Brevet FR2620488A1 — publié le 19890317

t2620488 PROCEDE ET INSTALLATION POUR AMELIORER LA RECUPERATION DU PETROLE BRUT EN DOSANT DES FLUIDES AUXILIAIRES DANS UN PUITS La présente invention a pour objet la récupération du pétrole brut, notamment de viscosité élevée, dans une formation géologique et, plus particulièrement, un procédé et une installation pour injecter dans un puits tout fluide qui peut être utile pour améliorer la production du puits et/ou pour l'entretien de l'équipement de production. Le procédé et l'installation suivant la présente invention permettent l'injection du fluide en quantité optimale pour faciliter l'extraction du pétrole brut a partir du puits. Suivant l'état actuel de la technique, des fluides sont injectés dans les puits de production de plusieurs façons différentes. Par exemple, comme représenté sur la fig. 1, des fluides destinés a diluer le pétrole en cours d'extraction ont été injectés dans l'espace annulaire qui existe entre le cuvelage du puits et le tube de production. On laisse le fluide diluant et le pétrole brut se mélanger dans une zone située au- dessous de l'entrée de la pompe. On a constaté que cette façon de procéder n'était pas satisfaisante parce que la pression d'injection du fluide de dilution ainsi que la colonne hydrostatique du fluide situé dans l'espace annulaire, perturbent la pression de production du gisement de pétrole et réduisent le rendement de l'équipement de production. Il est également connu dans la technique, comme représenté sur la fig. 2, d'injecter un fluide dans un puits par l'intermédiaire du tube de production. Avec cette disposition, le mélange d- pétrole brut et du fluide a lieu généralement dans un raccord perforé situé quelques quinze mètres au-dessus de la porpe de producticn. On laisse le mélange fluide/pétrole s'écouler à la surface par des perforations pratiquées dans le 2 2620488 raccord, ce mélange passant dans l'espace annulaire existant entre le cuvelage du puits et le tube de production. Plusieurs inconvénients sont associés à cette technique. En premier lieu, si un fluide de dilution est injecté dans le puits de cette façon, il ne passe pas par la pompe de production. Il en résulte que la viscosité élevée du pétrole brut peut provoquer une détérioration des composants de la pompe et, finalement, une panne de cette pompe. En second lieu, cette disposition ne pourrait pas être utilisée pour injecter un fluide d'entretien, tel qu'un fluide anticorrosion ou un inhibiteur d'oxydation dans l'équipement de production parce que, là encore, il ne passerait pas par la pompe de production. Un autre inconvénient de ces techniques est qu'elles ne sont pas en mesure d'assurer l'envoi d'un fluide auxiliaire suivant les proportions optimales précises qui sont requises pour faciliter le processus d'extraction. En conséquence, un but de la présente invention est de créer une installation et un procédé pour améliorer la récupération du pétrole brut. Un autre but de la présente invention est de créer une installation et un procédé tels que ci-dessus et qui soient capables d'assurer la fourniture de quantités précises d'.un fluide auxiliaire à l'équipement de production de pétrole sans créer une pression d'intervention agissant en sens inverse de la pression de production du pétrole. Encore un autre but de la présente invention est de créer une installation et un procédé tels que ci- dessus et qui puissent être utilisés pour envoyer des fluides de traitement et/ou d'entretien à l'équipement de production. A cet effet, l'inrvention concerne, un procédé du type ci-dessus caractérisé en ce qu'on admet une quantité désirée d'un fluide auxiliaire à travers une Y> 3 2620488 ouverture pratiquée dans le carter sensiblement au niveau de l'entrée, de manière.que le fluide admis ne crée pas une pression d'intervention défavorable sur le pétrole qui pénètre dans la pompe. La présente invention résout les problèmes de la technique antérieure en introduisant une proportion précise d'un fluide auxiliaire et/ou d'entretien dans la pompe de production sans affecter de façon défavorable l'équipement de production. De façon encore plus importante, le fluide est introduit dans la pompe de production sans créer une pression d'intervention agissant en sens inverse de la pression de production du gisement. L'installation de récupération de pétrole suivant la présente invention comporte des moyens pour introduire une quantité dosée de façon précise d'un fluide auxiliaire, de traitement ou d'entretien dans la pompe de production, sensiblement au niveau de l'entrée du pétrole. La pompe de production comporte un piston déplaçable, des moyens pour déplacer ce piston en va-et- vient, un clapet d'entrée fixe et un clapet de sortie mobile. Les moyens d'introduction comportent une ouverture du carter de pompe à travers laquelle le fluide pénètre dans la pompe, des moyens pour la mettre en communication avec une alimentation en fluide et un clapet de retenue pour l'admission d'une quantité de fluide précise. Suivant un mode de réalisation préférentiel, l'alimentation en fluide est constituée d'une colonne de fluide située dans l'espace annulaire formé entre le cuvelage du puits et le tube de production. Pendant le fonctionnement, une colonne de fluide est injectée dans l'espace annulaire formé entre le cuvelage du puits et le tube de production. Pendant une première phase, quand le piston est élevé, le clapet de la pompe s'ouvre et du pétrole brut s'écoule dans la 4 2620488 pompe. Simultanément, le clapet de retenue des moyens d'introduction de fluide s'ouvre et une quantité de fluide prédéterminée pénètre dans la pompe par l'ouverture du carter. Pendant cette phase, le pétrole et le fluide sont intimement mélangés. Lorsque le piston commence à descendre, le clapet d'entrée et le clapet de retenue se ferment; la phase de compression commence alors. Quand la pression du mélange pétrole/fluide devient plus élevée que la pression qui règne au-dessus du piston, le clapet de sortie de la pompe s'ouvre et le mélange de pétrole et de fluide s'écoule hors de la pompe. Ce processus se répète de lui-même quand le piston commence à s'élever de nouveau. La présente invention peut être utilisée pour introduire un fluide de dilution dans la pompe afin de réduire la viscosité du pétrole que l'on extrait. Elle peut aussi être utilisée pour introduire un fluide de traitement ou d'entretien dans la pompe afin d'améliorer le rendement de production. L'invention est décrite plus en détail ci-après en se référant aux dessins annexés, dans lesquels: - la fig. 1 représente une installation suivant la technique antérieure pour ajouter un fluide à du pétrole; - la fig. 2 représente une autre installation suivant la technique antérieure pour ajouter un fluide à du pétrole; - la fig. 3 est une vue en coupe partielle d'une installation de récupération de pétrole suivant la présente invention; - la fig. 4 est une vue éclatée du dispositif pour introduire un fluide auxiliaire et/ou d'entretien conformément à la présente invention; - la fig. 5 représente une pompe de production qui peut être utilisée dans l'installation suivant la présente invention; - la fig. 6 représente une première phase du procédé suivant la présente invention; et - la fig. 7 représente une seconde phase du procédé suivant la présente invention. Sur toutes les figures, les mêmes références numériques désignent des éléments similaires. Comme exposé précédemment la présente invention se rapporte à un procédé et une installation perfectionnés pour récupérer du pétrole brut. La fig. 3 représente un puits débouchant au voisinage d'un gisement de pétrole brut. Ce puits comporte un cuvelage classique 12 présentant une série de perforations 14 à travers lesquelles du pétrole s'écoule dans le puits. Un tube de production 16 est disposé en position centrale à l'intérieur du cuvelage et définit un espace annulaire 18 avec le cuvelage 12. Le fond de l'espace annulaire est rendu étanche vis-à-vis de la partie inférieure des formations géologiques par une matière de garniture d'étanchéité appropriée 20. Une pompe souterraine 22 est disposée à l'intérieur du tube de production 16 pour pomper du pétrole à la surface depuis les formations géologiques. Comme représenté sur la fig. 5, la pompe 22 comporte un carter ou enveloppe 24, une entrée 26 munie d'un clapet d'entrée fixe, un piston déplaçable 28 et une sortie 30 munie d'un clapet de sortie mobile. Le piston 28 est adapté à se déplacer en va-et-vient vers le haut et vers le bas. On notera que le piston n'est représenté ici que schématiquement. L'étanchéité du piston 28 dans le tube 16 est assurée au moyen d'un élément annulaire 29, comme représentée sur la fig. 6 et la fig. 7. Le piston est suspendu à un train de tiges 31 qui est relié à des 6 2620488 moyens appropriés, non représentés, pour commander la montée et la descente du piston. On a décrit jusque là une pompe souterraine classique. Dans une telle pompe, du pétrole est aspiré dans le carter 24 par l'intermédiaire du clapet d'entrée > 26 lorsque le piston est élevé. La phase de compression commence quand le piston commence à descendre. Quand la pression du pétrole dans le carter devient plus grande que la pression qui règne audessus du piston, le clapet de sortie 30 s'ouvre. Du pétrole s'écoule alors dans le tube de production 16 et finalement jusqu'à la surface. La viscosité du pétrole brut peut être très élevée. Dans les puits ayant une productivité élevée, cela peut conduire à une usure exagérée des composants de la pompe et, finalement, à une panne de cette pompe. Une technique pour résoudre ce problème consiste à diluer le pétrole avec un fluide et à former un mélange pétrole/fluide ayant une viscosité plus faible. Quand on utilise cette technique, il est important que: (1) que le fluide diluant soit ajouté dans la proportion voulue par rapport au pétrole et (2) que le fluide diluant soit ajouté d'une façon qui ne crée pas une pression d'intervention agissant en sens inverse de la pression de production du gisement et du sens du pompage du pétrole vers la surface. Comme représenté sur les figures 3 et 4, la présente invention atteint ces objectifs en disposant des moyens 32 pour introduire une quantité dosée de façon précise d'un fluide, tel qu'un diluant, dans la pompe 22 sensiblement au niveau du clapet d'entrée 26 ou légèrement au- dessus. Cette introduction a lieu sans créer une pression d'intervention agissant en sens inverse de la pression de production du gisement. Les moyens d'introduction 22 comportent une ouverture 34 pratiquée dans une paroi latérale 33 du carter de la pompe. L'ouverture 34 est de préférence calibrée, c'est- 7 2620488 à-dire qu'elle a un diamètre prédéterminé, pour envoyer la quantité de fluide désirée à la pompe. L'ouverture 34 communique, par un passage de fluide 38, avec une alimentation en fluide 36 disposée dans l'espace annulaire 18. L'un des avantages associés à l'utilisation de l'espace annulaire 18 pour contenir l'alimentation en fluide est que le poids de la colonne hydrostatique de fluide repose sur la matière de garniture d'étanchéité 20 qui est généralement située à 9 mètres environ au-dessous de la pompe. Tous les moyens appropriés (non représentés), connus dans la technique, peuvent être utilisés pour injecter du fluide 36 dans l'espace annulaire 18. L'entrée du passage 38 est de préférence constituée d'un filtre 40 qui aide à éliminer les substances contaminantes telles que les matières en particules provenant du fluide 36. Le passage 38 comporte en outre un clapet de retenue 42 pour envoyer la quantité de fluide précise que l'on désire à travers l'ouverture 34. Le clapet de retenue 42 comporte un siège de soupape 44 qui présente une ouverture de passage de fluide 45, une bille 46 destinée à fermer l'ouverture et un ressort 48. Comme représenté sur la fig. 6, quand le piston 28 est élevé, du pétrole et du fluide s'écoulent dans la pompe 22 en passant par le clapet d'entrée 26, d'une part, et l'ouverture 34, d'autre part. Le clapet de retenue 42 ne permet le passage que de la quantité de fluide requise pour obtenir un mélange optimal de fluide et de pétrole brut. On a constaté qu'on obtenait un mélange intime du pétrole et du fluide en envoyant simultanément du pétrole et du fluide dans la pompe. Lorsque le piston 28 commence à descendre, comme représenté sur la fig. 7, la phase de corpressior commence. Cette compression agit pour que la bille du clapet d'entrée 26 vienne sur son siège et ferme l'entrée 8 2620488 du pétrole. Elle agit également pour que la bille 46 du clapet de retenue 42 vienne sur son siège, ce qui arrête l'écoulement du fluide 36 à travers l'ouverture 34. Quand la pression du mélange pétrole/fluide 50 devient supérieure à la pression qui règne au-dessus du piston, le clapet de sortie mobile 30 s'ouvre et le mélange pétrole/fluide s'écoule dans le tube de production 16. Comme mentionné précédemment, le fluide 36 peut être un fluide auxiliaire, tel qu'un diluant pour réduire la viscosité du pétrole brut et faciliter son extraction vers la surface ou un séparateur d'émulsion. Le fluide 36 peut aussi être un fluide favorisant l'entretien. de l'équipement, par exemple un inhibiteur de corrosion ou un inhibiteur d'oxydation. En outre, le fluide 36 pourrait être un fluide de traitement ou une autre substance chimique telle qu'un agent éliminateur de gaz, un agent de floculation, un inhibiteur de paraffine, un séparateur d'émulsion ou un bactéricide. La présente invention permet l'introduction d'un fluide auxiliaire, de traitement ou d'entretien dans une pompe à pétrole suivant une quantité précise qui peut être réglée suivant les conditions de production. En cas de besoin, on peut prévoir une régulation supplémentaire du fluide qui pénètre dans la pompe en réalisant l'ouverture 34 réglable et/ou par réglage des éléments du clapet de retenue. On peut utiliser tout moyen connu dans la technique pour que l'ouverture 34 soit réglable et/ou pour régler les éléments du clapet de retenue. En variante, on peut utiliser tout autre procédé approprié connu dans la technique pour doser la quantité de fluide dans le pétrole. On voit d'après ce qui précède que la présente invention facilite grandement l'extraction du pétrole brut. Elle doit aussi éviter de rencontrer des problèmes tels que les barres flottantes, l'obstruction des 9 2620488 clapets, les pertes de fluide diluant et le mélange imparfait du pétrole brut et du fluide. Il est clair qu'il a été créé conformément à la présente invention un procédé et une installation pour doser les fluides auxiliaires dans un puits qui remplissent complètement les buts, moyens et avantages mentionnés précédemment. 2620488 REVENDICATIONS 1) Procédé pour améliorer la récupération du pétrole brut, notamment de viscosité élevée, comportant l'équipement d'un puits (12, 14) avec une pompe souterraine (22) comprenant un carter (24) et une entrée (26) à travers laquelle du pétrole pénètre dans la pompe et le carter, cette entrée, étant située à un niveau souterrain désiré, caractérisé en ce qu'on admet une quantité désirée d'un fluide auxiliaire à travers une ouverture (34) pratiquée dans le carter sensiblement au niveau de l'entrée, de manière que le fluide admis ne crée pas une pression d'intervention défavorable sur le pétrole qui pénètre dans la pompe. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au cours de l'étape d'admission, on admet un fluide destiné à réduire la viscosité du pétrole et à favoriser ainsi l'extraction de ce pétrole à partir du puits, cette étape d'admission comportant en outre le mélange intime du fluide et du pétrole. 3) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on dispose des moyens (42, 44, 46) pour limiter la quantité de fluide admise à travers l'ouverture, on équipe en outre la pompe avec un clapet de sortie (30), un piston déplaçable (28) et des moyens pour déplacer ce piston en va-etvient, et on déplace le piston dans un premier sens de manière à provoquer l'entrée du pétrole et du fluide dans le carter suivant une proportion prédéterminée, et on déplace le piston dans un second sens opposé au premier sens pour fermer l'entrée de pétrole et les moyens d'entrée limitée de fluide, en comprimant ainsi le pétrole et le fluide mélangés jusqu'à ce que la pression du mélange provoque l'ouverture du clapet de sortie (30) et que le mélange sorte en le traversant. 4) Procédé selon la revendication 1, caractérise en ce qu'on équipe en outre le puits avec un il 'oO2620488 cuvelage (12) et un tube de production (16) situé à l'intérieur et à distance du cuvelage pour définir un espace annulaire (18) entre eux, on injecte du fluide dans l'espace annulaire de manière à former une colonne de fluide et l'on introduit du fluide dans l'ouverture (34) par des moyens (42, 44, 46) destinés à limiter la quantité de fluide s'écoulant à travers cette ouverture. ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'au cours de l'étape d'admission, on admet un inhibiteur de corrosion. 6) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'au court de l'étape d'admission, on admet un inhibiteur d'oxydation. 7) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'au cours de l'étape d'admission, on admet un agent éliminateur de gaz. 8) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'au cours de l'étape d'admission, on admet un séparateur d'émulsion. 9) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'au cours de l'étape d'admission, on admet un agent de floculation. ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,- caractérisé en ce qu'au cours de l'étape d'admission, on admet un inhibiteur de paraffine. 11) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'au cours de l'étape d'admission, on admet un bactéricide. 12) Installation pour la mise en pratique d'un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, comportant des moyens (22) pour pomper le pétrole dans un premier sens à partir d'un gisement souterrain, ces moyens de pompage compcrtant une pompe qui présente une entrée de pétrole (26) située à un niveau souterrain désiré, caractérisée en ce au'elle comporte des moyens 12 2620488 (32) pour introduire une quantité de fluide dosée de façon précise sensiblement au niveau de l'entrée (26) de la pompe (22) sans créer une pression d'intervention agissant en sens inverse du premier sens. 13) Installation selon la revendication 12, caractérisée en ce que l'entrée comporte un premier clapet d'entrée fixe (26), les moyens de pompage comportant en outre un clapet de sortie (30) et un carter (24), les moyens d'introduction comportant une ouverture (34) pratiquée dans une paroi du carter en un emplacement situé entre le clapet d'entrée (26) et le clapet de sortie (30). 14) Installation selon la revendication 13, caractérisée en ce que l'ouverture (34) est calibrée pour envoyer une quantité de fluide désirée. 15) Installation selon la revendication 13, caractérisée en ce que les moyens d'introduction comportent en outre un passage (38) destiné à relier l'ouverture (34) à une source de fluide et un clapet de retenue (42, 44, 46) disposé à l'intérieur du passage pour laisser passer une quantité de fluide désirée vers l'ouverture. 16) Installation selon la revendication 15, caractérisée en ce que les moyens de pompage comportent en outre un piston déplaçable (28) et des moyens pour déplacer ce piston en va-et-vient de manière que le pétrole pénètre dans le carter de pompe par le clapet d'entrée (26) et que le fluide s'écoule à travers l'ouverture dans le carter (24) pendant une première phase et qu'un mélange de pétrole et de fluide sorte par le clapet de sortie (30) pendant une seconde phase quand le clapet d'entrée (26) et le clapet de retenue (42, 44, 46) sont en position de fermeture. 17) Installation selon la revendication 12, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un cuvelage (12) du puits, un tube de production (16) à l'intérieur de ce cuvelage, ce tube de production étant placé à distance du cuvelage de manière à définir un espace annulaire (18) entre eux, des moyens pour injecter le fluide dans cet espace annulaire et former ainsi une colonne de fluide (36), les moyens d'introduction comportant en outre des moyens (38) pour recevoir le fluide à partir de l'espace annulaire. 18) Installation selon la revendication 17, caractérisée en ce que les moyens de réception (38) comportent des moyens (40) pour filtrer le fluide. 19) Installation selon la revendication 17, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre une matière de garniture d'étanchéité (20) disposée entre le cuvelage (12) et le tube de production (16) à un niveau situé au- dessous de l'entrée de la pompe (22), pour porter la colonne de fluide. ) Installation selon la revendication 12, caractérisée en ce que les moyens d'introduction (32) envoient un fluide destiné à diluer le pétrole et réduire sa viscosité. 21) Installation selon la revendication 12, caractérisée en ce que les moyens d'introduction (32) envoient un fluide de traitement et/ou destiné à l'entretien des moyens. de pompage.