Brevet FR2646463A1 — publié le 19901102

PROCEDE DE TRAITEMENT TRA PUITS DE La présente invention concerne un procédé de traitement de puits d'hydrocarbures gazeux ou liquide, en vue d'en augmenter la capacité de production. Le procédé selon l'invention s'applique plus particulièrement aux puits de pétrole comportant des perforations préalablement réalisées dans des formations environnantes au moyen d'un tir directif. Ces perforations sont gXnéralement réalisées en descendant une série de charges creuses dans un cuvelage de production entourant le puits, traversant différentes formations géologiques, puis en mettant a feu simultanément l'ensemble de ces charges creuses au moyen d'un cordeau détonant. Les charges creuses utilisées sont espacées verticalement à intervalles réguliers les unes des autres et sont positionnées latéralement de sorte que l'ouverture du cône de leur revêtement interne se trouve dirigé vers la paroi du cuvelage, de manière à ce que le jet produit par l'explosion perfore le cuvelage et s'enfonce dans la formation. Le jet crée dans la formation une cavité limitée par une enveloppe plus imperméable que la formation. Les charges sont en général espacées de manière à obtenir environ 13 perforations au mètre (4 charges par pied), afin que les perforations soient suffisamment espacées pour ne pas fragiliser le cuvelage de production. La mise en production du puits implique de rendre actives ou productives les perforations, ce qui s'effectue en réalisant une dépression dans le cuvelage de production, de manière à ce que la différence de pression entre l'intérieur du cuvelage et les perforations par rapport à la pression des fluides dans la formation soit telle que l'enveloppe limitant la cavité dans les formations se fracture, ce qui entrain l'écoulement des fluides puis des formations jusqu'au cuvelage de production par l'intermédiaire des perforations productives. Un problème posé par la mise en service des perforations est que lorsqu'une perforation se met å produire, c'est-à-dire qu'il y a écoulement depuis une formation vers l'intérieur du cuvelage de production, l'équilibre de pression se rétablit, et à partir de cet instant, il n'y a plus de raison que d'autres enveloppes de cavités se fracturent pour permettre un écoulement, ce qui nuit à la capacité de production du puits de pétrole. Les procédés existants pour accroître la production des puits nécessitent une mise en oeuvre longue et coûteuse, que ce soit en envoyant de l'eau salée sous pression dans le puits, avec éventuellement des billes de colmatage ou en utilisant une technique de pression inverse durant l'étape de tir directif. Ces techniques ne permettent d'ailleurs pas de sélectionner les perforations que l'pn désire rendre productives. La présente invention vise à rendre productives des perforations qui n'ont pas été fracturées lors de la mise en production du puits. Selon sa caractéristique principale, la présente invention concerne un procédé de traitement de puits de pétrole comportant des perforations préalablement réalisées dans des formations environnantes au moyen d'un tir directif caractérisé en ce qu'il consiste à effectuer au moins une première série de mesures permettant de localiser des perforations non productives parmi lesdites perforations réalisées, puis à effectuer une étape de tir non directif d'explosif détonant sélectivement dans au moins une zone du puits contenant certaines desdites perforations non productives détectées, de manière à les rendre productives. Selon l'invention, une fois que le puits de pétrole est mis en service, on effectue dans un premier temps une première série de mesures de manière à localiser quelles sont celles des perforations qui n'ont pas été fracturées lors de la dépression de mise en service. Cette série de mesures s'effectue avantageusement au moyen de diagraphies de production qui permettent d'obtenir une indication du niveau de profondeur dans le puits auquel se trouvent les perforations et une indication relative à l'écoulement permettant de déterminer quelles sont celles de ces perforations qui produisent le fluide désiré, par exemple du pétrole.. Une fois que l'on a déterminé les perforations non productives, le procédé selon l'invention consiste a effectuer une étape de tir non directif de charges détonantes sélectivement dans au moins une zone verticale du puits contenant certaines de ces perforations non productives détectées. L'utilisation d'explosif détonant dans un tir non directif permet avantageusement d'éviter que cette étape de tir ait pour conséquence l'obtention de nouvelles perforations à proximité des perforations que l'on veut rendre productives. Ceci afin d'éviter que le cuvelage se fissure sur une grande longueur, ce qui aurait pour conséquence l'admission de corps solides dans le cuvelage de production et/ou d'augmenter le nombre de perforations, qui sont des points de corrosion éventuels. On entend par tir non directif- un tir d'explosiif détonant ne provoquant qu'une détonation sans produire un jet de matières susceptible de perforer le cuvelage, du moins en direction des perforations à fracturer, et tendant à créer uniquement des surpressions importantes dans des fluides pratiquement incompressibles. Toutefois, dans un mode d'application particulièrement avantageux du procédé selon l'invention, l'explosif détonant est constitué de charges creuses dépourvues de revêtement intérieur, de manière à ce que lors de leur explosion, ces charges détonantes ne provoquent pas de jet, à l'instar de celles utilisées pour réaliser les perforations. La surpression obtenue au moyen d'un tel tir est de l'ordre de 7.10 ' bar (1.000.000 p.s.i. > , ce qui ne pouvait être obtenu dans les méthodes antérieurement utilisées, et qui permet de fracturer sélectivement les perforations voulues en utilisant l'appareillage classique des tirs directifs. Un tel résultat peut être atteint au moyen de charges creuses usuelles pourvues d'un revêtement intérieur, semblables à celles destinées a l'établissement des perforations. Dans ce cas, il est souhaitable que chacune d'entre elles- soit possitionnée contre la génératrice du cuvelage portant la perforation qu'elle doit rendre productive, et que l'ouverture de son cône soit dirigée vers la génératrice du cuvelage diamétralement opposée & celle portant la perforation, de sorte,qu'en pratique, même si le jet produit par l'explosion de la charge a l'énergie suffisante pour perforer le cuvelage, ce dernier est perforé à une distance suffisante des perforations antérieures pour ne pas être fragilisé et que l'effet de bombe soit suffisant pour fracturer la perforation voulue. On pourrait également prévoir d'utiliser des charges creuses pourvues d'un revêtement intérieur qui soit une matière telle que le jet de matières provoqué par l'explosion soit impropre à perforer le cuvelage. Le même résultat peut être obtenu, Si l'angle du cône du revêtement est suffisamment important. De ce fait, le tir non directif réalisé provoque une série de surpressions localisées sélectivement en regard des perforations choisies que l'on veut faire produire. On peut aussi prévoir de descendre dans le puits une tige entourée de zones comportant plusieurs tronçons parallèles d'explosif gainé aux endroits choisis, par exemple du cordeau détonant, les cordeaux étant eux-memes entourés d'une gaine en une matière impropre à perforer le cuvelage, par exemple un tube en céramique. Lors de la descente de la série de charges détonantes dans le puits, celles-ci sont avantageusement placées sélectivement dans des zones contenant des perforations non productives propres à mettre en liaison le puits avec une formation contenant du pétrole. Du fait que la première série de mesures a permis de localiser quelles étaient les perforations qui étaient propres à mettre en liaison le puits avec une formation contenant du pétrole, on peut ainsi sélectionner les perforations que l'on veut faire produire, de manière à éviter d'ouvrir une perforation qui provoquerait un écoulement d'eau ou de gaz dans le cuvelage de production. Au moyen d'un tel procédé, il est possible d'effectuer un traitement d'un puits de pétrole, qu'il soit ou non en phase d'exploitation, ou même abandonné pour cause de production insuffisante pour être exploité, dans le but d'en augmenter la capacité de production en accroissant le nombre de ces perforations productives de pétrole. L'accroissement de la capacité de production (indice de production) du puits peut alors être utilisé de deux manières : soit l'on désire produire plus en quantité et l'on augmente l'ouverture des vannes du puits, soit l'on désire économiser l'énergie du puits et, dans ce cas, on maintient le débit du puits à son niveau antérieur, et celui-ci produira plus longtemps, en épargnant l'énergie naturelle des poches de gaz ou d'eau, qui donnent l'énergie nécessaire à l'extraction des hydrocarbures, et repoussant ainsi dans le temps la mise en oeuvre de systèmes de récupération assistée. Les deux effets se trouvent bien entendu combinés, si l'on n'augmente pas le débit jusqu'à saturation de la capacité de production du puits. Si le procédé est appliqué à un puits produisant du gaz, il est nécessaire de remplir le cuvelage d!eau avant l'étape de tir non directif, de manière à effectuer ce tir dans un fluide pratiquement incompressible. On décrira maintenant plus en détail une forme de réa,lisation plus particulière de l'invention, qui en fera mieux comprendre les caractéristiques essentielles et les avantages, étant entendu toutefois que cette forme de réalisation est choisie à titre d'exemple, et qu'elle n'est nullement limitative. Sa description est illustrëe par les figures 1 à 3, dans lesquelles - la figure 1 représente, en coupe, une vue schématique d'un puits de pétrole; - la figure 2 représente schématiquement des résultats obtenus au moyen de la première série de mesures selon le procédé suivant l'invention ; - et la figure 3 représente un synoptique du procédé selon l'invention. La figure 1 représente un puits 1 traversant dans le sol des formations successives respectivement 2, 3 et 4. Le puits comporte un cuvelage de production ("casing") 5 entouré d'une épaisseur de ciment 6. Des perforations 7 obtenues par explosion de charges creuses non représentées s'étendent transversalement au cuvelage 5 vers les formations 2, 3 et 4, en traversant ce cuvelage 5 et l'épaisseur de ciment 6. Chaque perforation 7 correspond au jet provoqué par l'explosion d'une charge creuse lors d'un tir directif préalable à la mise en production du puits. Lors de cette étape de tir directif, les charges creuses utilisées sont des charges creuses usuelles pourvues d'un revêtement (liner) généralement métallique. Afin d'obtenir ces perforations, les charges creuses sont positionnées directivement dans le cuvelage de production 5, de manière à ce que le revêtement intérieur, qui forme un cône ouvert, soit par son ouverture en regard de la paroi du cuvelage. Ce positionnement est généralement magnétique. La figure 2 représente schématiquement les courbes obteunes par une première série de mesures selon le procédé de l'invention correspondant au puits représenté à la figure 1. Ces courbes constituent des diagraphies de production que l'on obtient par des mesures en elles-mêmes connues; elles ne seront donc pas détaillées, mais elles serviront & mieux apprécier l'utilisation qu'il en est fait pour localiser les perforations non productives. Sur la figure 2, représentant un exemple de diagraphie de production, obtenue pour le puits de la figure 1, on trouve deux courbes de mesure de densité 10 et 11, une courbe de débit 12, une courbe de température 13 et deux courbes 8 et 9, calculées sur la base de la courbe 13. Ces diagraphies de production permettent de déduire des informations sur la quantité de fluide, c'est-à-dire le débit de fluide à différents niveaux du puits, et donc de localiser à quelle profondeur du puits se produisent les accroissements de débit correspondant au niveau où une perforation est productive, ainsi que des informations sur la nature des fluides. Ces dernières informations sont principalement données par analyse des courbes de densité l ^et 11 et des courbes 8 et 9. On peut ainsi localiser quelles sont celles des perforations 7 du puits 1 qui produisent et déterminer à quel niveau se situent les limites 14 et 15 séparent les différentes formations, respectivement 2,3 et 3,4. Une- fois toutes ces informations recueillies, on peut alors établir un graphique indiquant quelles sont celles des perforations que l'on désire soumettre à l'étape de tir non directif, ce graphique étant bien entendu gradué en niveau vertical (ou hauteur), comme le sont les diagraphies de production. Ce graphique 16 sert de base à la préparation de l'étape de tir non directif de charges creuses selon le procédé de l'invention.Dans le cas représenté schématiquement à la figure 2, les hauteurs des perforations ont été représentées par des pavés qui se distinguent les uns des autres par leur position par rapport à l'axe -du graphique 16 et par leur remplissage. Des pavés 17 et 18 correspondant à des zones contenant des perforations se situant en regard de la formation contenant le fluide désiré ont Sté placés à droite de l'axe du graphique, et des pavés 19 à 22 correspondant à des zones contenant des perforations débouchant dans des formations 2, 4 contenant des phases non désirées ont été disposées à gauche du même axe. Le remplissage de ces pavés désigne l'état de la zone de perforations, à savoir s'il s'agit d'une zone de perforations productive ou non productive. Si la zone de perforations est productive, le pavé correspondant ( 10, 18 ou 21) est rempli par des traits horizontaux, et si la zone de perforations est non productive, le pavé correspondant ( 20, 17 ou 22) est rempli de pointillés. - Le mode de représentation- de ce graphique de résultat est donné ici uniquement à titre d'exemple, ceci pour mieux faire apparaître quelles sont celles des perforations qui doivent être soumises à l'étape de tir non directif. La zone de perforation 17 correspondant à des perforations non productives situées en regard de la formation 3 contenant du pétrole est celle qu'il faut soumettre à l'étape de tir non directif selon le procédé de l'invention. Bien entendu, on peut avoir plusieurs zones de perforations à soumettre à un tir non directif de charges creuses, la précision des mesures permettant qu'une zone ne corresponde qu'à une seule perforation. La figure 3 représente un synoptique général du procédé selon l'invention. En amont du procédé de traitement, se trouve la préparation du puits en vue de sa mise en production, les étapes n'y ont pas toutes été représentées; seule est illustrée l'étape préliminaire de tir directif 32 qui est l'étape au cours de laquelle les perforations sont réalisées dans le cuvelage de production, et la mise en production éventuelle représentée par un bloc en pointillés 33, au cas où le procédé de traitement soit appliqué à un puits en service. Il est clair que le procédé de traitement selon l'invention peut être appliqué avant que le puits ne soit au stade de la production commerciale. Un bloc 34 désigne la première série de mesures du procédé selon l'invention, qui consiste comme il a été vu plus haut, en une série de diagraphies de production comportant notamment des mesures de débit de température, de densité et de température différentielle a différents niveaux de profondeur du puits. Une fois les mesures obtenues, telles que représentées à la figure 2, les-résultats de celles-ci sont analysés afin de déterminer quelles sont les perforations non productives du puits et la nature des fluides qui s'écoulent des perforations productives. Cette analyse de résultats est désignée par la référence 35 à la figure 3, et peut éventuellement servir à établir un graphique tel que le graphique 16 représenté à la figure 2, permettant de préparer l'étape de tir non directif qui suit, et qui est représenté par le bloc référencé 36. L'étape de tir non directif en elle-même s'effectue en descendant dans le puits une série de charges creuses dépourvues de revêtement interne et reliée par un cordeau détonant comme les charges étant espacées en hauteur, de sorte qu'une fois la série de charges positionnée, chaque charge se trouve dans une zone comportant une perforation que l'on veut rendre productive, l'explosif constituant les charges étant de préférence un explosif exogène. Etant donné que les charges utilises ne produisent pas de jet susceptible de perforer le cuvelage, même si celles-ci ont un positionnement latéral imprécis, le cuvelage ne risque pas d'en être fracturé sur une grande longueur. Une fois que l'étape de tir non directif de charges déton,antes est effectuée, il est possible de remettre directement le puits en production commerciale ou d'effectuer une seconde série de mesures, permettant de contrôler l'efficacité du traitement appliqué au puits au moyen du procédé selon l'invention. Cette seconde série de mesures 37 est également effectuée sous forme de diagraphies de production, comme la première série de mesures (34). Une fois celle-ci achevée, on effectue à nouveau la mise en production 38 du puits de pétrole, en ayant sensiblement accru sa capacité de production. Le traitement du puits est terminé On peut également prévoir de ne rendre productives qu'un certain nombre de perforations, non productives et de réitérer le traitement du puits après un premier temps d'exploitation commerciale. Naturellement, l'invention n'est en rien limitée par les particularités qui Ont été spécifiées dans ce qui précède, ou par les détails du mode de réalisation particuliers choisis pour illustrer l'invention. Toutes sortes de variantes peuvent être apportées à la réalisation qui a été décrite à titre d'exemple, et à ses éléments constitutifs, sans sortir pour autant du cadre de l'invention. Cette dernière englobe ainsi tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leur combinaison. En particulier, le procédé de traitement selon l'invention s'applique tout aussi bien à des puits d'injection de fluide en vue d'une récupération assistée. Dans ce cas, on désigne par perforations non productives, des perforations ne produisant pas d'écoulement depuis le cuvelage vers une formation dans laquelle doit être injecté le fluide sous pression, c'est-à-dire les perforations n'acceptant pas le fluide, qu'il s'agisse par exemple de gaz ou d'eau. REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement de puits d'hydrocarbures liquides ou gazeux comportant des perforations préalablement réalisées dans des formations environnantes au moyen d'un tir directif caractérisé en ce qu'il consiste à effectuer au moins une première série de mesures permettant de localiser des perforations non productives parmi lesdites perforations, puis à effectuer une étape de tir non directif d'explosif détonant sélectivement dans au moins une zone du puits contenant au moins certaines desdites perforations non productives détectées, de manière à les rendre-productives 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit explosif détonant est conditionné sous forme de charges creuses dépourvues de revêtement intérieur. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite première série de mesures consiste à effectuer des diagraphies de production du puits donnant notamment des indications sur le débit du puits à différents niveaux et sur la nature des fluides s'écoulant de perforations productives 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la localisation des perforations non productives s'effectue en analysant les résultats de ladite perrière série de mesures, et en ce que l'on sélectionne sur la base de cette localisation certaines proportions à soumettre à ladite étape de tir non directif. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdites charges détonnantes sont placées sélectivement dans des zones contenant des perforations non productives propres à mettre le puits en liaison avec une formation contenant du pétrole. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il consiste à effectuer une fois l'étape de tir non directif réalisée, une seconde série de mesures indentiques à ladite première série de mesures, de manière à contrôler sélectivement l'efficacité de l'étape de tir non directif.