OA10174A - Installation pour puits pétrolier - Google Patents

Description

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La présente invention se rapporte à une installationpour un puits pétrolier et plus particulièrement, mais pasexclusivement, à une installation pour un puits pétrolieractivé, puits dans lequel l'écoulement des hydrocarbures dufond à la surface est assisté, temporairement ou en continu parun moyen d'activation, par exemple une pompe dont la sortie estdisposée au fond du puits.

Dans certains puits pétroliers, 1'écoulement natureldes hydrocarbures du fond à la surface s'avère insuffisant pourpermettre ou maintenir une production commerciale. Ceci est dûsoit à la viscosité importante des hydrocarbures, soit à unetrop faible pression naturelle au fond du puits ou encore à unecombinaison des deux. Afin de permettre la mise en productiondu puits à une échelle commerciale, on peut utiliser un systèmed'assistance ou système d'activation du puits. Par exemple, onpeut disposer une pompe à l'extrémité inférieure d'un tube deproduction situé dans le puits. Cette pompe, munie d'un moteurélectrique immergé au fond du puits et alimenté par un câbledisposé dans l'espace annulaire entre le tubage et le cuvelagedu puits, envoie des hydrocarbures sous pression du fond à lasurface. Le câble d'alimentation du moteur électrique, ainsique les connections à chacune de ses extrémités, s'étendentdans un milieu agressif, et souvent chaud et corrosif, et sontsoumis à de fortes variations de pression de gaz et subissentainsi une détérioration rapide. Le remplacement de ceséquipements électriques est une opération coûteuse quiimplique, de plus, des pertes de production pendant l'arrêt defonctionnement du puits. L'utilisation d'un moteur électrique en fond de puitsprésente d’autres inconvénients au niveau du câbled'alimentation car il nécessite une étanchéité performante aupoint où le câble pénètre dans une partie du puits en contactavec les effluents émanant de la roche pétrolifère, ou traversel'ensemble de tête de puits disposé à la surface. Cetteétanchéité, difficile à réaliser, est souvent la cause decourts-circuits détériorant l'installation et la rendantinopérante. 2 010174

De plus, dans ce type d'installation, dans lequel unseul tubage est mis en place, le fonctionnement est souventhandicapé par la présence de gaz que. l'on peut être amené àséparer des liquides et acheminer par l'espace annulaire.

La présente invention a pour objet une installationpour puits pétrolier offrant une flexibilité accrue du contrôlede l'écoulement des hydrocarbures et qui permet de définir,dans le puits, une chambre isolée des hydrocarbures enprovenance du fond de puits„

Pour ce faire, l'invention propose une installationpour puits pétrolier s'étendant de la surface vers une couchede roche pétrolifère, comprenant un premier tubage disposé dansle puits et formant une voie d'écoulement vers la surface pourles hydrocarbures provenant de la couche de roche pétrolifèrecaractérisé en ce qu'elle comprend un second tubage disposédans le puits et formant une seconde voie d'écoulement vers lasurface, pour les hydrocarbures provenant de la même couche deroche, 1'installation comprenant de plus une chambre entre lestubages et la paroi du puits, gui ne contient pasd'hydrocarbures en provenance de la couche de roche..

Selon un deuxième aspect de l'invention, le secondtubage est muni d'une pompe électrique dont le câbled'alimentation en grande partie s'étend dans la chambre. D'autres caractéristiques et avantages de la présenteinvention ressortiront plus clairement à la lecture de ladescription ci-après faite en référence aux dessins annexés surlesquels : - la figure IA est une vue schématique en coupe d'un puitspétrolier acbivé selon l'invention ; et - la figure IB est une section prise selon la ligne 1B-1B de lafigure IA.

Comme représenté sur la figure 1, un puits pétrolier 10s'étend entre la surface 12 et une couche de roche pétrolifère 14. Le puits est muni de perforations 16 s'ouvrant dans laroche pétrolifère qui permettent l'écoulement des hydrocarburesvers l'intérieur du puits 10. Le puits 10 comporte un cuvelage18 ç[ui rend le puits étanche par rapport aux couches de rochestraversées par le puits. 3 010174 A l'intérieur du puits LO s’étendent deux tubages deproduction 20 et 22 qui peuvent être de diamètres différents.Dans l'exemple illustré, les tubages 20 et 22 s'étendent defaçon parallèle, mais les tubages peuvent être disposés demanière concentrique, l'un dans l'autre. Le premier tubage 20qui s'étend entre une tête de puits, représentéeschématiquement en 24, et un joint 26, plus communément appelé"packer", disposé, par exemple, à environ 100 m au-dessus duniveau de la roche pétrolifère 14. Le premier tubage 20 estéventuellement muni d'une vanne de sécurité 28 vers sonextrémité supérieure, par exemple à 50 m du sol» Le deuxièmetubage 22, également soutenu par la. tête de puits et muniéventuellement d'une vanne de sécurité 29, s'étend parallèle aupremier tubage 20 et immédiatement adjacent à ce dernier. Lediamètre du deuxième tubage 22 est préférablement inférieur àcelui du premier tubage 20.

Vers son extrémité inférieure, le deuxième tubage 22comporte un ensemble de pompage, représenté généralement en 30,qui comprend une pompe 3 2 mise en rotation par un moteurélectrique 34. Le moteur électrique 34 est alimenté par uncâble électrique 36 disposé à l'extérieur des tubages 20, 22.De préférence, le câble 36 s'étend au voisinage des deuxtubages 20, 22, comme représenté sur la figure IB, à l'abriainsi de chocs mécaniques qui peuvent se produire lors desopérations de réparation du puits.

Dans l'exemple illustré, le moteur électrique estentouré d'une chemise 38 munie d'une prolongation tubulaire 40qui s'étend jusqu'à un niveau en-dessous des perforations 16.La pompe a pour fonction d'aspirer les hydrocarbures les pluslourds, les plus légers tendant à remonter naturellement par letubage 20. Les deux tubages 20 et 22 sont solidarisés par desjoints 46. L'installation pour puits pétrolier ainsi décrite peutêtre mise en production de plusieurs façons.

Dans le cas d'un puits au moins faiblement éruptif, unepremière fraction des hydrocarbures, légère car comportant unequantité importante de gaz, passe par le premier tubage 20 qui, 010174 ayant un diamètre important, favorise l'écoulement naturel des hydrocarbures; avec une friction minimum.

Les hydrocarbures les plus lourds, provenant de; laroche pétrolifère, suivent un chemin représenté par des flèches42 vers la partie tubulaire 40, gui communique avec des entrées44 de la pompe 32. Ce chemin comporte une section d'écoulement,descendant qui favorise l'élimination gravitaire du gaz libre,présent dans le liquide, par différence de densité de phase. Lepassage des hydrocarbures liquides autour du moteur 34 avantd'atteindre la pompe 32 assure le refroidissement du moteur. A la surface 12, au-delà de la tête de puits 24, lestubages 20 et 22 bifurquent formant des conduits 20' et 22'respectivement. Les conduits 20' et 22' sont reliés par unconduit 48 qui débouche à l'intérieur d'un venturi 50 disposédans le conduit 22' et dont la fonction est de renforcerl'aspiration des hydrocarbures légères dans le conduit 22'. Leconduit 48 est muni d'un clapet anti-retour 52. De préférence,le venturi 50 est réglable. Ce montage peut aussi être implantédans le puits, avant la bifurcation, à une profondeurdéterminée en fonction des conditions hydrauliques optimales etnotamment sous le joint 26 si l'on souhaite économiser une têtede puits double et un tubage dans la partie supérieure. Dans cecas, ce montage peut être mis en place ou remplacé par uneintervention légère, par exemple à l'aide d'un câble. L'écoulement de la seconde fraction dans le conduit 22'à travers le venturi 50 crée une dépression qui renforcel'aspiration de la première fraction s'écoulant dans le conduit20'. Pour cette raison d'une part, et parce qu'il réduit lapression au fond du puits, le pompage, ou autre méthoded'écoulement de la seconde fraction dans le conduit 22', sert àaugmenter la capacité d'écoulement de la première fraction dansle conduit 20'. Ainsi, il est possible de contrôler le débitd'écoulement dans le premier conduit par exemple en faisantvarier le débit d'écoulement dans le tubage 22.

Selon un autre aspect de l'invention, le volume à l'extérieur des tubages 20,22 dans le cuvelage 18 entre le joint 26 et la tête de puits 24 constitue une chambre 51 qui est emplie d'un produit chimiquement inerte qui, dans un mode I) 1 01 7 4 de réalisation préféré, est un gel bon isolant thermique,destiné à réduire la convection thermique dans la chambre 51.Ainsi, le câble électrique 36 et les lignes hydrauliques (nonreprésentées) menant aux vannes de sécurité 28,29 s'étendentdans un milieu non corrosif, ce qui prolonge considérablementleur durée de vie. Seule la dernière section du câbleélectrique, s'étendant entre le joint 26 et le moteur 34, setrouve dans un milieu corrosif. Compte tenu de sa faiblelongueur, cette section peut être protégée par des moyensprotecteurs plus onéreux, par exemple en le disposant dans unegaine métallique renforcée ou blindée.

Les tubages 20 et 22 sont reliés l'un à l'autre enamont des vannes de sécurité 28,29 en un ou plusieurs pointspar des conduits hydrauliques, représentés schématiquement en54, muni d'une vanne de contrôle (nsn représentée) qui peutêtre interchangée au câble depuis la surface. Ces conduitshydrauliques peuvent avantageusement être incorporés dans unjoint 46 solidarisant mécaniquement les deux tubages. L'installation dans le puits 10 des deux tubages 20 et22 offre également la possibilité d'assister l'écoulement deshydrocarbures par injection de gaz vers le fond du puits afind'alléger Ici colonne d'hydrocarbures. De préférence, cetteinjection de gaz, plus communément appelée "gas-lift",s'effectue par le tubage 22 de plus faible diamètre afin defaire écouler les hydrocarbures par le tubage 20 de diamètreplus important. Il est également possible d'injecter le gaz dutubage 20 vers le tubage 22 dans le but de soulager la pompe enfonctionnement.

Les deux techniques peuvent être utiliséessimultanément.

Ces deux possibilités de "gas-lift" constituent aussid'éventuels recours, ou systèmes d’activation relais, évitantdes pertes de production importante si un délai est nécessairepour remplacer la pompe quand celle-ci est en panne, ou bien sil'effluent en provenance de la roche change de caractéristique(plus de gaz ou plus d'eau) rend inadapté la pompe en place. L'installation, selon l'invention, permet de nombreuses opérations ponctuelles simultanées au pompage, en accédant au 6 010174 fond du puits à l'aide d’appareils pendus au câble telles quemesures de paramètres de fond, par exemple, débit, températureou pressions. L'installation permet également de faire des5 perforations tout en dépressurisant le fond de puits avec lapompe, ce qui a l'avantage de favoriser· l'évacuation des débrisde tirs et donc d'améliorer la perméabilité des trous ainsieffectuée dans le cuvelage. Le canon de perforation est descendu au câble par le deuxième, tubage.

Claims (6)

1. 7 010174 REVENDICATIONS

   1 - Installation pour puits pétrolier (10) s’étendant de la surface (12) vers une couche de roche pétrolifère (14),comprenant un premier tubage (20) disposé dans le puits etformant une voie d’écoulement vers la surface pour leshydrocarbures provenant de la couche de roche pétrolifère(14) caractérisé en ce qu'elle comprend un second tubage(22) disposé dans le puits et formant une seconde voie,d'écoulement vers la surface, pour les hydrocarburesprovenant de la même couche de roche, l'installationcomprenant de plus une chambre (51) entre les tubages(20,22) et la paroi (18) du puits, qui ne contient pasd'hydrocarbures en provenance de la couche de roche.
2. 2 - Installation selon la revendication 1 caractérisée en ce que le second tubage (22) est muni d'une pompe électrique(32,34) dont le câble d'alimentation en grande parties'étend clans la chambre (51).
3. 3 - Installation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la chambre (51) est emplie d'un produit inerte.
4. 4 - Installation selon la revendication 3 caractérisée en ce que le produit inerte est un gel bon isolant thermique.
5. 5 - Installation selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que les tubages communiquent entre euxen un point (48) à la surface (12) ou à l'intérieur dupuits.
6. 6 - Installation selon la revendication 5 caractérisée en ce que la communication entre les tubages s'effectuant par unconduit (48) qui débouche dans le second tubage (22) àl'intérieur d'un venturi (50) disposé dans le secondtubage.