Brevet FR2672936A1 — publié le 19920821

La présente invention se rapporte à un procédé de contrôle du débit de production d'un puits pétrolier, et, plus particulièrement, à un tel procédé destiné à être utilisé sur un puits en production par injection de gaz provoquant l'allègement par bullage de la colonne d'huile. Pour certains puits pétroliers, le débit de production des hydrocarbures est faible, soit à cause de la faible pression régnant dans le champ pétrolier, soit à cause de la faible quantité de gaz associé aux hydrocarbures Afin d'assister l'écoulement des hydrocarbures le long de la colonne de production, on utilise, de manière classique, un procédé de production par injection de gaz qui provoque l'allègement de la colonne d'huile, procédé plus communément appelé "gas lift". Dans ce type de procédé, un gaz sous pression est injecté dans les hydrocarbures à travers une série d'entrées disposées le long de la colonne de production L'entrée du gaz est commandé par une vanne manuelle unique disposée en amont En général, le gaz utilisé est un hydrocarbure émanant du champ pétrolier L'injection de gaz fait baisser le poids des hydrocarbures et facilite ainsi leur remontée dans la colonne de production. Cependant, ce type de procédé ne permet pas un contrôle précis et instantané de l'écoulement des hydrocarbures dans la colonne de production et de ce fait présente certains inconvénients Par exemple, lors d'un démarrage de la production des hydrocarbures, l'absence de contrôle peut provoquer une mise en production trop brutale, ce qui peut mener à la création d'un bouchon liquide dans la colonne de production, ou à l'endommagement de la liaison couche-trou. La présente invention a donc pour objet un procédé de contrôle du débit de production d'un puits pétrolier qui permet de mieux maîtriser le démarrage de la production et l'écoulement subséquent des hydrocarbures. Pour ce faire, l'invention propose un procédé de contrôle du débit de production d'un puits pétrolier, puits qui comprend une colonne de production d'hydrocarbures menant à une tête de puits et muni d'au moins une vanne d'injection de gaz, la vanne étant en communication avec une source de gaz sous pression par l'intermédiaire d'une première vanne de commande qui permet de contrôler le débit de gaz vers l'intérieur de la colonne de production, le procédé étant caractérisé en ce que l'on contrôle, de plus, le débit instantané produit au moyen d'une deuxième vanne de commande, le contrôle réalisé par les deux vannes de commandes permettant de maîtriser l'écoulement des hydrocarbures dans la colonne de production. D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après faite en référence au dessin annexé sur lequel la figure unique est une vue schématique d'une installation pétrolière permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Sur la figure est représenté schématiquement un puits pétrolier 10 muni d'une colonne de production 12 De manière classique, la colonne de production 12 a une longueur d'environ 1000 à 3000 m Un packer 14 est disposé au fond de la colonne de production 12 Des vannes d'injection de gaz 16, éventuellement tarées, quatre dans l'exemple illustré, sont disposées à des intervalles optimisés le long de la colonne de production 12 Un gaz sous pression passe d'une source représentée schématiquement en 18, par un collecteur 20 et un conduit 22 muni d'une première vanne de commande 24 vers l'espace annulaire 26 défini entre la colonne de production 12 et la paroi 28 du puits 10 Dans l'exemple illustré, le gaz utilisé est du gaz naturel, séparé des hydrocarbures liquides, et recomprimé. L'espace annulaire 26 est rendu étanche par un ensemble tête de puits représenté généralement en 30 Quand la pression du gaz dans l'espace annulaire 26 dépasse celle des hydrocarbures dans la colonne de production 12, et que la vanne 16 est ouverte, le gaz entre dans la colonne et déplace les hydrocarbures vers l'ensemble tête de puits 30 Cet ensemble 30 comprend une sortie 32 en aval d'une vanne de sécurité 34 et une deuxième vanne de commande 36 La première et la deuxième vannes de commandes 24 et 36 sont des vannes pilotées La sortie 32 mène à un collecteur de production (non représenté) L'ensemble tête de puits est muni d'un capteur de température 38 et d'un capteur de pression 40 des hydrocarbures à la sortie du puits De plus, le conduit 22 comprend un capteur de pression 42, destiné à mesurer la pression régnant dans l'espace annulaire 26, et un débitmètre 44. De manière classique, on commande l'amenée du gaz sous pression en agissant sur la première vanne de commande 24 Selon l'invention, afin de mieux gérer l'écoulement des fluides dans la colonne de production 26, on agit également sur la deuxième vanne de commande 36 La commande des deux vannes de commande 24 et 36 est effectuée selon une séquence logique pré-programmée et paramétrable. Quatre sous-séquences qui peuvent être effectuées sur un puits de production seront maintenant décrites, à titre d'exemple. Décompression Afin de permettre une baisse progressive de la pression régnant en tête de puits, suite à une fermeture précédente du puits, la deuxième vanne de commande 36 est ouverte progressivement, la première vanne de commande 24 restant fermée La pression régnant en tête de puits est constamment mesurée par moyen du capteur 40 et conditionne la transition à l'étape suivante. Démarrage de la production du puits La deuxième vanne de commande 36 est partiellement ouverte à une position prédéterminée afin d'éviter un démarrage trop brusque qui pourrait endommager soit la liaison couchetrou soit les installations en aval Ensuite, la première vanne de commande 24 est progressivement ouverte afin de créer une montée en pression contrôlée du gaz dans l'espace annulaire 26 jusqu'à une pression prédéterminée Le débit de démarrage est maintenu pendant que des mesures de température et de pression des hydrocarbures sont effectuées35 en tête de la colonne de production 26 par les capteurs 38 et Le gaz passe progressivement par les vannes d'injection 16 vers l'intérieur de la colonne de production 26 entraînant le déplacement des hydrocarbures vers la surface La deuxième vanne de commande 36 est ensuite ouverte au-delà de sa position de démarrage afin d'augmenter la vitesse de production des hydrocarbures. Stabilisation Les conditions précédentes sont maintenues, tout en mesurant la pression et la température régnant en tête de la colonne de production 26 jusqu'à ce que les conditions dans le puits se stabilisent. Optimisation du réglage Cette opération a pour but d'optimiser la production des hydrocarbures tout en minimisant la quantité de gaz injectée Le débit de production est contrôlé de manière régulière afin de pouvoir fermer légèrement la deuxième vanne de commande 36 si ce débit devient trop important Si le débit de production est suffisant,la première vanne de commande 24 est fermée légèrement afin de réduire la consommation de gaz Pour un débit de production donné, on essaie, donc, d'ouvrir au maximum la deuxième vanne de commande 36 et de réduire au maximum l'ouverture de la première vanne de commande 24, tout en respectant les limites prédéfinies. Selon un autre aspect de la présente invention, le contrôle des vannes de commande pilotées 24 et 36 peut être effectué par un système automatique relié aux divers capteurs 38, 40, 42 et 44 Un tel système peut assurer une surveillance continue des diverses mesures et régler de manière continue les vannes de commandes 24 et 36 afin d'optimiser les conditions de production. REVENDICATIONS 1 Procédé de contrôle du débit de production d'un puits pétrolier, puits qui comprend une colonne ( 26) de production d'hydrocarbures menant à une tête de puits ( 30) et muni d'au moins une vanne d'injection de gaz ( 16), la vanne ( 16) étant en communication avec une source de gaz sous pression ( 18) par l'intermédiaire d'une première vanne de commande ( 24) qui permet de contrôler le débit de gaz vers l'intérieur de la colonne de production, le procédé étant caractérisé en ce que l'on contrôle, de plus, le débit instantané produit au moyen d'une deuxième vanne de commande ( 36), le contrôle réalisé par les deux vannes de commandes ( 24; 36) permettant de maîtriser l'écoulement des hydrocarbures dans la colonne de production. 2 Procédé de contrôle selon la revendication 1 caractérisé en ce que le contrôle des deux vannes de commande ( 24, 26) est fonction de mesures prisesà la tête du puits ( 30). 3 Procédé de contrôle selon la revendication 2 caractérisé en ce que les mesures prises sont des mesures de température et de pression. 4 Procédé de contrôle selon la revendication 3 caractérisé en ce que le contrôle des deux vannes de commande ( 24, 36) est également fonction de mesures de pression et de débit du gaz émanant de la source ( 18). Procédé de contrôle selon la revendication 4 caractérisé en ce que la première et la deuxième vannes ( 24, 36) sont des vannes pilotées, la commande des vannes étant effectuée de manière continue par un système de commande en fonction des mesures prises.