Brevet FR2031394A1 — publié le 19701120

-1- 2031394 La présente invention se rapporte à la production du pétrole et des gaz naturels. Elle concerne plus particulièrement un procédé d'injection de liquides dans l'alésage du tubage à partir du cuvelage dans des conditions maîtrisées à volonté. 5 En bref, la présente invention a pour objet un nouveau procédé pour l'introduction de liquides destinés à une application quelconque, dans un tubage, à partir du cuvelage et dans des conditions maîtrisées à volonté. L'invention peut être mise en oeuvre, par exemple pour injecter des inhibiteurs de corro-10 sion, pour injecter des liquides destinés à empêcher le soufre élémentaire de se déposer sur les parois du tubage, et pour injecter de l'alcool afin dréviter ia formation d'hydrates d'hydrocarbures» L'invention sera décrite ci-après dans son application à l'injection d'inhibiteurs de corrosion dans le tubage. 15 II est extrêmement important, dans la production du pétrole et du gaz naturel, de réduire au minimum la corrosion provoquée par les substances corrosives qui sont produites en même temps que le pétrole et le gaz. Par exemple, on trouve fréquemment comme constituants du pétrole et du gaz naturel, de 20 l'hydrogène sulfuré et de l'anhydride carbonique. Si l'équipement des puits n'est pas protégé contre l'action de ces corps, l'hydrogène sulfuré et l'anhydride carbonique risquent de le détériorer rapidement au point de le rendre inutilisable. Il est de pratique habituelle, dans:l'industrie du pé-£5 trole et du gaz naturel,"d'utiliser un produit chimique inhibiteur de corrosion pour réduire au minimum les effets corrosifs des substances telles que l'hydrogène sulfuré et l'anhydride carbonique. Il a déjà été imaginé divers moyens chimiques inhibiteurs de corrosion et divers procédés pour injecter l'inhibi-30 teur chimique dans les installations enterrées ou pour déposer ces inhibiteurs sur la surface de ces installations. Par exemple, le brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 2.654.436 délivré le 6 Octobre 1953 au nom de Carlisle, décrit un procédé et un appareil pour la prévention de la corrosion à l'intérieur d'un puits 35 qui contient un tubage et un cuvelage. Toutefois, la mise en oeuvre du procédé du brevet précité exige l'emploi d'une quantité excessive d'inhibiteur chimique liquide et, en outre, il est nécessaire de démonter la soupape d'injection à pression différentielle pour corriger son réglage si la pression intérieure du 70 03528 2031394 tubage varie. L'invention peut être mise en oeuvre dans un puits cu-velé qui contient un tubage muni d'une soupape d'injection, et d'une garniture d'étanchéité, placée au-dessous du niveau de la 5 soupape d'injection et qui est mise par expansion en contact avec le cuvelage. La soupape d'injection peut éventuellement être une soupape à pression différentielle. Le produit chimique inhibiteur de corrosion est introduit dans l'espace annulaire'compris entre le tubage et le cuve-10 lage. La surface libre de l'inhibiteur doit de préférence atteindre un point situé au-dessus de l'entrée de la soupape d'injection. Toutefois, le niveau de la surface libre de l'inhibiteur doit également se trouver au-dessous du niveau de 1'extrémité supérieure dudit espace annulaire entre tubage et cuvelage. 15 Lorsque la quantité appropriée d'inhibiteur a été in troduite dans l'espace annulaire compris entre tubage- et cuvelage, on introduit dans cet espace une certaine quantité de gaz. Le gaz peut éventuellement être introduit avant l'inhibiteur. Ensuite, on applique une pression fournie par une pompe et suf-20 fisamment forte pour forcer l'inhibiteur chimique à pénétrer dans le tubage en antagonisme par rapport à la pression intérieure de ce tubage. .11 est habituel que la pression due à la production du pétrole ou du gaz naturel varie à l'intérieur du tubage. Lors-25 qu'on applique les procédés antérieurs, il est fréquemment nécessaire de démonter la soupape d'injection à. pression différentielle et de régler cette soupape lorsque la pression intérieure du tubage varie au-delà d'une limite prédéterminée* Une caractéristique importante de la.présente invention consiste en 30 ce qu'on modifie la pression gazeuse exercée sur la colonne d'inhibiteur chimique pour compenser les variations de la pression intérieure du tubage. Il n'est donc plus nécessaire de démonter la soupape d'injection à pression différentielle, même s'il se produit des variations de la pression intérieure du tubage. 35 La description qui va suivre, faite en référence au dessin annexé, donnée surtout à titre d'exemple, fera mieux comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure unique du dessin est une vue schématique, en 70 03528 -3- 2031394 partie en coupe, qui sera utile pour faire l'exposé du nouveau procédé suivant l'invention pour l'introduction de liquides dans le tubage d'un puits. Dans la forme de réalisation représentée sur le dessin, 5 un puits, désigné dans son ensemble par la référence 10, est foré de la surface 12 de la terre et s*enfonce jusqu'à une certaine distance au-dessous de cette surface. Un cuvelage cimenté 14 a été formé dans le trou ou puits 10. Des perforations 16 ont été pratiquées à travers le cuvelage 14 pour laisser l'huile 10 et/ou le gaz naturel pénétrer dans le cuvelage en provenance de la formation souterraine productrice 18. Un tubage 20 est relié à la tête 22 du puits. 0e tubage 20 s'enfonce, de la tête 22 vers le bas, jusqu'à un point adjacent à la formation productrice 18. 15 Une soupape d'injection 24 est branchée sur le tubage 20 au moyen d'un dispositif 26 de montage de la soupape. La soupape 24 peut être une soupape d'injection classique que l'on trouve facilement dans le commerce. Par exemple cette soupape 24 peut être une soupape à pression différentielle analogue à celle 20 décrite dans le brevet précité. La garniture d'étanchéité 28 est montée sur le tubage 20, en tin point de ce tubage qui est situé au-dessous du niveau de la soupape d'injection 24. Le pétrole et/ou le gaz produits par la formation souterraine 18 passent par les perforations 16, 25 s'élèvent par le tubage 20 pour atteindre la tête 22 du cuvelage et, de là, s'écouler par la conduite de production 30 commandée elle-même par une vanne 32. Les fluides produits contiennent habituellement des substances très corrosives telles que l'hydrogène sulfuré et l'anhydride carbonique, qui détériorent grave-30 ment l'équipement enterré, par exemple le tubage 20, en un temps très court, si cet équipement n'a pas été protégé par un traitement approprié. Le produit chimique inhibiteur de corrosion est introduit dans l'espace annulaire 34 entre tubage et cuvelage au 35 moyen d'une conduite de liquide 36 et d'une conduite 38,sous la commande d'une pompe 40. Ainsi qu'on peut le voir sur le dessin, . le produit chimique 42 a été introduit dans l'espace annulaire 34 de façon à former une colonne liquide qui s'élève jusqu'à un 70 03528 203T394 niveau 44 situé au-dessus du niveau de 1'entrée 46 de la soupape d'injection 24 à pression différentielle mais au-dessous du niveau de l'extrémité supérieure de 1*espace annulaire 34. Le gaz, qui est de préférence un gaz inerte tel que 5 l'azote, est introduit dans l'espace annulaire 34 par la conduite de gaz 48 et la conduite 38, sous la commande d'une vanne de gaz 50- Il n'est pas nécessaire que le gaz soit introduit après l'introduction de l'inhibiteur chimique. Le gaz peut éventuellement être introduit avant l'inhibiteur ou simultanément 10 avec celui-ci. Pour injecter l'inhibiteur liquide 42 à travers la soupape 24, il est nécessaire que la pression de la pompe à gaz, majorée du poids de la colonne fluide (composée de liquide et de gaz) soit supérieure à la pression réglée sur la soupape d'in-15 jection 24, majorée de la pression moyenne intérieure du tubage. Le réglage de la soupape à pression différentielle peut être établi initialement en fonction de la pression moyenne que l'on s'attend à trouver à l'intérieur du tubage. Le réglage de la pression ne peut être modifié sur la soupape d'injection que par 20 démontage de cette soupape, correction du réglage et remontage de la soupape sur le tubage 20. Ces opérations sont coûteuses et longues. Si l'espace annulaire 34 est sensiblement rempli de liquide, il n'est pas possible de faire varier le poids de la 25 colonne de liquide, puisque le liquide est incompressible. Les pompes d'injection classiques sont construites pour travailler dans un intervalle de pressions prédéterminé. Si la pression intérieure moyenne du tubage passe, dans sa variation, au-dessus •t ou au-dessous des limites de l'intervalle de pressions prédé-30 terminé, la pression de pompe qui est nécessaire pour injecter l'inhibiteur chimique dans le tubage peut atteindre une valeur située en dehors des limites de l'intervalle du fonctionnement de la pompe. Il est alors nécessaire de démonter la soupape 24, de corriger son réglage et de la remonter. Un fait encore plus 35 important consiste en ce que la pression moyenne intérieure du tubage peut être telle que, si l'espace annulaire 34 est sensiblement rempli de liquide, il ne soit pas possible de régler la soupape d'injection sur une valeur suffisante pour maintenir la colonne liquide. Dans ces conditions, il est absolument néces 70 03528 -5- 2031394 saire que l'espace annulaire soit partiellement rempli de gaz. Les gaz sont compressibles. Dans la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention, on tire parti de cette caractéristique en ce sens que, si la pression intérieure moyenne du tu- . 5 bage passe, dans sa variation, à une valeur supérieure ou inférieure aux limites de l'intervalle prédéterminé de pressions, la pression de la colonne de liquide et de gaz qui s'exerce au niveau de la soupape 24 à l'intérieur de l'espace annulaire $4 peut être modifiée par compression ou par raréfaction de la co-10 lonne de gaz. On peut augmenter la pression de la colonne de gaz en ouvrant la vanne 50 et en introduisant une plus grande quantité de gaz dans l'espace annulaire 34. On peut réduire la pression de la colonne de gaz en ouvrant la vanne 50 et en laissant échapper une partie du gaz de l'espac.e annulaire 34. Il n'est 15 pas nécessaire de démonter la soupape à pression différentielle 24 pour modifier son réglage. . . Un autre avantage de la présente invention résulte du fait que le coussin de gaz est un mauvais conducteur de la chaleur, comparativement aux liquides et aux solides. Il en résulte 20 que le tubage de production 20 perd beaucoup moins, de chaleur au profit de l'environnement que si l'espace annulaire entre tubage et cuvelage était entièrement rempli de liquide.. L'effet isolant du gaz qui enveloppe le tubage évite les pertes de chaleur par l'extrémité supérieure du tubage 20. Les conditions de tempéra-25 ture et de pression qui régnent à l'intérieur du tubage restent maintenues à des valeurs qui évitent la formation des hydrates d'hydrocarbures et le dépôt de soufre élémentaire sur la surface interne du tubage. . _ 70 03528 -6- 2031394 - REVENDICATIONS - 1 - Procédé pour l'injection de liquides dans on puits cuvelé muni d'un tubage intérieur qui porte une soupape d'injection ainsi qu'une garniture d'étanchéité située au-dessous du 5 niveau de la soupape d'injection et mise en contact avec le cuvelage par expansion, caractérisé en ce qu'on introduit un liquide et un gaz dans l'espace annulaire compris entre le tubage et le cuvelage et en ce qu'on refoule le liquide dans le tubage en antagonisme par rapport à la pression intérieure du tubage. 10 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le liquide introduit est un produit chimique inhibiteur de corrosion. 3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le liquide introduit est un alcool. 15 4 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité de liquide introduite forme une colonne de liquide qui s'élève jusqu'à un niveau situé au-dessus du niveau de la soupape d'injection, mais au-dessous du niveau de l'extrémité supérieure de l'espace annulaire entre le tubage et le cu-kO velage. 5 - Procédé selon la revendication 4, caractérisé par la phase supplémentaire consistant à faire varier la hauteur de la colonne de gaz de telle façon que la pression exercée par l'ensemble de la colonne fluide compense les variations de la 25 pression intérieure du tubage. 6 - Procédé d'injection de liquides dans un puits cuvelé muni d'un tubage intérieur qui porte une soupape à pression différentielle et une garniture d'étanchéité située au-dessous du niveau de la soupape à pression différentielle et mise en 30 contact avec le cuvelage par expansion, caractériaé en ce qu'on introduit dans l'espace annulaire entre tubage et cuvelage une quantité de liquide suffisante pour remplir cet espace annulaire jusqu'à tin niveau situé au-dessus du niveau de l'entrée de la soupape à pression différentielle mais au-dessous du niveau de 55 l'extrémité supérieure de l'espace annulaire entre le tubage et le cuvelage, en ce qu'on introduit ensuite dans l'espace annulaire un gaz à une pression suffisante pour refouler le liquide dans le tubage en antagonisme par rapport à la pression inté 70 03528 -7- 2031394 rieure du tubage, et en ce qu'on modifie la pression gazeuse pour compenser les variations de la pression intérieure du tubage. 7 ~ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en 5 ce que le liquide introduit est un solvant.