Brevet FR2555247A1 — publié le 19850524

_ I _- La présente invention concerne une méthode pour produire au moins un fluide contenu dans une formation géologique à l'aide de drains sensiblement horizontaux, lorsque cette formation comporte au moins un deuxième fluide qui risque d'entraver la production du premier. Dans cette description, le terme de drain est essentiellement utilisé pour désigner un puits artificiel servant à drainer une formation, ce puits pouvant éventuellement comporter sur une portion de sa longueur au moins un tube perforé. O10 Toutefois, la présente invention peut-être appliquée à un drain naturelsi celui-ci présente une forme et une disposition appropriées. Lorsque l'on désire produire l'un des deux fluides présents par exemple l'huile, il se produit sous l'effet du gradient de pression dû à l'écoulement du fluide désiré, à récupérer, une déformation de la surface séparant les deux fluides qui sera qualifiée d'effet d'arête. Ceci peut provoquer une percée du fluide non désiré et, par conséquent, la production du fluide non désiré dans des proportions importantes qui peuvent mettre en cause l'exploitation de l'huile d'un point de vue économique. La présente invention évite cet inconvénient. - 2 - Plus précisément, la présente invention concerne une méthode pour produire au moins un premier fluide ou fluide désiré contenu dans une formation géologique, cette formation comportant, en outre, au moins un deuxième fluide ou fluide non désiré risquant d'entraver la production du premier fluide, ce dernier étant produit à l'aide d'au moins un drain sensiblement horizontal. La méthode selon l'invention est caractérisée en ce que l'on dispose au moins un deuxième drain dans ladite formation géologique, ce deuxième drain étant situé entre le premier drain et le fluide non désiré pour produire une partie au moins du fluide non désiré et pour permettre au premier drain de produire essentiellement le fluide désiré. Le deuxième drain peut être situélau moins sur une partie de sa longueur dans le fluide désiré. Le deuxième drain peut être également placé au moins sur une portion de sa longueur, sur l'interface définie par la surface de contact du fluide désiré et du fluide non désiré. De même, le deuxième drain peut être situé au moins partiellement dans le fluide non désiré. Le deuxième drain sera avantageusement placé de façon à être sensible- ment parallèle au premier drain sur au moins une portion de sa longueur. Dans le cas o le fluide désiré est compris entre deux autres fluides susceptibles d'en entraver la production, on peut,selon l'invention, disposer plusieurs drains entre le premier drain,destiné à produire le fluide désiré,et les autres fluides pour soutirer une partie au moins de ces deux autres fluides. - 3 Il est bien entendu possible,selon l'inventiond'utiliser plusieurs drains pour produire le premier fluide. La présente invention sera mieux comprise et ses avantages apparaîtront plus clairement à la description, nullement limitative, qui suit, illustrée par les figures ci-annexées parmi lesquelles: - la figure 1 représente une formation géologique comportant deux fluides, - la figure 2 illustre schématiquement la déformation de l'interface séparant les deux fluides lors de la production de l'un d'eux à l'aide d'un drain horizontal, - les figures 3 à 5 montrent comment la production d'un fluide à exploiter est entravée par la présence d'autres fluides, et - les figures 6 à 11l illustrent schématiquement la méthode selon la présente invention dans différents cas. L'exemple qui suit, de mise en oeuvre de la présente invention, concerne le cas d'une formation géologique 1 contenant plusieurs fluides non miscibles, par exemple au moins deux fluides, un premier fluide Aitel que de l'huile désigné par la référence 2 sur la figure I et un deuxiè- me fluide Bïtel que de l'eau1désigné par la référence 3. La formation géologique imperméable qui constitue le toit du réservoir contenant les fluides A et B, est désignée par la référence 4. Les fluides I et B, notamment, en raison de leur différence de densité sont séparés verticalement à l'intérieur de la couche 5. La référence 6 désigne l'interface entre les deux fluides A et B. - 4 Lorsque l'on désire produire l'un des deux fluides uniquement, le fluide A par exemple, à l'aide d'au moins un drain horizontal de produc- tion 7 (figure 2), il apparaît, sous l'effet du gradient de pression dû à l'écoulement du fluide à récupérer, une déformation 8 de l'inter- face 6 séparant les deux fluides. L'interface 6 tend à se rapprocher localement du drain horizontal de production 7. Ce phénomène qui sera qualifié d'effet d'arête peut entraîner une percée du fluide B non désiré et une production diphasique qui peut rendre l'exploitation du fluide désiré A non économiquement rentable. De nombreuses études, tant par le calcul que par l'emploi de modèles physiques ou analogiques ont montré que ce phénomène apparaît pour une certaine valeur du débit de soutirage du fluide A à produire, appelé débit critique. On observe que tant que le débit du drain 7 reste inférieur au débit critique, la surface séparant les deux fluides tend vers une position stable et n'atteint pas le drain 7. Dans ces conditions le drain 7 pro- duit uniquement le fluide désiré A. Lorsque le débit dépasse la limite du débit critique, la surface 8 sépa- rant les deux fluides atteint le drain 7 qui se met à produire simulta- nément les fluides A et B comne cela est représenté à la figure 3 dans le cas o le fluide A à produire est moins dense que le fluide B. La figure 4 illustre le cas inverse, c'est-à-dire, lorsque le fluide A aproduire est plus dense que le fluide B. DIans ces deux cas, l'interface 6 se déforme à partir de la position initiale représentée en pointillés pour atteindre le drain 7 de pro- duction et entrave de ce fait la production du fluide A. Dans certains cas le drain 7 produit en majorité du fluide B non désiré. -5 - Plusieurs formules ont été proposées pour caractériser le débit critique. Bâties à partir de groupements typiques de variables physiques, ces formules mettent en évidence un paramètre important: la distance entre les perforations du drain 7 et le plan 6 de séparation initial des deux fluides A et B (garde à l'eau lorsque le fluide B est de l'eau). Afin d'éliminer ou de réduire ce phénomène de formation d'arête et d'augmenter la garde au fluide non désiré, donc la valeur du débit critique, on propose une méthode dont la description suit. La partie de la roche réservoir qui contient le fluide A que l'on désire produire est mise en production par l'intermédiaire d'au moins un drain horizontal 7,avec un débit de soutirage qui provoque la défor- mation 8 de la surface de séparation 6 des deux fluides Aet B présents. Le drain horizontal 7 destiné à la production du fluide A désiré est foré de préférence aussi loin que possible de la surface 6 séparant les deux fluides en présence A et B. Si le fluide A que l'on désire produire est moins dense que le fluide B, la production se fera dans la partie supérieure de la zone à produire. Par contre, si le fluide A à produire est plus dense que le fluide B, le drain horizontal destiné à acheminer le fluide A en surface sera foré dans la partie supérieure de la zone à produire. Dans le cas o le fluide A à produire est situé dans une zone de la roche réservoir comprise entre une zone contenant un fluide B moins dense que le fluide A et une zone contenant un fluide C plus dense que le fluide A (figure 5), le drain horizontal destiné à produire o30 le fluide A pourra être foré approximativement à égale distance des surfacesde séparation des fluides 6 et 6a respectivement (voir figure 5). -6 - Toutefois, cette position n'est pas impérative. Il est également pos- sible de positionner le drain de production en tenant compte des caractéristiques liées aux différents fluides>telles que la densité, la viscosité,... La méthode proposée consiste à mettre en production, simultanément à la mise en production de la zone contenant le fluide A que l'on désire récupérer, la zone contenant le fluide B qui fait obstacle à la production du fluide A dans le drain horizontal foré à cet effet. La production du fluide B et/ou C non désiré se fera par l'intermédiaire d'au moins un deuxième drain 10 sensiblement horizontal distinct du précédent. Ce drain supplémentaire destiné à modifier le champ de pression, donc les écoulements des fluides dans le voisinage du drain horizontal 7 de production du fluide A, sera foré sensiblement parallèle au précé- dent afin d'avoir une efficacité constante sur toute la largeur du drain 7 mise en production. La position de ce deuxième drain 10 supplémentaire et le débit de soutirage qu'il sera chargé d'acheminer pourront être avantageusement déterminés au moyen de modèles numériques de simulation des écoule- ments polyphasiques dans les milieux poreux, de telle façon que la proportion du fluide B non désiré dans la production du drain 7 destiné à produire le fluide A soit minimale. Exemple de mise en oeuvre de la méthode 1. Forage d'un drain sensiblement horizontal 7 dans la zone contenant le fluide 1 que l'on désire produire. 2. En fonction du débit de soutirage souhaité dans ce drain 7 hori- zontal, détermination éventuelle par exemple à l'aide de modèles numériques, du nombre, de la position et du débit de soutirage de 7drains 10 horizontaux à forer dans le but d'éliminer ou de réduire la proportion de fluides non désirés dans le drain 7 de production du fluide désiré. 3. Forage des drains supplémentaires définis en 2, soit à partir de puits déjà existants soit à partir de nouveaux puits. 4. Mise en production du drain 7 destiné à produirele fluide A désiré selon le débit voulu. 5. Mise en production des autres drains destinés à supprimer ou à limiter la production de fluide 2 non désiré dans les drains mis en production en 4. 6. Calage du débit des drains mis en production en 5 de sorte que la proportion de fluides non désirés dans le drain 7 mis en production en 4 soit minimale. Les figures 6, 8 et 10 représentent trois configurations possibles de la formation géologique à exploiter, soit respectivement le cas o le fluide A désiré a une densité inférieure à celle du fluide B non désiré, le cas inverse.c'est-à-dire lorsque la densité du fluide A est supérieure à celle du fluide B et, enfin, le cas o le fluide A désiré a une densité supérieure à celle d'un premier fluide B non désiré, mais inférieure à celle d'un deuxième fluide C non désiré. Sur ces trois figures, on a représenté le ou les drains supplémentaires et lOa destinés à produire au moins partiellement le ou les fluides non désirés. On notera que sur ces trois figures on a représenté le cas o le drain 7 est mis en production et pas le drain de soutirage 10. Ceci explique que le ou les fluides non désirés B ou C atteignent le drain 7 de production du fluide désiré A. En outre, on notera que sur ces trois figures 6, 8 et 10, le ou les drains de soutirage 10, lOa du ou des fluides non désirés B et/ou C ont été placés dans le fluide désiré A et, de préférence, à proximité de la surface de séparation avant exploitation représentée en poin- tillés. On ne sortira pas du cadre de la présente invention en plaçant le ou les drains de soutirage 10 sensiblement sur la ou les surfaces de séparation des fluides (A/B et/ou A/C), avant exploitation, ou dans le ou les fluides non désirés B et/ou C, sur au moins une portion de leur longueur. Les distances séparant les différents drains entre eux et les drains des interfaces définies par les différents fluides (A, B et C), ainsi que les débits de soutirage et de production pourront être déterminés en fonction des caractéristiques de la formation, des fluides, et/ou des équipements utilisés pour l'exploitation, notamment pour optimiser la production du fluide désiré A et éventuellement minimiser le sou- tirage du, ou des, fluides non désirés ou minimiser la proportion de fluide désiré A produit par le ou les drains de soutirage 10. Les figures 7, 9 et ll correspondent aux figures 6, 8 et 10, la différence résidant dans la mise en exploitation des drains de souti- rage. Pendant le soutirage, les interfaces 8 et 8a se déforment au voisi- nage des drains 10 qui produisent, comme l'indiquent les flèches, une portion au moins du fluide non désiré B ou C. Ainsi, les drains de production 7 produisent essentiellement du fluide désiré A, comme l'indiquent les flèches. On ne sortira pas du cadre de la présente invention si les différentes surfaces de séparation des fluides entre eux et celles séparant les fluides et les parois de la formation géologique ne sont pas hori- zontales. Dans ce cas, les différents drains pourront être placés parallèlement à ces surfaces. - 9- Bien entendu, il est possible selon l'invention d'utiliser plusieurs drains 7 pour produire le fluide désiré (A). Il est également possible selon l'invention de mettre d'abord en exploitation les drains 7 de production du fluide désiré (A) puis, en cours d'exploitation à partir d'un certain moment pouvant corres- pondre par exemple, à une déformation critique de l'interface 6, de mettre en exploitation les drains de soutirage 10. - 10 - R E V E N D I C A T I ONS 1. - Méthode pour produire au moins un premier fluide, ou fluide désiré (A) contenu dans une formation géologique, cette formation com- portant, en outre, au moins un deuxième fluide, ou fluide non désiré (B) risquant d'entraver la production du fluide désiré (A), ce dernier étant produit à l'aide d'au moins un drain (7) dévié ou sensiblement horizontal, caractérisée en ce que l'on dispose un deuxième drain (10) dans ladite formation géologique, ce deuxième drain (10) étant situé entre le premier drain (7) et le fluide non désiré (B) pour soutirer une partie au moins du fluide non désiré (B) 2. - Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que le deuxième drain (10) est situé, au-moins, sur une partie de sa longueur dans le fluide désiré (A). 3. - Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que le deuxième drain (10) est placé sensiblement sur l'interface (6) définie par la surface de contact desdits fluides (A et B) avant exploitation. 4. - Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que le deuxième drain (10) est situé, au moins partiellement dans le fluide non désiré (B). 5. - Méthode selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le deuxième drain (10) est sensiblement parallèle au premier drain (7) sur au moins une portion de sa longueur. - 11 - 6. - Méthode selon l'une des revendications précédentes appliquées au cas o le fluide désiré (A) est compris entre deux autres fluides (B et C) , caractérisée en ce que l'on dispose plusieurs drains (10, 1Oa) entre le premier drain (7) et les autres fluides (B et C) pour soutirer une partie au moins de ces deux autres fluides (B et C). 7. - Méthode selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'on utilise plusieurs drains(7) pour produire le fluide désiré (A).