Brevet FR2567956A1 — publié le 19860124

La présente invention concerne un procédé et une installation pour la détection de la pression du point de bulle d'un fluide produit à partir d'un puits de forage ou en circulation dans une installation industrielle. L'application décrite ci-après concerne la production d'eau géothermique ou similaire mais peut également concerner toute installation dans laquelle des fluides peuvent subir des changements ou des séparations de phases. La connaissance des proprietés thermodynamiques des fluides géothermiques et de leur évolution au cours du cycle géothermique sont indispensables pour la définition des équipements de surface et de subsurface ainsi que pour l'é- tude du comportement futur de la ressource. Parmi les diverses mesures effectuées sur les fluides géothermiques il en est une qui présente une importance particulière à savoir celle de la pression du point de bulle. Le "point de bulle" est défini comme étant la pression à laquelle apparaît, dans le fluide géothermique, la première bulle lors d'une diminution de la pression de ce fluide. La détermination de ce "point de bulle" est particulièrement critique car au cours du cycle géothermique les fortes chutes de pression en deçà de la pression du point de bulle provoquent la libération de gaz dans le fluide.Ce dégazage, conduisant à la libération de plusieurs gaz acides, entraîne corrélativement une alcal inisat ion de l'eau d'où des conditions plus favorables pour le dépôt de substances minérales, dépôt provoquant à son tour l'entartrage des échangeurs de chaleur en surface et l'érosion mécanique rapide des canalisations et des pompes de l'installation. Par ailleurs la séparation entre phase gazeuse et phase liquide dans le circuit est à l'origine de complications de la circulation hydraulique et de l'abaissement des performances d'échange thermique dans les échangeurs à plaques. Pour toutes ces raisons il y a lieu de maintenir en permanence, dans le réseau, une pression légèrement supérieure à celle du point de bulle, ce qui exige par conséquent la détection de cette dernière pression. Jusqutà présent la mesure du point de bulle d'un fluide géothermique est réalisée à partir d'échantillons prélevés en fond de puits à l'aide d'un échantillonneur particulier. Un tel procédé présente l'inconvénient d'être relativement onéreux, car il exige des moyens importants pour réaliser l'échantillonnage et par ailleurs de ne permettre d'obtenir qu une valeur ponctuelle qui ne peut éviter des erreurs considérables et qui ne représente en fait que le point d'échantillonnage au moment et dans les conditions du prélèvement. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en procurant un procédé et une installation parti culièrement simples à mettre en oeuvre et permettant de détecter in situ et en permanence l'instant où la valeur du point de bulle est atteinte et ce, aussi bien dans la colonne de production que dans l'installation de surface dans les conditions d'écoulement et d'exploitation A cet effet ce procédé de détection de la pression du point de bulle d'un fluide produit à partir d'un puits de forage ou en circulation dans une installation industrielle est caractérisé en ce qu'on mesure en permanence la transmission de la lumière à travers le fluide, au cours de son écoulement dans un puits équipé ou non d'une colonne de production ou dans une installation de surface, et on détecte, dès que le point de bulle est atteint par suite d'une baisse de la pression du fluide, la variation de la transmission de la lumière qui résulte de l'apparition des premières bulles de gaz dans le fluide. La mesure de la transmission de la lumière à travers le fluide peut être obtenue à partir d'une mesure. d'absorption directe ou bien encore d'une détection en diffraction (effet Tyndall par exemple). L'invention a également pour objet une installation pour la mise en oeuvre du procédé susmentionné caractérisée en ce qu'elle comprend un ensemble de mesure optique associé à une mesure de pression,comportant, outre le capteur de pression, un émetteur d'un faisceau lumineux séparé d'un récepteur de ce faisceau par un espace accessible en perma nence au fluide dont le point de bulle doit être détecté et des moyens de contrôle reliés électriquement au récepteur du faisceau lumineux pour détecter une variation du courant émis par ce récepteur lorsque la pression du fluide en écoulement tombe en dessous de celle du point de bulle. fln décrira ci-aprés,à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention,en référence au dessin annexé sur lequel: La figure 1 est un schéma synoptique d'une installation mettant en oeuvre le procédé de détection de la pression du point de bulle suivant l'invention. La figure 2 est un diagramme illustrant la variation de la transmission de la lumière dans le fluide géothermique en fonction de sa pression. L'installation représentée sur le dessin est associée à un puits géothermique l dans lequel est collecté un fluide géothermique 2. Ce puits 1 peut être équipé d'une colonne d'exhaure ou de production 3 à l'extrémité inférieure de laquelle est branchée une pompe d'exhaure 4 Le système de production, puits direct 1 ou colonne d'exhaure 3, est relié à une instal.lataon comprenant des pompes de reprise 5 éventuelles et des échangeurs 6 indiqués schématiquement. Suivant l'invention on utilise, pour la détection de la pression Pb du point de bulle du fluide géothermique 2, un ensemble 7 qui est descendu dans le puits non équipé ou dans la colonne d dlexhaure 3, au moyen d'un câble 8 enroulé sur un treuil 9 fet ensemble de mesure 7 comprend un émetteur 11 d'un faisceau lumineux, un récepteur 12 de ce faisceau et entre ceux-ci un espace 13 rempli de fluide géothermique 2. Le récepteur 2 est relié, par l'intermédiaire d'un conducteur électrique, à un circuit de contrôle 14 se trouvant en surface. Un capteur de pression, associé à l'ensem b le de mesure, indiquant la pression en chaque point de la colonne d'eau,permet l'interprétation directe des mesures. Comme il est représenté sur le dessin, la transmission de la lumière, de l'émetteur 11 au récepteur 12, varie en fonction de la pression P du fluide géothermique 2, de la façon illustrée par le diagramme de la figure 2. On voit que, tant que la pression P du fluide géothermique 2 est supérieure à celle du point de bulle Pb, la transmission de la lumière L, traduite par un signal electrique, a une valeur constante et que parcontre, aussitôt que la pression P s'abaisse en dessous de celle du point de bulle Pb, la transmission de la lumière diminue brusquement, ce qui se traduit par une augmentation du signal L. I1 est donc facile de détecter l'apparition de la pression du point de bulle Pb, à partir de la variation du courant électrique émis par le récepteur 12. Le circuit de contrôle 14 émet donc à sa sortie un signal A, qui peut être utilisé en tant que signal d'alarme ou de sécurité, aussitôt que la pression P du fluide géothermique 2 s'abaisse en dessous de la valeur de la pression du point de bulle Pb. On peut prévoir additionnellement un autre circuit de mesure 15 relié à l'installation de surface et émettant à sa sortie un signal des mesure d'aiarme ou de sécurité B lorsque la pression du fluide géothermique dans l'installation de surface tombe en dessous de la valeur de la pression du point de bulle Pb. REVENDICATIONS 1.- Procédé de détection de la pressiondu point de bulle d'un fluide produit à partir d'un puits de forage ou en circulation dans une installation industrielle caractérisé en ce qu'on mesure en permanence la transmission de la lumière à travers le fluide, au cours de son écoulement dans un puit (1) équipé ou non d'une colonne de production (3) ou dans une installation de surface (5,6), et on détecte, dès que le point de bulle est atteint par suite d'une baisse de la pression du fluide, la variation de la transmission de la lumière qui résulte de l'apparition des premières bulles de gaz dans le fluide. 2.- Installation pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1 caractérisée en ce qu'elle comprend un ensemble de mesure optique associé à une mesure de pression, comportant, outre le capteur de pression un émetteur (11) d'un faisceau lumineux séparé d'un récepteur (12) de ce faisceau par un espace (13) accessible en permanence au fluide dont le point de bulle doit être détecté et des moyens de contrôle (14) reliés électriquement au récepteur (12) du faisceau lumineux pour détecter une variation du courant émis par ce récepteur lorsque la pression du fluide en écoulement tombe en dessous de celle du point de bulle. 3.- Installation suivant la revendication 2 carac térisée en ce que l'ensemble de mesure optique (11,12), associé à une mesure de pression, est descendu dans la colonne de production (3') au moyen d'un câble (3) enroule sur un treuil (9).