Brevet FR2518162A1 — publié le 19830617

"APPAREIL POUR L'APPRECIATION SUR CHANTIER DE L'EFFICACITE D'UN TRAITEMENT EN COURS D'APPLICATION A UN PUITS D'HYDROCARBURES". L'invention concerne l'appréciation de l'efficacité d'un trai- tement effectué dans un puits d'hydrocarbures L'invention s'applique à des traitements divers comportant l'envoi de fluides sous pression, tels qu'une injection de polymères, une fracturation, mais une application particulièrement importante est un traitement, dit acidification, effectué en vue de diminuer l'effet pariétal (skin effect) dans un puits, et l'on se référera plus spécialement à cette dernière application dans la description qui suit. Il arrive, en effet, fréquemment que le pourtour d'un puits d'hydrocarbures (puits d'injection ou puits de production) soit pollué par des dép 6 ts divers tels que des particules de boues, des paillettes d'argiles mobiles entraînées par l'écoulement des effluents, des dépots organiques divers, des produits d'activités bactériennes, etc Il en résulte un colmatage qui provoque le plus souvent une forte diminution de la capacité d'injection ou de production du puits'. Pour tenter de remettre le puits dans un état idéal, on effectue un traitement approprié, appelé acidification, qui consiste à injecter dans le gisement, à partir du puits, des fluides de nature différente en suivant une séquence précise Pour l'essentiel, ces fluides sont des acides tels que l'acide chlorhydrique ou un mélange d'acidech Jloryhdrique et d'acide fluorhydrique, des solvants d'huiles lourdes, des agents tensio-actifs Leur r 8 le consiste à dissoudre les dépôts qui emnechent l'écoulement normal du gisement vers le puits ou du puits vers le gisement. Jusqu'ici on n'a pu apprécier l'efficacité du traitement effectué qu'a posteriori Il serait, au contraire, très important de pouvoir suivre, sur le chantier, l'effet produit par l'acidification au fur et à mesure du déroulement de celle-ci soit Dour arrêter l'acidification dès que le but poursuivi paraît atteint (ce qui économise du temps et des Droduits), soit pour modifier le traitement en cours d'application, soit encore pour en tirer des enseignements à utiliser lors d'une autre acidification. Un objet de l'invention est un appareil, simple à réaliser et facile à transporter et à installer, permettant d'apprécier à chaque instant l'état d'un puits au cours d'un traitement effectué par l'envoi de fluides sous pression dans une ligne d'injection reliée en surface à un conduit descendant au fond du puits. Cette ligne d'injection étant munie de capteurs d'informations relatives à la pression et au débit, l'appareil comprend un organe de calcul qui est pourvu de moyens de connexion aptes à effectuer la liaison avec lesdits capteurs, qui est relié à un organe d'acquisition de données apte à recevoir des données relatives au puits, au gisement et au trai- tement et qui est capable de calculer, à partir des informations et données reçues, la pression au fond du puits et un organe de visualisation qui est connecté audit organe de calcul pour en recevoir des ordres de commande et qui est capable de faire apnaraître à chaque instant un point représentatif défini par des coordonnées liées l'une à la pression au fond du Duits calculée par ledit organe de calcul et l'autre au débit dans ladite ligne d'injection obtenu par l'intermédiaire d'un desdits capteurs. Selon un objet additionnel de l'invention, l'organe de visuali- sation est capable de faire apparaître à chaque instant un point représen- tatif dont l'une des coordonnées est proportionnelle à la différence de pression entre la pression au fond du puits calculée par ledit organe de calcul et la pression du gisement introduite dans ledit système d'acqui- sition de données. Selon un autre objet de l'invention, ledit organe de visualisa- tion est capable de faire a Dparaître aussi au moins une liene caracté- ristique de la variation relative desdites coordonnées Dour une valeur donnée de l'effet pariétal. En se référant aux figures schématiques ci-jointes, on va décrire un exemple de réalisation de l'invention, donné à titre non limitatif. La figure I représente très schématiquement un puits pétrolier en cours d'acidification avec l'appareil utilisé pour l'appréciation de l'efficacité de celle-ci * - la figure 2 est un schéma synoptique des organes constituant l'appareil; et la figure 3 est un schéma des courbes pouvant apparattre sur l'organe de visualisation. Sur la figure 1, un puits pétrolier 1 s'étend de la surface 2 jusqu'à un gisement 3 Ce puits est délimité par un cuvelage 4 qui com- porte des perforations 5 au droit du gisement 3 Un tube 6,-muni d'un dispositif d'étanchéité ou packer 7, relie le fond 8 du puits, qui se trouve au droit du gisement 3, à la surface. Lorsqu'une acidification doit être effectuée, on utilise une ligne d'injection 9 reliée d'une part au sommet du tube 6 et d'autre part à une pompe 10 pour introduite dans le tube 6 une succession de fluides de traitement pris dans divers bacs tels que 11, 12 et 13. On a inséré en série sur la ligne d'injection 9, par deux joints schématiquement figurés en 14 et 15, un ensemble de capteurs-16. Cet ensemble 16 est, de préférence, raccordé à la ligne d'injection 9 par des raccords 17, 18 articulés, du genre de ceux disponibles dans le commerce sous le nom de CRIKSAN L'ensemble 16 comnporte au moins deux capteurs 19 et 20 schématisés sur la figure 2, l'un de ces capteurs étant un capteur de pression et l'autre un capteur de débit, ce dernier pouvant éventuellement être remplacé par un capteur du volume déplacé dans la ligne d'injection 9 L'ensemble 16 pourrait aussi comoorter trois can- teurs: un capteur de débit, un capteur de volume et un capteur de pression Ces capteurs donnent des informations sous forme de signaux électriques et ces informations sont transmises à un ensemble d'acqui- sition, de calcul et de visualisation 21 par l'intermédiaire d'un câble électrique 22. L'ensemble 21 comprend un organe de calcul 23, un organe d'acqui- sition 24 muni d'un clavier et un organe de visualisation 25 qui peut être un écran et-qui est ici une table traçante L'organe de calcul 23 reçoit, par des liaisons électriques 26 et 27 qui forment le câble 22, les informations fournies par les capteurs 19 et 20 et, par la liaison électrique 28, les données introduites dans l'organe d'acquisition 24 relativement au puits, au gisement et au traitement, et il émet sur une liaison électrique 29 des ordres de déplacement d'un stylet 30 de la table traçante 25 La réalisation de ces divers organes est classique en elle-même et n'a pas à être explicitée ici. L'organe de calcul 23, qui est de préférence un microprocesseur, calcule la pression P au fond 8 du puits I à partir de la pression de F tête PT qui est mesurée par l'un des capteurs 19 et 20, en tenant comote de la perte de charge dans le tube 6 et de la pression hydrostatique. Cette perte de charge et cette pression hydrostatique sont déterminées par l'organe de calcul 23 d'après l'information sur le débit-qu'il reçoit directement des capteurs-ou qu'il déduit par dérivation du volume mesuré par les capteurs, d'après l'information sur le volume qu'il déduit par intégration du débit mesuré ou qu'il reçoit directement des capteurs et d'après les données introduites dans l'organe d'acquisition 24 relati- vement à la description -géométrique du tube 6 et à la densité et 'à la viscosité des fluides utilisés successivement dans l'acidification On obtient ainsi la pression PF qu'il serait impossible de mesurer direc- tement dans l'état actuel de la technique et dont la mesure directe serait beaucoup plus coûteuse que le calcul si elle devenait un jour possible. On sait que le débit Q d'injection dans la ligne d'injection 9 est lié à la surpression & P que présente la pression PF au fond 8 par rapport à la pression PR dans le gisement 3 par la relation suivante KH AP. Q 141,2 BF N + S o Q est exprimé en barils par jour, H est la puissance du gisement ex- primée en pieds, est la viscosité du fluide injecté exprimée en cen- tipoises, K est la perméabilité du gisement dont l'unité retenue est le millidarcy,'a P est exprimé en livres Dar pouce carré, R est le rayon de drainage exprimé en pieds, Rw est le rayon du puits exprimé en pieds, S est le coefficient pariétal (skin), et B est le coefficient d'expansion de l'effluent. La table traçante 25 fait anparaître, selon les ordres reçus var. la liaison 29, un point représentatif tel que le point A (fig 3) défini par deux coordonnées qui sont le débit d'injection Q et la différence de pression CAP entre la pression P et la pression P On remarquera F R qu'une erreur sur PR ou la non-utilisation de PR n'entraînerait qu'un décalage de la représentation. La formule précédente montre que l'on peut connaître la valeur initiale du coefficient S, par exemple S = 30 et tracer la droite carac- téristique D 30 représentantià P en fonction de Q pour cette valeur de S. On peut déduire de cette valeur de S la droite caractéristique idéale Do pour S = O et tracer aussi d'autres droites caractéristiques, par exemple D 20 pour S = 20 et DI, Dour S = 10 Ces droites caractéristiques Peuvent être tracées par la table traçante 25 sous la commande de l'organe de calcul 23. On a tracé sur la figure 3 ces diverses droites Dos D 10, D 20, D 30 ainsi que la ligne L selon laquelle peut se déplacer le point repré- sentatif depuis sa position initiale A jusqu'à ses nositions finales B et C au cours du traitement d'acidification Dans cet exemple, on voit que, de B à C, le coefficient S reste le même, ce qui signifie que le traitement d'acidification n'apporte plus d'amélioration Comme on se trouve alors près de S = 0, on arrêtera le traitement Si ce phénomène se produisait au contraire pour une valeur de S relativement élevée, on pourrait modifier le traitement pour tâcher d'obtenir une nouvelle ré- duction de S Le tracé de la figure 3 montre quelle facilité l'appareil proposé apporte dans l'appréciation continue en temps réel de l'effet produit par un traitement d'acidification, du fait qu'à chaque instant l'opérateur voit le point atteint, le chemin parcouru et l'évolution des résultats procurés par le traitement. L'appareil peut, en outre, comporter une mémoire, schématique- ment représentée en 31 et reliée par une liaison 32 à l'organe de calcul 23, qui effectue un stockage de masse par un procédé magnétique ou par un procédé à semi-conducteurs Les informations ainsi stockées, relatives au débit, à la pression dans la ligne d'injection, au volume, à la perte de charge, par exemple, permettent Dar un traitement ultérieur, d'effectuer des vérifications. 2518 162 L'appareil proposé peut être logé dans un coffret du genre valise, facilement transportable et très vite installé sur un chantier puisqu'il suffit de le relier à des capteurs montés sur une ligne d'injection. De nombreuses variantes peuvent évidemment être adoptées dans la réalisation et la présentation de l'appareil sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Appareil pour l'appréciation sur chantier de l'efficacité d'un trai- tement en cours d'application à un puits ( 1) dont le fond ( 8) atteint un gisement d'hydrocarbures ( 3), Var l'envoi de fluides sous pression dans une ligne d'injection ( 9) reliée en surface à un conduit ( 6) descendant au fond du nuits, et munie de capteurs ( 19, 20) d'infor- mations relatives à la pression et au débit, caractérisé en ce qu'il comprend un organe de calcul ( 23) qui est pourvu de moyens de con- nexion( 26, 27) aptes à effectuer la liaison avec lesdits capteurs ( 19, 20), qui est relié à un organe d'acquisition de données ( 24) apte à recevoir des données relatives au puits ( 1), au gisement ( 3) et au traitement et qui est capable de calculer, à partir des infor- mations ( 26, 27) et données ( 28) reçues, la pression PF au fond ( 8) du puits ( 1) et un organe de visualisation ( 25) qui est connecté ( 29) audit organe de calcul ( 23) pour en recevoir des ordres de commande et qui est capable de faire apparaître à chaque instant un point représentatif (A, B, C) défini par des coordonnées liées l'une à la pression P au fond du puits calculée par ledit organe de calcul ( 23) F et l'autre au débit Q dans ladite ligne d'injection ( 9) obtenu par l'intermédiaire d'un desdits capteurs ( 19, 20). 2 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de visualisation est capable de faire apparaître à chaque instant un point représentatif (A, B, C) dont l'une des coordonnées (PF PR) est proportionnelle à la différence de pression entre la pression (PF) au fond ( 8) du puits calculée par ledit organe de calcul ( 23) et la pression (PR) du gisement ( 3) introduite dans ledit système d'acquisition de données ( 24). 3 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit organe de visualisation ( 25) est capable de faire apparaître aussi au moins una ligne (Do, DO 10, D 20, D 30) caractéristique de la variation relative desdites coordonnées pour une valeur donnée de l'effet pariétal ( S O; S 10; S = 20; S = 30).