.
Un puits exploité selon le mode activé par un dispositif de pompageimmergé comprend comme les puits exploités selon les deux autres modes, unecanalisation équipée d'une de sortie d'huile reliée à la partie supérieure de lacolonne de production, plus une autre canalisation reliée à la partie supérieure del'espace annulaire, équipée d'une duse de ventilation de gaz. Cette duse permet derégler le débit de gaz de ventilation c'est à dire d'extraire du puits l'excédant de gazlibre dans les conditions thermodynamiques du fond de puits.
Un tel puits comporte en plus, au fond une pompe immergée, entraînéepar un moteur électrique alimenté par un variateur de fréquence, qui permet deremonter les hydrocarbures du fond de puits vers la tête de puits par la colonne deproduction.
Une procédure de conduite d'un puits exploité selon le mode activé par undispositif de pompage immergé est décrite dans la demande de brevet française n°98 01782 du 13.02.1998. Cette procédure consiste pour régler le débit d'huileproduite à agir simultanément sur les duses de sortie d'huile et de ventilation de gazet sur la vitesse du moteur électrique, en fonction des pressions en amont des deuxduses, de l'intensité absorbée par le moteur électrique et de grandeurs physiquesindicatrices de la production du puits telles que la pression en fond de puits, latempérature ou le débit de sortie d'huile du puits.
Chacune de ces procédures de contrôle agit en fonction d'une ouplusieurs grandeurs physiques propres au puits contrôlé. Elles ne tiennent pascompte de l'état de fonctionnement des autres puits, ni du comportement du réseaude gaz d'activation commun à tous les puits activés par injection de gaz, tel que celuiqui résulte d'un déficit en gaz consécutif à une baisse de disponibilité ou à un excèsde consommation, ni du comportement du réseau collecteur des hydrocarburesproduits, ni du comportement de l'unité aval de traitement, qui sont communs à tousles puits.
Une autre procédure mise en oeuvre pour la conduite d'un puits exploitéselon le mode activé par injection de gaz, connue sous le nom de procédured'allocation dynamique de gaz, permet de limiter l'effet des perturbations sur lapression du réseau de gaz d'injection. Cette procédure consiste à allouer un débit degaz d'activation à chaque puits, calculé en fonction du gaz d'activation disponibledans le réseau et de la sensibilité au gaz de chaque puits. 011108 3
Cette procédure d'allocation dynamique de gaz présente deuxinconvénients : - elle ne tient pas compte de l'état de fonctionnement des puits et doncdes besoins spécifiques à chaque état, - elle ne tient pas compte de l'état qui résulte d'une modification du débitde gaz alloué et donc du nouveau besoin réel.
Ces inconvénients peuvent rendre cette procédure inopérante notammentpendant les phases de démarrage des puits.
Ainsi des perturbations sur le réseau collecteur d'hydrocarbures tellesqu'un engorgement de circuit, une variation de la quantité de gaz d'injectiondisponible, 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 desinstallations et par conséquent à des arrêts de production.
Un incident de fonctionnement sur un puits peut, par l'intermédiaire desinstallations communes, créer des perturbations sur une partie ou sur la totalité desautres puits et entraîner un arrêt total des installations. A l'occasion de tels incidents surtout lors des phases de mise en sécuritéou de redémarrage, les équipements sont soumis à des contraintes mécaniques,thermiques et hydrauliques très fortes qui peuvent les endommager et dans tous lescas réduire leur durée de vie.
EXPOSE DE L'INVENTION
La présente invention a précisément pour objet de remédier à cesinconvénients en proposant une méthode de conduite d'une installation deproduction d'hydrocarbures sous forme d'huile et de gaz, comprenant plusieurs puits,un réseau collecteur des hydrocarbures produits, une unité aval de traitement deshydrocarbures produits, méthode qui prend en compte les états de fonctionnementde tous puits et l'évolution de grandeurs physiques représentatives dufonctionnement des divers éléments de l'installation.
La méthode de l'invention permet aussi de conduire une installation deproduction d'hydrocarbures comportant en plus un réseau de gaz d'activation depuits activés par injection de gaz.
La méthode de l'invention est applicable aussi bien pour démarrer etarrêter les puits que pour les conduire après démarrage.
Grâce à l'invention des arrêts de production liés à des perturbations sur leréseau de gaz d'activation, sur le réseau collecteur des hydrocarbures produits et sur 011108 4 l'unité de traitement aval peuvent être évités et la production maintenue à son niveauoptimal en toute sécurité. A cette fin, l'invention propose une méthode de conduite d'une installationde production d'hydrocarbures sous forme d'huile et de gaz, comprenant plusieurspuits, un réseau collecteur des hydrocarbures produits, une unité aval de traitementdes hydrocarbures produits, ledit réseau et ladite unité aval comportant des capteursde mesures de grandeurs physiques représentatives de leur fonctionnement, chaquepuits étant contrôlé selon une procédure individuelle utilisant des paramètres decontrôle modifiables et des données représentatives de l'état de fonctionnement duseul puits contrôlé, la méthode étant caractérisée en ce qu'elle consiste à modifierautomatiquement les paramètres de contrôle utilisés par la procédure individuelle decontrôle de chacun des puits, en fonction d'au moins une des grandeurs physiquesmesurées et des données représentatives des états de fonctionnement de tous lespuits.
Selon une autre caractéristique de l'invention, au moins un des puits étantactivé par injection de gaz , l'installation comportant en plus un réseau de gaz souspression d'activation dudit puits, muni d'un capteur de mesure d'une grandeurphysique représentative de son état de fonctionnement, elle consiste à comparer lavaleur de ladite grandeur physique à un seuil très haut prédéterminé, et dans le casoù ladite valeur est supérieure audit seuil à modifier au moins un paramètre de laprocédure 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 gazd'activation de manière à ramener la pression mesurée du réseau de gaz d'activationà une valeur inférieure à celle du seuil très haut prédéterminé.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la grandeur physiquemesurée est la pression du réseau de gaz d'activation des puits activés par injectionde gaz.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'action d'augmentation dela consommation de gaz d'activation consiste à démarrer au moins un puits activépar injection de gaz à l'arrêt.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'action d'augmentation dela consommation de gaz d'activation consiste à augmenter le débit de gaz injectédans au moins un puits activé par injection de gaz, en cours de production.
Selon une autre caractéristique de l'invention, les actions d'augmentationde la consommation de gaz d'activation des puits activés par injection de gaz sontaffectées d'un rang de priorité d'exécution prédéterminé et l'action initiée pouraugmenter la consommation de gaz d'activation est l'action la plus prioritaire comptetenu de l'état de fonctionnement de chacun des puits. 011108 5
Selon une autre caractéristique de l'invention, au moins un des puits étantactivé par injection de gaz, l'installation comportant en plus un réseau de gaz souspression d'activation dudit puits, muni d'un capteur de mesure d'une grandeurphysique représentative de son fonctionnement, elle consiste à comparer la valeurde ladite grandeur physique à un seuil haut prédéterminé, et dans le cas où laditevaleur est inférieure audit seuil à modifier au moins un paramètre de la procédureindividuelle de contrôle d'au moins un puits activé par injection de gaz, pour initier aumoins une action de diminution de la consommation de gaz d'activation de manièreà ramener la pression mesurée du réseau de gaz d'activation à une valeursupérieure à celle du seuil haut prédéterminé.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la grandeur physiquemesurée est la pression du réseau de gaz d'activation des puits activés par injectionde gaz.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'action de diminution de laconsommation de gaz d'activation consiste à arrêter au moins un puits activé parinjection de gaz en cours de production.
Selon une autre caractéristique de l’invention, l’action de diminution de laconsommation de gaz d'activation consiste à diminuer le débit de gaz injecté dansau moins un puits activé par injection de gaz, en cours de production.
Selon une autre caractéristique de l'invention, les actions de diminution dela consommation de gaz d'activation des puits activés par injection de gaz sontaffectées d'un rang de priorité d'exécution prédéterminé et l'action initiée pourdiminuer la consommation de gaz d'activation est l'action la plus prioritaire comptetenu de l'état de fonctionnement de chacun des puits.
Selon une autre caractéristique, l'invention consiste à comparer la valeurd'une grandeur physique mesurée à un seuil très haut prédéterminé, et dans le casoù la valeur de ladite grandeur physique est supérieure au dit seuil à modifier aumoins un paramètre de la procédure individuelle de contrôle d'au moins un puits,pour initier au moins une action de diminution de la production d'hydrocarbures demanière à ramener la valeur de la grandeur physique mesurée à une valeurinférieure à celle du seuil très haut prédéterminé.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'action de diminution de laproduction d'hydrocarbures consiste à arrêter un puits en cours de production.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'action de diminution de laproduction d'hydrocarbures consiste à diminuer la production d'un puits en cours deproduction.
Selon une autre caractéristique de l'invention, les actions de diminution dela production d'hydrocarbures sont affectées d'un rang de priorité d'exécution 011108 6 prédéterminé et l'action initiée pour diminuer la production d'hydrocarbures estl'action la plus prioritaire compte tenu de l'état de fonctionnement de chacun despuits.
Selon une autre caractéristique, l'invention consiste à comparer la valeurd'une grandeur physique mesurée à un seuil haut prédéterminé, et dans le cas où lavaleur de ladite grandeur physique est inférieure au dit seuil à modifier au moins unparamètre de la procédure individuelle de contrôle d'au moins un puits, pour initierau moins une action d'augmentation de la production d'hydrocarbures de manière àramener la valeur de la grandeur physique mesurée à une valeur supérieure à celledu seuil haut prédéterminé.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'action d'augmentation dela production d'hydrocarbures consiste à augmenter la production d'hydrocarburesd'un puits en cours de production.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'action d'augmentation dela production d'hydrocarbures consiste à démarrer un puits à l'arrêt.
Selon une autre caractéristique de l'invention, les actions d'augmentationde la production d'hydrocarbures sont affectées d'un rang de priorité d'exécutionprédéterminé et l'action initiée pour augmenter la production d'hydrocarbures estl'action la plus prioritaire compte tenu de l'état de fonctionnement de chacun despuits.
EXPOSE DETAILLE DE L'INVENTION D'une manière générale la méthode de l'invention est utilisée pourconduire une installation de production d'hydrocarbures sous forme d'huile et de gazcomprenant plusieurs puits, un réseau sous pression de gaz d'activation, un réseaucollecteur des hydrocarbures produits, une unité aval de traitement deshydrocarbures produits.
La figure 1 représente les éléments principaux d'une installation deproduction 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 lapression naturelle des hydrocarbures est suffisante pour assurer la remontéedes hydrocarbures depuis le fond jusqu'à la tête de puits par l'intermédiaired'une colonne 2 de production, à laquelle est raccordée une canalisation 3 desortie d'huile munie d'une duse 4 qui permet de régler le débit deshydrocarbures et d'un capteur 52 de mesure du dit débit. - un puits 5 exploité selon le mode activé par injection de gaz qui comprend, unecolonne 7 de production prolongée à sa partie supérieure par une canalisation9 équipée d'une duse 11 de sortie d'huile, des vannes 13 d'injection de gaz 011108 7 disposées à 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 lacolonne 7 de production et le tubage 19 formant la paroi du puits, munie d'uneduse 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 dudébit de gaz injecté, - un puits 6 exploité selon le mode activé par injection de gaz qui comprend, unecolonne 8 de production prolongée à sa partie supérieure par une canalisation10 équipée d'une duse 12 de sortie d'huile, des vannes 14 d'injection de gazdisposées 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 lacolonne 7 de production et le tubage 20 formant la paroi du puits, munie d'uneduse 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 injectéplacé 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 pompageimmergé qui comprend une colonne 26 de production prolongée à sa partiesupérieure par une canalisation 27 équipée d'une duse 28 de sortie d'huile, unecanalisation 29 reliée à la partie supérieure de l'espace 30 annulaire équipéed'une duse 31 de ventilation de gaz, au fond, une pompe 32 immergée,entraînée par un moteur 33 électrique alimenté par un variateur 34 defréquence, qui permet de remonter les hydrocarbures du fond de puits vers latête de puits par l'intermédiaire de la colonne 26 de production, un capteur 46de mesure de la pression en amont de la duse 28 de sortie d'huile et uncapteur 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 reliéesaux espaces 17 et 18 annulaires des puits 5 et 6 activés par injection de gaz, lapression de ce réseau étant mesurée par le capteur 36, - un réseau 37 collecteur des hydrocarbures produits auquel sont raccordés lescanalisations 3, 9, 10 et 27 de sortie des hydrocarbures de chaque puits, - une unité 38 aval de traitement des hydrocarbures produits alimentée par leréseau 37 collecteur d'hydrocarbures, qui comporte un ballon 39 de séparationdes hydrocarbures produits en huile et en gaz, dont le niveau d'huile estmesuré par un capteur 40 et la pression par un capteur 49, l'huile séparéecontenant de l’eau remontée du fond de puits en même temps que leshydrocarbures. Le gaz résultant de la séparation des hydrocarbures alimented'une part un ballon 41 placé à l'aspiration d'un compresseur 42 qui comprimele gaz pour l'injecter dans le réseau 35 de gaz et d'autre part une canalisation 011108 8 43 d'évacuation du gaz produit. L'huile en fond du ballon 39 séparateur estreprise par une pompe qui refoule dans une canalisation 45 d'évacuation del'huile produite.
Le dispositif comporte aussi non représenté sur la figure 1 des moyens demise en sécurité de l'installation.
La figure 2 représente un dispositif pour la mise en oeuvre de la méthodede l'invention qui comporte : - un automate 60 , pour le contrôle du puits 1 exploité selon le mode éruptif quireçoit le signal émis par le capteur 52 et agit sur la duse 4 de sortie d'huile. Laprocédure de contrôle individuelle de ce puits 1 comporte un séquence dedémarrage qui consiste, à partir de l'état arrêté-prêt à démarrer, à ouvrirprogressivement la duse 4 pour obtenir un débit d'huile produite prédéterminécorrespondant au régime minimal de production de ce puits.
Après une phase démarrage, pour passer en régime de production, laprocédure individuelle de contrôle de ce puits 25 consiste à asservir le débitd'hydrocarbures produits mesuré au moyen du capteur 52 à une valeur deconsigne mémorisée dans l'automate 60 sous forme d'un paramétre decontrôle, par action sur la duse 4 de sortie d'huile. - un automate 61 pour le contrôle du puits 25 activé par un dispositif depompage immergé qui reçoit les signaux délivrés par les capteurs 46 et 51 depression en amont de la duse 28 de sortie d'huile et de la duse 31 deventilation de gaz et un signal représentatif de la fréquence du courantélectrique délivré par le variateur 34 de fréquence et agit sur les duses 28 desortie d'huile et 31 de ventilation de gaz et sur la fréquence du variateur 34 defréquence.
La procédure de contrôle individuelle de ce puits 25, comporte une séquencede démarrage qui consiste, à partir d'un état arrêté-prêt à démarrer àaugmenter progressivement la vitesse du moteur 33 en agissant sur lafréquence du variateur 34 et à agir sur les duses 28 et 31 pour amener le puitsà un régime minimal de production correspondant à un débit d'huile produiteprédéterminé dont la valeur est mémorisée dans l'automate 61 sous forme d'unparamètre de contrôle modifiable.
Après une phase démarrage, la procédure individuelle de contrôle de ce puits25 pour atteindre un régime de production consiste : . à augmenter la vitesse du moteur 33 jusqu'à une valeur objectifmémorisée 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 enfonction de la valeur objectif de la vitesse du moteur 33, 011108 9 . à agir sur la duse 31 pour ventilation de gaz pour maintenir la pression enamont de ladite duse à une valeur calculée en fonction de la valeurobjectif de la vitesse du moteur 33, - un automate 62 pour le contrôle du puits 5 activé par injection de gaz qui reçoitdes signaux délivrés par le capteur 47 de débit de gaz injecté et agit sur lesduses 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 étatarrêté-prêt à démarrer, à agir sur les duses 11 de sortie d'huile et 21 d'injectionde gaz selon une séquence prédéterminée pour atteindre un régime minimal deproduction. Partant de ce régime minimal de production la procédure decontrôle 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 valeurprédéterminée et à agir sur la duse 21 d'injection de gaz pour asservir le débitde gaz d'injection à une valeur de consigne mémorisée dans l'automate 62sous forme d'un paramètre de contrôle. - un automate 63 pour le contrôle du puits 6 activé par injection de gaz qui reçoitdes signaux délivrés par le capteur 48 de débit de sortie d'huile et agit sur lesduses 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 étatarrêté-prêt à démarrer à agir sur les duses 12 de sortie d'huile et 22 d'injectionde gaz selon une séquence prédéterminée pour atteindre un régime minimal deproduction. Partant de ce régime minimal de production la procédure decontrôle individuelle de ce puits 6 consiste à asservir la position de la duse 12de sortie d'huile à une valeur prédéterminée et à agir sur la duse 22 d'injectionde gaz pour asservir le débit de gaz d'injection à une valeur de consignemémorisée 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 dechacun des puits 1, 5,6 et 25, qui reçoit les signaux délivrés par : • le capteur 36 de pression dans le réseau 35 de gaz d'injection, • le capteur 40 de mesure de niveau dans le ballon 39 de séparation deshydrocarbures en huile et gaz, • le capteur 49 de mesure de pression dans le ballon 39 de séparation deshydrocarbures en huile et gaz, • le capteur 53 de pression dans la canalisation 45 d'évacuation de l'huileproduite.
Chaque automate de contrôle 60, 61 et 62 est muni d'une mémoire qui contient : 10 011108 - un programme correspondant à la procédure de contrôle individuelle de chaquepuits, - des paramètres de contrôle individuel de chaque puits tels que les valeurs deconsignes de débits d'huile pour tout type de puits, les valeurs de consignesdes débits de gaz injecté pour les puits activés par injection de gaz, les valeursde 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'ilcontrôle, qui sont les suivants : . indisponible, . arrêté-prêt à démarrer, . en démarrage, . en régime minimal de production, . en régime de production. - des paramètres de contrôle individuel de chaque puits dont les valeurs sontinterprétées par la procédure de contrôle individuelle comme des ordres dechangements d'état, L'automate 64 superviseur est muni d'une mémoire qui contient unprogramme pour la mise en oeuvre de la méthode de conduite de l'installation deproduction d'hydrocarbures.
Les automates 60, 61, 62 et 63 de contrôle individuel de chaque puits etl'automate 64 superviseur sont munis de moyens de communication bidirectionnelsnon représentés qui permettent à l'automate 64 par l'intermédiaire des liaisonsélectriques 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 procéduresde contrôle de chaque puits, - de modifier les valeurs des paramètres de contrôle,
Les automates 61 à 64 sont aussi connectés au système de mise ensécurité de l'installation qui les informe des mises en sécurité des éléments del'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'inventionl'automate 64 superviseur compare la pression du réseau 35 de gaz d'injectionmesurée par le capteur 36, à un seuil haut prédéterminé.
Si cette pression est inférieure à la valeur de ce seuil l'automate 64 n'agitpas.
Si cette pression dépasse la valeur de ce seuil l'automate 64 superviseurdonne des ordres, sous forme de modifications des paramètres de contrôle auxautomates 62 et 63 de contrôle des puits 5et 6 activés par injection de gaz, pour 11 011108 augmenter le débit de gaz injecté et par conséquent faire baisser la pression duréseau 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 dupuits 5. Si cet état indique que le puits 5 est en régime de production, c'est à direqu'il produit des hydrocarbures à un débit contrôlé par la procédure de contrôleindividuelle du puits 5. Pour augmenter le débit de gaz injecté l'automate 64superviseur augmente la valeur de consigne de débit de gaz mémorisée dansl'automate 62 sous forme de paramètre de contrôle. L'automate 64 superviseur renouvelle cette opération jusqu'à ce que lapression dans le réseau 35 de gaz d'activation repasse en dessous de la valeur duseuil haut. Si au bout d'un temps prédéterminé expérimentalement la pression esttoujours supérieure au seuil haut, l'automate 64 de supervision exécute une suited'opérations similaires pour augmenter la production du puits 6 activé par injectionde gaz.
Si l'un des deux puits 5 ou 6 activés par injection de gaz n'est pas enproduction, c'est à dire s'il est à l'état arrêté-prêt à démarrer, pour augmenter le débitde gaz injecté, l'automate 64 de supervision vérifie que ce puits n'est pasindisponible et donne un ordre de démarrage en modifiant le paramètre d'étatcorrespondant dans l'automate de contrôle de ce puits.
Les actions sur les duses de sortie d'huile et de ventilation de gaz pouraugmenter les débits d'hydrocarbures produits par chacun des puits, initiées soit paraugmentation des valeurs de consignes soit par démarrage d'un puits à l'arrêt, sonteffectuées par chaque automate 62 et 63 selon la procédure de contrôle individuellede chaque puits 5 et 6.
Ainsi une augmentation excessive de la pression dans le réseau quipourrait déclencher une mise en sécurité partielle de l'installation et aboutir à uneréduction de la production est évitée. Simultanément la production d'hydrocarburespar les puits activés par injection de gaz est maximisée.
Selon un deuxième mode de mise en oeuvre de l'invention des rangs depriorité son affectés d'une part aux actions d'augmentation de production c'est à direaux actions de démarrage et de mise en régime de production des puits et d'autrepart aux actions de diminution de production c'est à dire aux actions de mise enrégime de production minimale et de mise à l'arrêt. Ces affectations de rang depriorité sont mémorisées dans l'automate 64 superviseur sous forme de tables tellesque les tables T1 et T2 suivantes : 011108 12 TABLE T1
Puits Rang de priorité desactions d'augmentationde production Numéros Type Référencefig. 1 et 2 Démarrage Mise enrégime deproduction 1 E 1 1 2 2 AGL 5 4 6 3 AGL 6 5 7 4 APP 25 3 0 TABLE T2
Puits Rang de priorité desactions de diminutionde production Numéros Type Référence fig. 1 et 2 Mise enrégimeminimal de production Arrêt 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 l'opération la plus prioritaire est celle dont le rangest le plus faible, ainsi l'opération de rang i est plus prioritaire que l'opération de rangi+j, où j > 1 et le rang de priorité 0 signifie que l'état correspondant n'existe pas pour 10 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 destransitions possibles, entre les différents états initiaux et finaux des puits, qui ont la 15 structure suivante : 13 011108 TABLE T3 : transitions possibles pour les actions d'augmentation de laproduction d'huile.
Etats finaux Etats initiaux II Indisponible Arrêté prêtà démarrer En démarrage Régimeminimal de production Régime deproduction Indisponible Arrêté prêt àdémarrer oui En démarrage Régime minimalde production oui Régime deproduction TABLE T4 : transitions possibles pour les actions de diminution de la production d'huile. 011108 14
Etats finaux Etats initiaux V Indisponible Arrêté prêt à démarrer En démarrage Régimeminimal de production Régime deproduction Indisponible Arrêté prêt àdémarrer En démarrage oui Régimeminimal deproduction oui Régime deproduction oui 5 L'installation ayant été démarrée selon une procédure de démarrage connue, l’état des puits est le suivant : TABLE T5 011108 15 N° de puits Etats des puits (mémorisés dans les automates de contrôleindividuel 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 64superviseur compare en permanence la valeur de la pression dans la canalisation45, mesurée par le capteur 53, à un seuil P1 haut et à un seuil P2 très haut, P1 etP2 étant prédéterminés en fonction des caractéristiques de l’installation.
Quand la valeur de la pression dans la canalisation 45 est comprise entreP1 et P2 l’automate 64 n’initie aucune action.
Quand la valeur de la pression dans la canalisation 45 est inférieure auseuil P1, l’automate 64 superviseur recherche dans la table T1 l’actiond’augmentation de production d’hydrocarbures la plus prioritaire. Dans notreexemple compte tenu que l’action de rang 1 est déjà réalisée, l’action la plusprioritaire est celle de rang 2 qui correspond à la mise en régime de production dupuits n°1. D’après la TABLE T4 la seule possibilité d’atteindre cet état est à partir del’état régime minimal de production. L’automate 64 superviseur grâce aux moyens decommunication avec l’automate 60, vérifie que l’état du puits n°1 est en régimeminimal 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, l'ordre depasser le puits 1 à l'état "régime de production " et la valeur de la consigne de débitd'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 : 16 011108 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 pourlaisser à l'action demandée le temps de s'exécuter, l'automate 64 superviseurcompare à nouveau la valeur de la pression dans la canalisation 45 aux seuils P1 etP2. 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 deproduction d'hydrocarbures la plus prioritaire. Dans notre exemple compte tenu queles actions de rangs 1 et 2 ont déjà été réalisées, l'action la plus prioritaire est cellede rang 3 qui correspond au démarrage du puits n°4, dont l'état de fonctionnementest "indisponible".
Le puits n°4 ne peut donc pas être démarré et l'action de rang 3 ne peutpas être réalisée. L'automate 64 superviseur recherche dans la table T1 l'actiond'augmentation de production d'hydrocarbures possible la plus prioritaire, qui estcelle de rang 4 qui correspond au démarrage du puits n°2. Ce puits étant du typeactivé par injection de gaz, l'automate 64 vérifie en plus la disponibilité de gaz dansle réseau 35 de gaz d'injection, en contrôlant que la pression mesurée par le capteur36 est supérieure à la valeur nominale d'exploitation de ce réseau 35 établie enfonction des caractéristiques des éléments de l'installation.
Cela étant le cas dans notre exemple, l'automate 64 superviseur donne à l'automate 62 l'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 : 011108 17 TABLE T5b N° de puits Etats des puits 1 régime de production 2 régime de démarrage 3 Arrêté-prêt à démarrer 4 Indisponible
Si la condition de disponibilité de gaz n'avait pas été satisfaite l'automate64 aurait recherché l'action d'augmentation de production la plus prioritaire, possiblecompte tenu de l'état de fonctionnement des puits.
Nous considérons maintenant que le puits 4 a été rendu disponible et qu'ilse 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 lacanalisation 45 aux seuil P1 et P2. Si la valeur de la pression dans la canalisation 45est inférieure au seuil P1, l'automate 64 superviseur recherche dans la table T1l'action d'augmentation de production d'hydrocarbures la plus prioritaire qui est cellede 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, l'ordre de passer le puits 4 àl'état de démarrage. Cet ordre est interprété par la procédure de contrôle individuelledu puits 4 qui initie la séquence démarrage. L'état de fonctionnement des puits est alors le suivant : 011108 18 TABLE T5d N° de puits Etats des puits 1 Régime de production 2 Régime de démarrage 3 Arrêté-prêt à démarrer 4 Régime de démarrage
Si la valeur de la pression dans la canalisation 45 devient supérieure auseuil P2, l'automate 64 superviseur recherche dans la table T2 l'action de diminutionde production d'hydrocarbures la plus prioritaire. Dans notre exemple l'action la plusprioritaire est celle de rang 1 qui correspond au délestage partiel du puits n°3, cepuits 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 cellede rang 2 qui correspond au délestage partiel du puits n°2. Le puits n°2 étant enrégime de démarrage cette action n'est pas réalisable. L'automate 64 superviseurrecherche l'action la plus prioritaire suivante qui est celle de rang 3 qui correspondau délestage partiel du puits n°1. L’automate 64 superviseur donne parl'intermédiaire des moyens de communication, à l'automate 60 de contrôle individueldu puits 1, l'ordre de passer le puits 1 à l'état correspondant au régime minimal deproduction. Cet ordre est interprété par la procédure de contrôle individuelle dupuits 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 64de 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 011108 19 et P4. Si cette pression dépasse le seuil P4 il initie des actions de diminution de laproduction d'huile en fonction des priorités affectées à ces actions en tenant comptedes états de fonctionnement des puits. Si cette pression est inférieure au seuil P3l'automate 64 initie des actions d'augmentation de la production d'huile en fonctiondes priorités affectées à ces actions en tenant compte des états de fonctionnementdes puits.
Selon la procédure décrite précédemment l'automate 64 de supervisioncompare simultanément le niveau de liquide dans le ballon 39 séparateur, mesuréau moyen du capteur 40, à deux seuils haut et très haut respectivement P5 et P6. Sicette pression dépasse le seuil P6 il initie des actions de diminution de la productiond'huile en fonction des priorités affectées à ces actions en tenant compte des étatsde fonctionnement des puits. Si cette pression est inférieure au seuil P5 l'automate64 initie des actions d'augmentation de la production d'huile en fonction des prioritésaffectées à ces actions en tenant compte des états de fonctionnement des puits.
Ainsi grâce à l'invention, toute anomalie de fonctionnement, telle qu'unengorgement en aval de la conduite 45 ou une surproduction d'huile en amont qui setraduit par une augmentation de la pression dans la conduite 45 entraîneautomatiquement une série d'actions pour diminuer la production qui ont pour effetde ramener rapidement la pression dans la conduite 45 en dessous de la valeur duseuil P2 et ainsi d'éviter qu'elle n'atteigne un seuil de déclenchement d'une mise ensécurité qui conduit généralement à un arrêt de l'installation. Les actions pourdiminuer la production étant classées par priorité et exécutées en tenant compte del'état de fonctionnement des puits sont gérées de manière optimale.
De plus grâce à l'invention la production d'huile est maintenue à sa valeurmaximale qui correspond à une valeur de la pression dans la conduite 45 compriseentre les seuils P1 et P2, en respectant les contraintes de fonctionnement du ballonséparateur en toute sécurité. L'invention n'est pas limitée à la conduite d'une installation telle que celledécrite ci-dessus qui comporte quatre puits, un réseau de gaz d'injection, un réseaucollecteur des hydrocarbures produits et une installation de traitement aval. Elles'applique aussi à la conduite d'une installation comportant plusieurs dizaines depuits, plusieurs réseaux de gaz d'injection, plusieurs réseaux collecteursd'hydrocarbures et plusieurs unités de traitement aval.
Claims (19)
- 011108 20 REVENDICATIONS1 - Méthode de conduite d'une installation de production d'hydrocarbures sous forme d'huile et de gaz, comprenant plusieurs puits, un réseau collecteur deshydrocarbures produits, une unité aval de traitement des hydrocarburesproduits, ledit réseau et ladite unité aval comportant des capteurs de mesuresde grandeurs physiques représentatives de leur fonctionnement, chaque puitsétant contrôlé selon une procédure individuelle utilisant des paramètres decontrôle modifiables et des données représentatives de l'état de fonctionnementdu seul puits contrôlé, la méthode étant caractérisée en ce qu'elle consiste àmodifier automatiquement les paramètres de contrôle utilisés par la procédureindividuelle de contrôle de chacun des puits, en fonction d'au moins une desgrandeurs physiques mesurées et des données représentatives des états defonctionnement 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 , l'installation comportant en plus un réseau degaz sous pression d'activation dudit puits, muni d'un capteur de mesure d'unegrandeur physique représentative de son état de fonctionnement, elle consiste àcomparer la valeur de ladite grandeur physique à un seuil très hautprédéterminé, et dans le cas où ladite valeur est supérieure audit seuil à modifierau moins un paramètre de la procédure individuelle de contrôle d'au moins unpuits activé par injection de gaz, pour initier au moins une action d'augmentationde la consommation de gaz d'activation de manière à ramener la pressionmesurée du réseau de gaz d'activation à une valeur inférieure à celle du seuiltrès 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 parinjection de gaz.
- 4- Méthode selon la revendication 2 ou 3 caractérisée en ce que l’actiond'augmentation de la consommation de gaz d'activation consiste à démarrer aumoins un puits activé par injection de gaz à l'arrêt.
- 5- Méthode selon la revendication 2 ou 3 caractérisée en ce que l'actiond'augmentation de la consommation de gaz d'activation consiste à augmenter ledébit de gaz injecté dans au moins un puits activé par injection de gaz, en coursde production.
- 6 - Méthode selon l'une des revendications 2 à 5 caractérisée en ce que les actionsd'augmentation de la consommation de gaz d'activation des puits activés par 21 011108 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, l'installation comportant en plus un réseau degaz sous pression d'activation dudit puits, muni d'un capteur de mesure d'unegrandeur physique représentative de son fonctionnement, elle consiste àcomparer la valeur de ladite grandeur physique à un seuil haut prédéterminé, etdans le cas où ladite valeur est inférieure audit seuil à modifier au moins unparamètre de la procédure individuelle de contrôle d'au moins un puits activé parinjection de gaz, pour initier au moins une action de diminution de laconsommation de gaz d'activation de manière à ramener la pression mesuréedu réseau de gaz d'activation à une valeur supérieure à celle du seuil hautprédéterminé.
- 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 parinjection de gaz.
- 9- Méthode selon la revendication 7 ou 8 caractérisée en ce que l'action dediminution de la consommation de gaz d'activation consiste à arrêter au moinsun puits activé par injection de gaz en cours de production.
- 10- Méthode selon la revendication 7 ou 8 caractérisée en ce que l'action dediminution de la consommation de gaz d'activation consiste à diminuer le débitde gaz injecté dans au moins un puits activé par injection de gaz, en cours deproduction.
- 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 activéspar injection de gaz sont affectées d'un rang de priorité d'exécutionprédéterminé et l'action initiée pour diminuer la consommation de gazd'activation est l'action la plus prioritaire compte tenu de l’état de fonctionnementde 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, etdans le cas où la valeur de ladite grandeur physique est supérieure au dit seuil àmodifier au moins un paramètre de la procédure individuelle de contrôle d'aumoins un puits, pour initier au moins une action de diminution de la production 011108 22 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 deproduction.
- 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 encours de production.
- 15-Méthode selon l'une des revendications 12 à 14 caractérisée en ce que lesactions de diminution de la production d'hydrocarbures sont affectées d'un rangde priorité d'exécution prédéterminé et l'action initiée pour diminuer la productiond'hydrocarbures est l'action la plus prioritaire compte tenu de l'état defonctionnement de chacun des puits.
- 16 - Méthode selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'elle consiste à comparerla valeur d'une grandeur physique mesurée à un seuil haut prédéterminé, etdans le cas où la valeur de ladite grandeur physique est inférieure au dit seuil àmodifier au moins un paramètre de la procédure individuelle de contrôle d'aumoins un puits, pour initier au moins une action d'augmentation de la productiond'hydrocarbures de manière à ramener la valeur de la grandeur physiquemesurée à une valeur supérieure à celle du seuil haut prédéterminé.
- 17- Méthode selon la revendication 16 caractérisée en ce que l'actiond'augmentation de la production d'hydrocarbures consiste à augmenter laproduction d'hydrocarbures d'un puits en cours de production.
- 18- Méthode selon la revendication 16 caractérisée en ce que l'actiond'augmentation de la production d'hydrocarbures consiste à démarrer un puits àl'arrêt.
- 19- Méthode selon l'une des revendications 16 à 18 caractérisée en ce que lesactions d'augmentation de la production d'hydrocarbures sont affectées d'unrang de priorité d'exécution prédéterminé et l'action initiée pour augmenter laproduction d'hydrocarbures est l'action la plus prioritaire compte tenu de l'état defonctionnement de chacun des puits.
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