Brevet FR2571425A1 — publié le 19860411

- 1 - La présente invention concerne un procédé pour augmenter la récupération d'huile à partir de réservoirs d'huile fortement sous saturés, c'est-à- dire à faible teneur en gaz dissous. L'art antérieur, en particulier le brevet US 4.299.286 nous enseigne l'injection d'un gaz constitué notamment par du gaz carbonique et/ou des mélanqes de qaz inertes dans la partie supérieure de la structure formant un réservoir, de façon à provoquer un déolacement qazeux vers le bas. De même, il est connu d'injecter un gaz sec, c'est-à-dire dont O10 le nombre d'atomes de carbone est faible (cas du méthane) à la partie supérieure de gisements contenant une huile de viscosité moyenne et dont la pression est élevée. Cependant, lorsqu'on applique cette méthode connue,le gaz injecté finit par atteindre le réservoir suivant un chemin préférentiel,de sorte que la production d'huile est limitée par celle de gaz et,par suite, la ré- cupération d'huile est faible. Il est également connu d'injecter dans un réservoir d'huile un mélange gazeux enrichi constitué en ajoutant au gaz sec -(par exemple le méthane) un élément enrichissant tel qu'un hydrocarbure intermédiaire (cas du - 2 butane nC4H10, ceci dans le but de déplacer l'huile en créant un mélange miscible. Cependant un tel procédé nécessite l'utilisation de grandes quantitésde gaz riche, cher et difficile à trouver, ce qui rend ce pro- cédé peu intéressant du point de vue économique. Ces inconvénients sont supprimés selon l'invention et la récupération met en oeuvre fortement augmentée, lorsqu'on \- un procédé utilisable pour des réser- voirs sous-saturés dans lequel on combine les étapes successives sui- vantes: a) on injecte en au moins une fois un gaz "sec", ou à faible teneur en atomes de carbone, dans une zone quelconque située à la base du ré- servoir, par l'intermédiaire d'au moins un puits d'injection et on produit de l'huile et du gaz sensiblement au même niveau à la base du réservoir par au moins un puits de production, le gaz injecté ve- nant en contact avec l'huile dans ladite zone, le débit de gaz in- jecté,étant choisi suffisant pour qu'une partie au moins de ce gaz traverse le réservoir en suivant sensiblement ledit niveau jusqu'au puits de production de sorte que le gaz injecté ne reste pas immobile dans le réservoir, cette injection étant poursuivie jusqu'à ce qu'au moins la majeure partie de l'huile du réservoir soit sensiblement sa- tuée en gaz par diffusion-convection à partir de ladite zone de con- tact, et b) on met en production d'huile une partie au moins des puits de produc- tion. Au moment de l'exploitation du gisement, il est avantageux de mettre en oeuvre le procédé selon l'invention en commençant l'injection au niveau le plus bas du réservoir, puis en progressant vers sa partie supérieure. Il est nécessaire que le qaz injecté circulant dans le réservoir soit sec, c'est-à-dire raffiné, ou traité et donc débarrassé de tous les con- densats à partir du propane C3+. Il est également nécessaire que le gaz injecté ne reste pas immobile dans le réservoir: on peut s'en rendre -3 compte en produisant une petite fraction de gaz injecté sensiblement au même niveau que celui de la zone d'injection. Une fois l'étape a) accomplie, on peut réaliser la production (étape b)) selon une technique connue, le réservoir ayant emmagasiné une grande quantité d'énergie et la viscosité de l'huile dans le réservoir ayant été réduite durant l'étape a). Cependant, il peut être également très avantageux d'opérer en effectuant lO en combinaison-les étapes successives suivantes: a) on injecte en au moins une fois un gaz "sec" ou à faible teneur en atomes de carbone, dans une zone quelconque située à la base du ré- servoir par l'intermédiaire d'au moins un puits d'injection et on produit de l'huile et du gaz sensiblement au même niveau à la base du réservoir par au moins un puits de production, le gaz injecté ve- nant en contact avec l'huile dans ladite zone, le débit de gaz injec- té étant choisi suffisant pour qu'une partie au moins de ce gaz tra- verse le réservoir en suivant sensiblement ledit niveau jusqu'au puits de production,de sorte que le gaz injecté ne reste pas immobile dans le réservoir, cette injection étant poursuivie jusqu'à ce qu'au moins la majeure partie de l'huile du réservoir soit sensiblement saturée en gaz par diffusion-convection à partir de ladite zone de contact, b) on interrompt alors l'injection de gaz, et c) on met en production d'huile une partie au moins des puits d'injection et des puits de production. Selon un mode de réalisation de l'invention, la zone située à la base du réservoir peut être constituée d'au moins un drain ou d'une alternance de drains et de couches moins perméables, comme par exemple, dans le gi- sement d'Hassi-Messaoud. -4- La mise en oeuvre du procédé sera facilitée lorsque la zone située à la base du réservoir est fissurée, ou lorsque le réservoir lui-même est fissuré (cas notamment du gisement d'Emeraude au Gabon). Le gaz injecté envahit alors les fissures ou les drains plus rapidement, diffuse plus facilement et balaie une plus grande zone du réservoir. La présence de drains et de fissures permet d'espacer la distance entre puits d'injec- tion,d'une part et entre puits d'injection et de production,d'autre part. on peut effectuer Suivant un mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention,%une opé- ration développant des fractures entre puits d'injection et de produc- tion de façon à améliorer la perméabilité de ladite zone située à la base du réservoir, cette opération étant effectuée préalablement à la mise en oeuvre de l'étape a). Afin d'améliorer le balayage de la zone de contact entre gaz et huile, il pourra être avantageux de changer au moins une fois certains des puits. d'injection en puits de production au cours de l'étape a) d'injec- tion de gaz.. Le gaz produit par au moins un puits de production au cours de l'étape a) du procédé pourra être recyclé vers au moins un puits d'injection, après élimination de l'huile C3 entraînée par ce gaz. Un exemple de mise en oeuvre du procédé selon l'invention est illustré par les dessins annexes, parmi lesquels: - la figure 1 est une vue schématique en coupe verticale d'un réservoir d'huile auquel est appliqué le procédé selon l'invention, la figure 2 est une vue de dessus de ce réservoir, exploité selon un schéma du type de "Five Spot", - la figure 3 illustre schématiquement, en coupe verticale le chemine- ment- dugaz de saturation entre un puits d'injection et un puits de production réalisé selon l'invention, - 5 - - la figure 4 montre une configuration avantageuse des puits d'injection et de production, schématisant les aires balayées entre injecteurs et producteurs, et - la figure 5 illustre la modification des trajets de balayage obtenue en changeant certains des puits d'injection en puits de production. Sur les différentes figures illustrant un exemple de mise en oeuvre de l'invention, la référence 1 désigne un réservoir perméable d'huile à faible teneur en gaz dissous, cette formation étant limitée à sa partie inférieure par un banc imperméable 2. Dans le procédé selon l'invention, on injecte en continu par des moyens de pompage un gaz "sec" qui peut être du gaz carbonique C02, de l'azote ou/et un hydrocarbure,ou mélange d'hydrocarbures (méthane, éthane) dans une zone quelconque de terrain 3, cette zone étant perméable et située à la base du réservoir 1 que cette zone 3 sépare du banc imperméable 2. Cette zone peut être aussi bien située en 31 qu'en 32 ou 33. Mais,avan- tageusement, on commence l'injection en 31 parce que cette zone est au niveau le plus bas du réservoir. On peut aussi injecter en une ou plusieurs fois. Dans le cas o l'injec- tion est effectuée en plusieurs fois, on pourra la stopper et la conti- nuer plus tard. Cette injection de gaz est réalisée par l'intermédiaire d'au moins un puits d'injection 4 à l'aide d'un cuvelage perforé 41, le gaz circulant à travers la zone 3 o il vient en contact avec l'huile du réservoir 1 et on produit de l'huile et du gaz par au moins un puits de production (Fig. 3). La perméabilité de la zone 3 peut être créée ou améliorée par une opéra- tion développant des fractures entre puits d'injection et de production, 6- par exemple une opération de fracturation hydraulique qui sera d'autant plus efficace que le réservoir est situé à des profondeurs plus faibles et que la fracture produite est plus proche de l'horizontale. Cette opération est réalisée avant le début de l'injection de gaz. Dans cette zone 3, le gaz injecté vient en contact avec l'huile du ré- servoir et diffuse dans celle-ci qu'il sature progressivement provoquant un gonflement de cette huile. Afin d'obtenir l'efficacité maximum, il est essentiel que le débit de gaz injecté soit aussi élevé que le permettent les équipements de pom- page en surface. Le débit de gaz injecté est choisi suffisant pour assurer un débit de renouvellement du gaz qui limite à une valeur fixée aussi réduite que possible la teneur en huile du gaz dans la zone de contact autour de 31, 32 ou 33, ceci afin d'obtenir une vitesse suffisante de diffusion du gaz dans l'huile du réservoir. Suivant-le mode avantageux de mise en oeuvre illustré par les figures 2, 4 et 5, on a injecté, sans que cela ait un caractère limitatif selon un schéma dit "Five Spot" tel qu'on utilise un ensemble de puits formant au moins un motif qui comporte quatre puits d'injection de gaz repré- sentés pal- le synbole 0 et disposés sensiblement aux sommets d'un carré 6, 7, 8, 9 ou 8, 9, 10, 11 et un puits de production représenté par le symbole* et situé sensible;ment au centre du carré 12 ou 13. En présence de drain par exemple, la distance entre puits d'injection est grande et peut atteindre notamment le kilomètre. La figure 4 est une vue en plan d'une telle disposition "Five Spot" montrant les chemins 14 d'écoulement du gaz entre puits d'injection et puits de production, cet écoulement s'effectuant essentiellement au ni- 2571.425 -7- -veau de la zone 3 à plus ou moins haute perméabilité. L'efficacité du balayage de la zone 3 par le gaz peut être augmentée enchangeant au moins une fois certains des puits d'injection en puits de production au cours de l'étape d'injection de gaz et vice versa, ainsi que le montre la figure 5 o le puits 13 est cette fois utilisé comme puits d'injection du gaz et le puits 12 comme puits de production, ce qui permet de faire circuler le gaz suivant' des trajets 15 balayant des portions de la zone 31, 32 ou 33 non encore balayées par le gaz. 10. Le gaz produit par au moins un puits de production dans l'étape a) peut être recyclé vers au moins un puits d'injection, après élimination par tout moyen connu de l'huile C3 entraînée par ce gaz, ou tout au moins de la majeure partie de cette huile,- afin de'réduire autant que possible la teneur en huile du gaz introduit dans la zone 3 o est réalisé le contact gaz-huile. L'injection de gaz est poursuivie avec-un débit élevé jusqu'à saturation aussi complète que possible de l'huile.du réservoir'en gaz dissous. Le degré de saturation de-l'huile peut étrè mesuré au cours de cette étape du procédé par prélévement d'échantillons ou carottes du réservoir et-dosage.du. gaz'dans l'huile imprégnant ces échantillons. La saturation progressive de l'huile par le gaz frais parvenant dans la zone 3 résulte d'un effet de diffusion-convection du gaz vers l'huile du réservoir 1 surmontant la zone 3. La saturation progressive de l'huile du réservoir provoque un gonfle- ment de cette huile et une augmentation de sa pression, ce dernier effet étant plus marqué avec le gaz carbonique qu'avec le méthane. L'injection de gaz est interrompue lorsque l'huile du réservoir lÀest sensiblement saturée en gaz -et l'on met alors en Droduction d'huile la 2c 71425 totalit ou au moins une partie des puits d'injection etde production. totalité ou au moins une partie des puits d'injection et:de production. 7 1 425 9- R E Y E N D I C A T I 0 N S REVENDIAIONS 1. - Procédé pour augmenter la récupération d'huile à partir de réser- voir d'huile à faible teneur en gaz dissous, ce procédé comportant l'in- jection de gaz dans le réservoir par l'intermédiaire d'au moins un puits d'injection et la production d'hydrocarbures à partir du réservoir par l'intermédiaire d'au moins un puits de production, caractérisé par la combinaison des étapes successives suivantes: a) on injecte en au moins une fois un gaz "sec", ou à faible teneur en atomes de carbone, dans une zone quelconque située à la base du ré- servoir,par l'intermédiaire d'au moins un puits d'injection et on produit de l'huile et du gaz sensiblement au même niveau à la base du réservoir par au moins un puits de production, le gaz injecté ve- nant en contact avec l'huile dans ladite zone, le débit de gaz injec- té étant choisi suffisant pour qu'une partie au moins de ce gaz tra- verse le réservoir en suivant sensiblement ledit niveau jusqu'au puits de production, de sorte que le gaz injecté ne reste pas immo- bile dans le réservoir, cette injection de gaz étant poursuivie jus- qu'à ce qu'au moins la majeure partie de l'huile du réservoir soit sensiblement saturée en gaz par diffusion-convection-à partir de la- dite zone de contact, et b) on met en production d'huile une partie au moins des puits de produc- tion. 2. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'après avoir réalisé l'étape a) on interrompt l'injection de gaz, puis on réalise l'étape b) en mettant également en production une partie au moins des puits d'injection. 3. - Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la zone située à la base du réservoir est constituée d'au moins un drain. - 10 - 4. - Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la zone située à la base du réservoir est fissurée. 5. - Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on effectue une opération développant des fractures entre puits d'injection et de production de façon à améliorer la perméabilité de ladite zone située à la base du réservoir, cette opération étant effec- tuée préalablement à la mise en oeuvre de l'étape a). 6. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caracté- risé en ce que l'on change au moins une fois certains des puits d'in- jection en puits de production au cours de l'étape a) d'injection de gaz. 7. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caracté- risé en ce que le gaz injecté est constitué essentiellement de gaz car- bonique. 8. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caracté- risé en ce que le gaz injecté est constitué essentiellement de méthane. 9. - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, ca- ractérisé en ce que le gaz produit oar au moins un ouits de oroduction dans l'étaoe a) est recyclé vers au moins un puits d'injection, après élimination de l'huile (C3)entrainée par ce gaz. 10. - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape a) est mise en oeuvre en utilisant un en- semble de puits formant au moins un motif qui comporte quatre puits d'injection de gaz disposés sensiblement aux sommets d'un carré et un puits de production situé sensiblement au centre du carré.