Brevet FR2676091A1 — publié le 19921106

L'invention concerne une méthode pour la mise en production stimulée d'une zone souterraine contenant un effluent et adjacente à une zone aquifère sous pression. La méthode selon l'invention s'applique particulièrement à la mise en production par un drain dévié d'une zone pétrolifère recélant des effluents pétroLiers denses et peu mobiles que L'on cherche à déplacer par injection dans la formation d'un fLuide chaud au moyen d'un autre drain dévié. On désigne par drain dévié, tout drain dont la partie traversant la formation mise en production est horizontale ou du moins très inclinée par rapport à la verticale. On sait que dans les gisements où existe initialement une frontière ou interface horizontale entre une zone productrice et une zone aquifère sous pression, il se produit lors du soutirage par un puits proche de celle-ci, une déformation de l'interface (effet de cône ou d'arête). Si La dépression dynamique créée par L'écouLement est suffisante, il peut se produire une percée de L'eau dans le drain producteur qui vient se mêler à l'effluent recherché. On est conduit de ce fait à éloigner le drain de production le plus possible de l'interface pour éviter un afflux d'eau. Par le brevet français FR 2 555 247 on connaît une méthode pour diminuer l'appel dans un drain qui canalise un effluent pétrolier, d'un autre fluide indésirable issu d'une zone adjacente sous L'effet du gradient de pression engendré par le soutirage. Ceci est réalisé en perçant dans la zone de production, un premier drain dévié et au moins un deuxième drain plus proche que le premier de l'interface avec la zone adjacente. Une partie du deuxième drain peut être sur l'interface ou même dans cette zone adjacente. On fait produire les deux drains et, de cette façon, le fluide indésirable appelé par le soutirage effectué dans le premier drain, est capté principalement par le deuxième drain. La percée du fluide indésirable dans te premier drain est ainsi grandement diminuée. Une des techniques utilisées pour assister la production d'effluents pétroLiers peu mobiles consiste essentiellement à injecter de la vapeur dans la formation pour accroître la mobilité des effluents immobilisés dans les pores. Différentes méthodes exploitant cette technique sont décrites par exemple dans les brevets US 4 733 724, 4 718 489, 4 641 709, 4 607 699, 4 574 884, 4 344 485 etc. Le balayage à la vapeur peut être réalisé par exemple entre deux drains latéralement décalés l'un par rapport à L'autre. Dans le brevet US 4 574 884 par exemple, est décrite une méthode comportant le forage de deux drains horizontaux sensiblement dans le même plan horizontal et latéralement décalés l'un par rapport à L'autre. Après avoir établi des voies de transmission ou communication de pression de fluide entre les deux puits, on crée (par combustion), de la vapeur dans Le premier drain de manière à balayer la formation et l'on collecte par L'autre drain les effluents déplacés. Le balayage à la vapeur peut encore s'effectuer entre deux drains décalés verticalement l'un par rapport à L'autre. Dans le brevet US 4 344 485 par exemple, est décrite une méthode de balayage d'une formation contenant des sables bitumineux par de la vapeur, qui comporte le forage de deux drains horizontaux sensiblement dans un même plan vertical et à une certaine distance l'un de L'autre et le drainage de la formation par gravité, assisté par de la vapeur injectée par le drain supérieur. Au préalable, une communication thermique est établie entre les deux drains par de la vapeur injectée à une pression suffisante pour provoquer une fracturation de la formation entre les deux drains. L'huile déplacée par le balayage à la vapeur, est collectée par le drain inférieur.Cette méthode vise à la récupération d'huiles immobiles. La méthode selon l'invention convient pour stimuler la production d'un effluent contenu dans une formation souterraine adjacente à une zone aquifère sous pression. Elle comporte en combinaison - le percement d'au moins un premier drain dévié dans la formation au voisinage de l'interface entre elle et ladite zone aquifère; - le percement d'au moins un deuxième drain dévié traversant ladite formation, le deuxième drain étant localisé par rapport au premier drain de façon à permettre un drainage de l'effluent par gravité;; - L'injection d'un fluide chaud dans la formation par le deuxième drain, à une pression supérieure à celle régnant dans la zone aquifère mais inférieure à la pression de fracturation des roches dans la formation, de manière à créer un volume de fluide chaud en expansion et un déplacement vers le premier drain par gravité des effluents rendus mobiles par action du fluide chaud; et - le soutirage de fluides hors de la formation par le premier drain avec un débit comparable au débit d'injection du fluide chaud, le déplacement de l'interface entre la formation et la zone aquifère intervenant pour un meilleur drainage des effluents fluidifiés par action du fluide chaud vers le premier drain. La méthode peut comporter en outre le percement d'au moins un troisième drain écarté latéralement par rapport au deuxième drain et le soutirage par celui-ci d'effluents de la formation déplacés par L'injection du fluide chaud. Le fluide chaud injecté dans la formation peut être de la vapeur d'eau par exemple ou bien un gaz. Le fluide chaud peut être injecté depuis la surface, ou bien encore produit in situ. Comme on le verra de façon plus détaillée dans la description ci-après, les effluents sont poussés par le fluide chaud vers la zone aquifère sous pression et arrêtés par elle, ce qui a pour effet - de réduire L'effet du cône d'eau du fait de leur viscosité; - de ramener vers le drain de soutirage une partie de ces effluents arrêtés par la zone aquifère au fur et à mesure de leur fluidification par le fluide chaud; et - de drainer des parties de la formation proches de la zone aquifère qui autrement, du fait de L'effet d'arête ou de cône qui se produit au soutirage, ne seraient pratiquement pas balayées par le fluide chaud. D'autres caractéristiques et avantages de la méthode selon l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description ci-après de modes de réalisation décrits à titre d'exemples non limitatifs, en se référant aux dessins annexés où - la Fig.1 montre la disposition d'un premier drain d'injection de vapeur et d'un deuxième drain de soutirage proche d'une zone aquifère sous-jacente; - la Fig.2 montre schématiquement une superposition d'une formation productrice et d'une zone aquifère; - les Fig.3A à 3E montrent le volume balayé par le fluide chaud à différents stades de développement; et - la Fig.4 montre en fonction du temps les variations de la production d'huile et de vapeur soutirées par le drain. Sur la Fig.1 est schématisée une zone A recélant des effluents pétroliers, qui se trouve au-dessus d'une zone aquifère B et sous des couches imperméables C constituant le toit du réservoir. La formation A contient des effluents suffisamment visqueux pour nécessiter une stimulation par injection d'un fluide chaud. A cet effet un premier drain de production ou de soutirage 1 est percé au travers de la formation mise en production au voisinage de l'interface I entre elle et la zone aquifère. Ce drain 1 est horizontal dans sa partie qui traverse la zone mise en production ou au moins fortement dévié par rapport à la verticale. Vers le toit C de la formation, est percé un deuxième drain 2 horizontal au moyen duquel un fluide chaud va être injecté dans la formation. La position du deuxième drain par rapport au premier est choisie de façon que les effluents rendus mobiles par action du fluide chaud se déplacent par gravité vers le drain de soutirage 1. Le deuxième drain 2 est foré par exemple sensiblement dans le plan vertical contenant le premier drain 1. La méthode selon l'invention comporte suivant un procédé connu en soi L'injection dans la formation d'un fluide chaud susceptible de fluidifier les effluents immobiles ou peu mobiles qui y sont retenus. Ce fluide chaud est par exemple de la vapeur injectée depuis une installation en surface ou bien encore il est produit dans la formation par une combustion in situ. On règle la pression d'injection de manière à rester au-dessous de la pression de fracturation des roches dans la formation. - Il se forme un volume de vapeur 3 qui s'étend progressivement (Fig.3A) en déplaçant vers le bas des effluents de la formation qui sont arrêtés en atteignant l'interface I de la formation avec la zone aquifère. - On commence à soutirer par le premier drain 1. La production soutirée par ce premier drain est constituée d'un mélange d'eau et d'effluents dans des proportions qui varient en fonction du temps. Au début la proportion d'effluents est relativement faible et elle va en croissant. Les effluents produits sont ceux déplacés par l'extension croissante du volume de vapeur. L'eau qui occupe initialement dans le mélange produit une forte proportion, provient de la zone aquifère et elle atteint le drain par effet de cône. La couche d'effluents arrêtée par l'interface, du fait de sa viscosité, a pour effet de diminuer l'amplitude du cône d'eau qui se forme et donc la quantité d'eau produite. - Le volume de ta vapeur injectée augmentant, celle-ci finit par atteindre le drain 1 (Fig.3B). On observe alors que la proportion de vapeur dans le mélange produit croit pendant un certain temps. - La production d'effluents pétroliers déplacés Q atteint sa va leur maximale sensiblement au moment de la percée (Tv sur La Fig.4)) de la vapeur dans le drain 1 et elle tend à décroître . Une partie des effluents produits dans cette phase provient de la zone du réservoir aux abords du drain 1 qui a tendance à se désaturer progressivement et aussi de la couche d'effluents à l'interface I fluidifiée sous L'effet du fluide chaud et canalisée vers le drain producteur par le cône d'eau. - Le volume du réservoir balayé par la vapeur tend à s'élargir progressivement (Fig.3C, 3D) en s'éloignant du drain producteur 1 ce qui augmente latéralement la zone d'action de ta vapeur et donc la quantité d'effluents susceptible d'être récupérée par gravité. On observe une diminution progressive du débit de vapeur produite Q (Fig.4). Le débit d'effluents décroît tandis que la proportion d'eau augmente dans le mélange soutiré. On observe que la pression dans le drain de production varie peu durant toute la durée de la production stimulée quand on impose les débits d'injection de vapeur et de soutirage. La zone aquifère constitue une limite où vient s'accumuler une certaine partie des effluents déplacés par L'extension progressive du volume de fluide injecté. Par la pression permanente qu'elle exerce, elle joue un rôle de régulation dans la position de l'interface I aux abords du drain 1 et permet la canalisation latérale vers celui-ci d'une partie des effluents déplacés par la vapeur ainsi que des effluents arrêtés par la zone aquifère. Le volume d'effluents déplacé est lié bien évidemment au volume de vapeur injecté. Par un choix judicieux de la pression et du volume de vapeur injecté, on peut optimiser la production d'effluents balayés en fonction du coût de la stimulation effectuée. On ne sortirait pas du cadre de l'invention naturellement en remplaçant la vapeur par tout autre fluide chaud injecté depuis la surface généré au fond du drain ou produit in situ. De la même façon, on ne sortirait pas du cadre de l'invention en appliquant la méthode à une autre configuration de drains incluant plusieurs drains d'injection et plusieurs drains de soutirage disposés par rapport aux premiers pour obtenir un balayage de la zone productrice par gravité. On ne sortirait pas non plus du cadre de l'invention en combinant la méthode de drainage par gravité selon l'invention avec une méthode connue de balayage latéral d'une formation avec un ou plusieurs drains collecteurs 3 (Fig. 2) latéralement déca lés par rapport à un ou plusieurs drains d'injection 2 de fluide chaud. REVENDICATIONS 1) Méthode pour stimuler la production d'un effluent mobile contenu dans une formation souterraine (A) adjacente à une zone aquifère sous pression (B) comportant : - l'utilisation d'au moins un premier drain dévié (1) dans la formation (A) au voisinage de l'interface entre les effluents et L'eau de ladite zone aquifère; - l'utilisation d'au moins un deuxième drain dévié (2) traversant ladite formation (A) pour injecter dans celle-ci un fluide chaud, le deuxième drain étant localisé par rapport au premier drain de façon à permettre un drainage par gravité des effluents déplacés;; - L'injection d'un fluide chaud dans la formation par le deuxième drain, à une pression supérieure à celle régnant dans la zone aquifère (B) mais inférieure à la pression de fracturation des roches dans la formation, de manière à créer un volume de fluide chaud en expansion et un déplacement par gravité vers le premier drain des effluents rendus mobiles par action du fluide chaud; et - le soutirage de fluides hors de la formation par le premier drain avec un débit comparable au débit d'injection de fluide chaud, le déplacement de l'interface entre la formation et la zone aquifère intervenant pour un meilleur drainage des effluents fluidifiés par action du fluide chaud vers ledit premier drain. 2) Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre le percement d'au moins un troisième drain (3) écarté latéralement par rapport au deuxième drain et le soutirage également par celui-ci d'effluents de ta formation déplacés par L'injection du fluide chaud. 3) Méthode selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le fluide chaud injecté dans la formation est de la vapeur d'eau. 4) Méthode selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le fluide chaud injecté dans la formation est un gaz chaud. 5) Méthode selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que l'on injecte le fluide chaud depuis la surface. 6) Méthode selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que l'on produit le fluide chaud in situ. 7) Méthode selon la revendication 6, caractérisée en ce que le fluide chaud est obtenu par une combustion in situ.