Brevet FR2621071A1 — publié le 19890331

-- 1 -- La présente invention concerne une méthode et un système de production d'un effluent contenu dans une formation géologique sous-marine. Elle s'applique notamment au transfert sous-marin de la production sur de courtes et moyennes distances, par exemple entre un gisement d'hydrocarbures et une plateforme de traitement de ces hydrocarbures. Il est connu d'utiliser des pompes électriques, ou le procédé d'injection de gaz communément appelé "gas-lift", pour extraire les effluents d'une formation géologique sous-marine et/ou les transférer vers une plateforme éloignée. Ces techniques sont coûteuses, notamment à l'installation et en utilisation. La présente invention propose un système et une méthode utilisant une pompe à jet, appelée aussi pompe-éjecteur, au fond de l'eau, en tête de puits. pour extraire les effluents d'une formation géologique sous-marine et les transférer vers des installations éloignées. L'utilisation d'une pompe à jet telle celle décrite dans la demande de brevet français EN 87/08919, outre le moindre coût d'installation, d'entretien et de manipulation qu'offre une pompe à jet, assure du fait de la simplicité et de la robustesse de celle-ci une exceptionnelle fiabilité de fonctionnement supérieure à celles des pompes électriques. De plus, de telles pompes permettent une meilleure conservation du rendement de pompage lorsque les quantités relatives de gaz et de fluide à pomper varient, une bonne capacité de réglage des corditions de pompage, notamment par ajustage du débit de fluide moteur, un faible temps de réaction lors de la modification des réglages, une possibilité de pompage de fluides visqueux et/ou corrosifs et/ou formant des sédiments ou des dépôts. La présente invention est particulièrement intéressante lorsqu'on l'utilise avec la technique des outils et instruments pompés, telle celle communément désignée par les initiales TFL (de l'anglosaxon Through Flow Line). En effet, par cette technique, il est possible de -2- mettre en place et de retirer à volonté La ou Les pompes à jet pour ajuster Leurs paramètres de régLage et Les entretenir Lors des opérations de production d'un site. Un autre objet de la présente invention est de fournir un système et une méthode qui permettent d'expLoiter de manière évolutive une formation géologique notamment une formation hétérogène et ayant déjà été exploitée. En effet, après avoir regroupé la production de plusieurs têtes de puits dans un collecteur, on pourra disposer une première pompe à jet en aval de ce collecteur et on pourra placer si besoin est, en suivant le programme de production, à la profondeur nécessaire -fonction de la pression hydrostatique de L'effluent - ou en fond de puits, une ou plusieurs pompes à jet supplémentaires dont les caractéristiques géométriques et hydrauliques sont adaptées aux pressions et débits des fluides à pomper. Ces pompes à jets supplémentaires pourront être mises en place et enlevées par la technique dite de TFL. L'aval est la zone qu'un élément de matière (en l'occurence un élément du fluide produit) atteint au cours du processus technique (dans le cas cidessus, la production) après un point considére, alors qu'au contraire l'amont est la zone parcourue avant d'aboutir au point considéré. L'orifice d'alimentation en fluide moteur de la première pompe à jet, comme l'embouchure des effluents de ladite première pompe à jet, pourront être hydrauliquement reliés à une plateforme de traitement dudit effluent. Le ou les orifices d'alimentation en fluide moteur de la ou des pompes supplémentaires à jet pourront être reliés à l'orifice d'alimentation en fluide moteur de la première pompe à jet. ?621 071 - 3 - L'invention pourra être bien comprise et tous ses avantages apparaîtront clairement à la lecture de la description qui suit dont un exemple de réalisation est illustré par la figure annexée schématisant le système de production selon l'invention. Sur la figure 1, la référence 1 indique dans son ensemble l'élément marin surmontant le sol dans lequel se trouve la formation géologique 2 dont on veut produire un ou des effluents, tels du gaz et/ou du pétrole, par l'intermédiaire de puits 3,4,5 ayant chacun une tête respectivement 6,7,8 située dans la zone 9 voisine du fond de l'eau, tel le fond de la mer. Ces têtes de puits sont rassemblées dans un collecteur 26 et reliées à une première pompe à jet 10 qui communique à l'effluent un complément d'énergie suffisante pour L'expédier vers la plateforme émergée 11 par l'intermédiaire d'une ligne de production 12 ayant, par exemple, un diamètre de 6 à 8 pouces soit environ 15 à cm. La première pompe à jet 10 est alimentée en fluide moteur par une ligne 13 provenant de la plateforme 11. Chacune des têtes de puits 3,4,5 est surmontée de canalisations en forme de lyres 14,15,16, respectivement, adaptées au transfert d'outils pompés par la méthode dite de TFL. Ces lyres 14,15,16 sont connectées à un aiguilleur 17 relié à la plateforme 11 par une ligne 18, dite ligne TFL, d'un diamètre par exemple de 2 1/2 ou 4 pouces (soit environ 6,4 et 10,2 cm), dans laquelle circulent les outils pompés. L'aiguilleur 17, qui peut-être le "Rotatif Diverter Module" fabriqué par les Ateliers et Chantiers de Bretagne, qui sont une division mécanique de la société Alsthom Atlantic, oriente à volonté les outils dans les différents puits 3,4,5. 4 - Cet aiguilleur 17, ainsi que les têtes de puits 6,7,8 ou les lyres 14, 15,16 surmontant ces têtes peuvent être regroupés sur une embase, telle que l'UMC (abréviation de "Underwater Manifold Center") des sociétés Shell et Esso qui l'utilisent en mer du Nord sur le site Cormorant. La première pompe à jet 10 peut être avantageusement disposée sur cette embase. Les lignes de production 12, de fluide moteur 13 et de "TFL" 18 peuvent être ensouillées entre l'embase et la plateforme 11, de manière à éviter des incidents, dûs par exemple à l'accrochage avec un filet de pêche, ou tout objet se déplacant au voisinage du fond de l'eau. La plateforme 11 comporte un séparateur 19 alimenté par la ligne de production 12 qui sépare la partie gazeuse 21 de la partie liquide de l'effluent. Une fraction de la partie liquide de l'effluent qui est repressurisé dans la pompe 20 réalise le fluide moteur nécessaire au fonctionnement de la pompe à jet 10. Les fractions restantes 22 de la partie liquide et de la partie gazeuse sont envoyées généralement par des lignes séparées, soit vers des moyens de stockage, soit vers d'autres installations telles des installations de traitement ou une autre plateforme. Le fluide moteur est par exemple pressurisé de 200 à 300 bars (20 à 30 Mégapascals) lorsque l'on veut produire au niveau de la première pompe à jet une suppression de 30 bars (3 mégapascals)de l'effluent, cette suppression correspond généralement à celle nécessaire pour déplacer la production sur 20 ou 30 Km. v- 6 2 1 C,l 2621O71 ô_ t L. À, I - La première pompe à jet 10 est adaptée pour être mise en place par la Ligne de production 12 au moyen de la technique classique des outils pompés. Chacun des puits 3,4,5 comporte au moins deux tubages dont le premier 3a, 4a, 5a respectivement sert à la production du fluide et le deuxième 3b, 4b, 5b respectivement sertJsoit pour la circulation du fluide dans le premier tubage 3a, 4a, 5a, comme par exemple lors du pompage d'outils, soit pour alimenter en fluide moteur une pompe à jet supplémentaire 23,24,25 respectivement disposée à l'intérieur des puits 3,4,5, par exemple au fond des puits. Dans le mode de réalisation préféré, ces pompes à jet sont mises en place et enlevées par pompage (TFL) au travers du tube de production 3a, 4a, 5a, des lyres 14,15,16, de l'aiguilleur 17 et de la ligne 18. De telles pompes 23,24,25 équipées pour être pompées, placées et récupérées dans un tubage sont par exemple décrites dans la demande de brevet français 2.577.611 Dans certains modes de réalisation la pompe à jet supplémentaire pourra être descendue dans le puits par le deuxième tubage 3b,4b,5b. Chacune des pompes 23,24,25 a des caractéristiques géométriques et des débits et pressions de fluide moteur adaptés aux caractéristiques de production que l'on veut obtenir. Chacun des tubages 3a,4a,5a, 3b,4b,5b, des lyres 14,15,16 ou des liaisons hydrauliques dans le puits, en tête de puits, ou au voisinage des têtes de puits ainsi que les différentes lignes sont équipés de vannes et de conduits de dérivation, non représentés sur la figure pour plus de clarté, et dont l'homme de l'art connaît parfaitement l'emplacement. - 6 - On ne sortira pas du cadre de la présente invention, en retirant d'un puits la pompe à jet supplémentaire. Suivant la méthode de production selon l'invention, on pourra remplacer dans un puits, la pompe à jet supplémentaire qui s'y trouve par une autre de manière à l'adapter au modification du programme de production. On pourra utiliser l'espace annulaire d'un puits délimité par un tubage et la paroi extérieure du puits, telle le cuvelage, pour remplacer soit le premier soit le deuxième tubage. 262 7 -7 REVENDICATIONS R E V E N D I C A T I 0 N S 1. - Système de production d'un effluent contenu dans une formation géologique (2) sous-marine comportant au moins un puits (3,4,5) ayant une tête (6,7,8) disposée sensiblement au fond de l'eau (9), caractérisé en ce qu' il comporte une première pompe à jet (10) sensiblement située en tête de puits (6,7,8). 2. - Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une pompe à jet supplémentaire (23,24,25) disposée à l'intérieur dudit puits (3,4,5). 3. - Système selon L'une des revendications 1 ou 2 ayant plusieurs puits (3,4,5), caractérisé en ce que lesdites têtes de puits (6,7,8) sont rassemblées dans un collecteur (26) et en ce que ladite première pompe à jet (10) est disposée en aval dudit collecteur(26). 4. - Système selon l'une des revendications 1 à 3, ladite première pompe à jet (10) comportant un orifice d'alimentation (13) en fluide moteur pour transférer ledit effluent vers une embouchure de ladite première pompe, caractérisé. en ce que ledit orifice d'alimentation (13) et ladite embouchure sont hydrauliquement reliés à une plateforme (11). 5. - Système selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que ladite première pompe (10) et/ou ladite pompe supplémentaire (23,24, 25) sont manoeuvrées pour leur mise en place ou Leur retrait par une circulation de fluide au travers d'un ou plusieurs conduits dans lequel ou lesquels, se trouvent ladite première pompe et/ou ladite pompe supplémentaire. 6. - Méthode de production d'un effluent contenu dans une formation - 8 géologique (2) sous-marine comportant au moins un puits (3,4,5) ayant une tête (6,7,8) disposée sensiblement au fond de l'eau, caractérisée en ce qu'on dispose sensiblement en tête de puits une première pompe à jet (10). 7. - Méthode selon la revendication 6 caractérisée en ce qu' on dispose à l'intérieur d'au moins un puits (3,4,5) au moins une pompe à jet supplémentaire (23,24,25). 8. - Methode selon la revendication 7 caractérisée en ce qu'on adapte les caractéristiques d'au moins ladite pompe (23,24,25) supplémentaire aux caractéristiques de production que l'on veut obtenir dudit puits dans lequel se trouve ladite pompe supplémentaire (23,24,25). 9. - Application de la méthode selon l'une des revendications 6 à 8 à la production d'effluents par au moins un puit équipé de ladite première pompe, et/ou de ladite pompe supplémentaire vers une plateforme (11) substantiellement éLoignée dudit puits et adaptée à actionner ladite première pompe et/ou ladite pompe supplémentaire. 10. - Application de la méthode selon l'une des revendications 6 à 9 et du système selon l'une des revendications 1 à 5 à la production d'effluents pétroliers.