Brevet FR2940346A1 — publié le 20100625

PROCEDE DE CHAUFFAGE D'UN RESERVOIR D'HYDROCARBURES Il est proposé un procédé de chauffage d'un réservoir d'hydrocarbures en vue de leur extraction. Le réservoir comporte en particulier des huiles lourdes, c'est-à- dire peu ou pas mobiles. On différentie plusieurs procédés thermiques de récupération assistée. Par exemple le procédé Huff and Puff, appelé également CSS (� Cyclic Steam Soaking � en anglais) décrit dans la demande US41 16275, est un procédé de récupération assistée par injection cyclique de vapeur. Ce procédé utilise un seul puits et consiste en trois étapes, répétées plusieurs fois à la suite : la vapeur est d'abord injectée par un puits (quelques semaines typiquement). Suit une période de quelques jours de marinage (ou soaking) pendant laquelle la vapeur condense et cède sa chaleur au réservoir. Vient ensuite la période de production par le même puits (de quelques semaines à quelques mois). Les puits sont équipés d'une pompe de fond pour évacuer la production. Des procédés de récupération par drainage gravitaire ont également été proposés, par exemple le SAGD (Steam Assisted Gravity Drainage). Le procédé SAGD consiste à forer 2 puits horizontaux parallèles, à environ cinq mètres l'un en dessous de l'autre. De la vapeur est injectée en continu par le puits supérieur. La vapeur injectée réchauffe la formation. Si la perméabilité est suffisante, le bitume fluidifié et l'eau due à la condensation de la vapeur s'écoulent par gravité jusqu'au puits inférieur. La zone drainée forme � une chambre de vapeur � qui s'étend au fur et à mesure de l'extraction du bitume. L'huile produite est alors remplacée, dans la formation, par la vapeur d'eau injectée. Les procédés de récupération par injection d'un fluide chaud comprennent une première étape qui consiste à faire circuler de la vapeur dans les puits, de façon à réchauffer le réservoir autour des puits. Au cours de cette phase de circulation, la vapeur injectée se condense sur les parois intérieures du puits, qui sont initialement froides. En se condensant, la vapeur libère sa chaleur latente et ainsi réchauffe les parois intérieures du puits. Par conduction, la chaleur est alors transmise à la partie de la formation située à proximité immédiate des puits. Un bon déroulement de la phase de circulation est nécessaire pour réchauffer de façon homogène le réservoir, et ainsi permettre ultérieurement une production optimale d'hydrocarbures. Il est par exemple nécessaire, pour des raisons de sécurité, de maintenir une pression de fonds inférieure à une valeur limite, qui peut être par exemple la pression de fracturation. La pression de fracturation est propre à chaque gisement et peut varier typiquement de 10 à 150 bars. Il est également souhaitable de limiter la production d'hydrocarbures pendant la phase de circulation. En effet, les R \Brevets \27300\27391 SNP-SAGD \27391--081219-demande FR doc - 19/12/08 - 12.12 - 1/19 hydrocarbures seraient alors produits mélangés avec les condensats, c'est-à-dire sous forme d'émulsion, ce qui est nuisible pour l'installation. Dans le cas où l'installation comprend plusieurs puits horizontaux (cas d'une configuration de type SAGD), il est de plus nécessaire d'éviter la création de chemins préférentiels entre les puits. Enfin la phase de circulation doit être relativement courte, pour permettre aux opérateurs d'accéder rapidement à la phase de production. De plus, au fur et à mesure du déroulement de la phase de circulation, les contraintes évoluent, notamment la contrainte sur la pression de fonds. La pression de fonds dépend du réservoir, du poids de la colonne de liquide dans le puits, et de la pression d'injection de vapeur. Au début de la phase de circulation, la vapeur injectée a tendance à condenser sur les parois des tubages : le tubage d'extraction est ainsi partiellement rempli d'un condensat liquide. La pression de fond dépendant du poids de la colonne de liquide dans le puits, on a au début de la phase de circulation, une contrainte sur la pression de fond élevée : une faible augmentation de la pression d'injection de vapeur permet d'atteindre la pression de fracturation. Quand la vapeur circule dans le tubage d'injection et d'extraction uniquement sous forme gazeuse, la pression de fonds diminue pour une même pression de vapeur injectée. Il est alors possible d'augmenter la pression d'injection de vapeur, sans risquer d'atteindre la pression de fracturation. Le contrôle de la phase de circulation est divulguée dans plusieurs demandes. Le procédé divulgué dans la demande US 5 931 230 est de type Huff and Puff avec un puits équipé d'un tubage long et d'un tubage court. De la vapeur est circulée entre le tubage long et le tubage court. Une fois le puits en place, les hydrocarbures sont chauffés par la circulation continue de la vapeur jusque dans la partie horizontale du puits à une pression inférieure à la pression de fracturation. Pendant que la vapeur est circulée, la pression d'injection de vapeur et le débit de circulation de vapeur (et ainsi, la pression de fond de puits) peuvent être contrôlés par des duses ajustables situées en surface sur le tubage d'injection. Toutefois. ce document est silencieux sur la manière dont le contrôle est réalisé. Le document US 7 147 057 décrit un procédé de récupération, comprenant 2 puits en partie horizontaux, disposés l'un au dessus de l'autre, et dans lequel la circulation de vapeur se fait principalement en circuit fermé dans le puits supérieur. Ce circuit est constitué d'un conduit en boucle, avec une entrée et une sortie en tête de puits. La circulation de vapeur dans le puits se fait via ce conduit. De la vapeur est injectée dans le puits supérieur au niveau de l'entrée du conduit. Au contact des parois froides du conduit, la vapeur d'eau se condense et transmet sa chaleur latente au conduit, qui est ainsi réchauffé. Un autre conduit est prévu au niveau du puits inférieur, dans lequel sont récupérés les condensats d'hydrocarbures. Des vannes R \Breiets'27300\27391 SNP-S AGD'2 73 91--03 1 2 19-demande FR doc - 19/12/08 - 12 12 - 2/19 sont prévues sur le système de circulation, de façon à, dans certaines conditions, faire passer la vapeur dans la formation de façon à générer une chambre de vapeur. Lors d'une première étape, qui correspond à la phase de circulation, les vannes sont fermées et le système fonctionne en circuit fermé, La circulation de la vapeur est poursuivie jusqu'à ce que ce que la température du puits soit au moins égale à une température déterminée, par exemple la température d'ébullition de l'eau, ce qui correspond à une circulation sous forme de vapeur tout au long du circuit, sans condensation de la vapeur sur les parois. A partir de ce moment, les valves prévues sur le dispositif de circulation sont 10 ouvertes, et la vapeur peut alors passer dans la formation. L'ouverture des vannes peut être déclenchée par la température de la vapeur. Ce dispositif permet donc de contrôler la quantité de vapeur pénétrant dans la formation. Il nécessite cependant un tubage particulier, c'est-à-dire avec des vannes permettant de contrôler l'injection de vapeur dans la formation. Le dispositif décrit 15 dans la demande US 7 147 057 est un dispositif complexe, qui va impliquer des opérations de maintenance en fond de puits, et un arrêt de la production pour assurer ces opérations de maintenance. Pour les procédés de récupération par injection d'un fluide chaud, il y a donc un besoin pour un contrôle plus précis de l'injection de la vapeur dans le puits, tout 20 au long de la phase de circulation en optimisant le débit d'injection de vapeur tout au long de la phase de circulation tout en assurant un déroulement sécurisé de la phase de circulation de vapeur. Pour cela, il est proposé un procédé de chauffage d'un réservoir d'hydrocarbures comprenant : 25 - la fourniture d'une installation comprenant : - un premier puits équipé d'un tubage d'injection muni d'une duse ajustable et d'un tubage d'extraction muni d'une duse ajustable, - un ensemble de capteurs, destinés à mesurer des grandeurs physiques, - un automate permettant de commander et contrôler le fonctionnement 30 de l'installation ; - la circulation de vapeur d'un tubage à l'autre ; - le contrôle du débit d'injection de vapeur en fonction d'une valeur cible ; - le maintien d'un ensemble de grandeurs physiques dans une plage de valeurs prédéterminée par action continue de l'automate sur la duse du tubage d'injection, et 35 sur la duse du tubage d'extraction. Selon une autre particularité, si les grandeurs physiques sortent des plages de valeurs définies pour chacune de ces grandeurs physiques, l'automate provoque un arrêt de l'installation. R \Bresets27300A27391 SIVRS'GD`2739I--081 219-demande FR do, - 19/12/08 - 12 12 - 3/19 Selon une autre particularité, les grandeurs physiques sont choisies dans le groupe comprenant la pression en fonds de puits, le débit de vapeur, mesuré sur le tubage d'injection, le débit de vapeur, mesuré par un capteur sur le tubage d'extraction, la pression de vapeur, la température au niveau du tubage d'injection, la température au niveau du tubage d'extraction, la différence de ces températures. Selon une autre particularité, la pression de fond est mesurée par un capteur ou calculée à partir de mesures réalisées en surface. Selon une autre particularité, la pression en fond de puits est inférieure à la pression de fracture du réservoir. Selon une autre particularité, le procédé comprend une étape de mise en vapeur au cours de laquelle les grandeurs physiques sont notamment : - le débit d'extraction de fluide, qui est maintenu au dessus d'une valeur prédéterminée ; - la pression de fond, qui est maintenue au dessous d'une valeur critique. Selon une autre particularité, l'automate agit de façon continue sur la duse du tubage d'injection de façon à atteindre une pression cible, sans que la pression fonds de puits dépasse la valeur prédéterminée, et sans que le débit d'injection de vapeur mesuré au niveau du tubage d'injection soit supérieur à la valeur critique. Selon une autre particularité, au cours de l'étape de mise en vapeur, un gaz d'évacuation de l'eau condensée est en outre circulé dans le puits autour des tubages. Selon une autre particularité, l'eau condensée est pompée. Selon une autre particularité, le procédé comprend une étape de création d'une chambre de chaleur, au cours de laquelle les grandeurs physiques sont notamment : - la pression mesurée au niveau du tubage d'extraction, qui est maintenue au 25 dessus d'une valeur prédéterminée ; - la pression de fond, qui est maintenue au dessous d'une valeur critique. Selon une autre particularité, l'automate calcule en outre la différence entre la pression mesurée au niveau du tubage d'injection et la pression mesurée au niveau du tubage d'extraction, et maintient cette différence au dessus d'un seuil prédéterminé 30 par action continue sur la duse du tubage d'injection et sur la duse du tubage d'extraction. Selon une autre particularité, l'automate calcule en outre la différence entre le débit de fluide mesuré au niveau du tubage d'injection et le débit de fluide mesuré au niveau du tubage d'extraction, et maintient cette différence au dessus d'un seuil 35 prédéterminé par action continue sur la duse du tubage d'injection et sur la duse du tubage d'extraction. Selon une autre particularité, les deux tubages sont parallèles ou concentriques. R 1Brevets`27300A27i91 SVP-S'GDl27391--081219-demande FR doc - 19/12/08 - 12 12-7/19 Selon une autre particularité, la vapeur est circulée du tubage le plus long vers le tubage le plus court. Selon une autre particularité, le procédé comprend en outre : - la fourniture d'un deuxième puits comprenant un tubage d'injection avec une duse de contrôle et un tubage d'extraction avec une cluse de contrôle, le tubage d'injection étant plus long que le tubage d'extraction et le deuxième puits étant situé sous le premier puits dans le réservoir ; - le calcul par l'automate de la différence de pression entre le premier puits et le deuxième puits ; - le maintien de cette différence entre un seuil minimum et un seuil maximum par action continue de l'automate sur les duses des tubages d'injection, et sur les duses des tubages d'extraction des puits. Selon une autre particularité, le procédé comprend une étape de surveillance de la réalisation d'au moins un critère parmi un critère d'atteinte d'un volume prédéterminé de vapeur injectée, un critère de durée d'injection de vapeur, un critère de pression en fond de puits, un critère de température, un critère d'atteinte d'un certain débit de liquide dans le tubage d'extraction du deuxième puits, un critère d'atteinte d'une différence de température entre les deux tubages de chaque puits, un critère de teneur en eau dans le liquide produit. Selon une autre particularité, l'automate calcule au moins une grandeur parmi le volume total de vapeur injectée au niveau du tubage d'injection, la différence de température entre le tubage d'injection et le tubage d'extraction et la durée d'injection depuis le démarrage de la phase de circulation, à partir des mesures faites par les capteurs, et vérifie que cette / ces grandeurs atteignent une valeur cible prédéterminée, auquel cas l'automate envoie un signal en vue du déclenchement d'un test d'injectivité. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit des modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemple uniquement et en références aux dessins qui montrent : - Figure 1, une vue schématique d'une installation de production d'hydrocarbures ; - Figure 2, une vue schématique d'une installation de production d'hydrocarbures, avec deux tubages concentriques. Il est proposé un procédé de chauffage d'un réservoir d'hydrocarbures. Le 35 procédé comprend la fourniture d'une installation comprenant : - un premier puits équipé d'un tubage d'injection muni d'une duse ajustable et d'un tubage d'extraction muni d'une duse ajustable, R VBrevets^7100\27391 SNP-S ',G[)\27391--081219-demande FR do, - 19/12/08 - 12 12 - S/19 - un ensemble de capteurs, destinés à mesurer des grandeurs physiques, comme par exemple la pression ou la température, - un automate permettant de commander et contrôler le fonctionnement de l'installation. L'automatisation permet de gérer plus de paramètres. Le procédé comprend en outre la circulation de vapeur d'un tubage à l'autre et le contrôle du débit d'injection de vapeur. L'automate optimise le débit d'injection de vapeur en fonction d'une valeur cible de débit d'injection, tout en veillant en temps réel à ce qu'un ensemble de grandeurs physiques, mesurées par des capteurs, ou calculées à partir de mesures faites par des capteurs, se trouvent dans une plage de valeurs prédéterminée, ce qui assure la sécurité du déroulement de la phase de circulation. Pour cela, l'automate agit de façon continue à la fois sur la duse prévue sur le tubage d'injection, et sur la duse prévue sur le tubage d'extraction. Si les plages de valeurs définies pour chacune de ces grandeurs physiques ne peuvent pas être respectées, l'automate provoquera un arrêt de l'installation. Un tel évènement peut par exemple se produire si la quantité de vapeur disponible dans l'installation n'est pas suffisante pour assurer un débit de vapeur minimum. Les grandeurs physiques surveillées sont notamment : - la pression en fond de puits, qui est de préférence inférieure à un seuil critique. Ce contrôle est réalisé tout au long de la phase de circulation. La pression de fond doit être inférieure à un seuil critique telle que la pression de fracturation ou la pression d'esquiche (� squeeze pressure � en anglais) pour éviter le retour de matière dans le tubage ; - une variation de pression plus rapide qu'habituellement (pente). Cette 25 variation peut être en augmentation ou diminution ; - la pression de vapeur sur le tubage d'extraction, mesurée en amont de la duse d'extraction. Cette pression est de préférence supérieure à un seuil critique, de façon à notamment contrôler la production d'huile pendant la phase de circulation. Egalement, la pression en tête de tubage d'extraction est de préférence supérieure à 30 une pression de seuil définie par une pression en aval de la duse pour éviter la rentrée de matière dans le tubage d'extraction ; - le débit de vapeur, mesuré par un capteur sur le tubage d'injection, qui doit se trouver au-dessus d'un seuil minimum, notamment de façon à éviter le givrage des installations. Pour s'affranchir de cette limitation, des additifs peuvent être ajoutés à 35 la vapeur injectée de façon à abaisser ce seuil minimum ; - le débit de vapeur, mesuré par un capteur sur le tubage d'extraction. Ce contrôle permet notamment d'éviter le givrage des installations. Pour s'affranchir de R 'dBrevets'27300A2739 SVP-SkGD'2779 1--08 1 2 1 9-demande FR do. - 19/12/08- 12 12-6/19 cette limitation, des additifs peuvent être ajoutés à la vapeur injectée de façon à abaisser ce seuil minimum ; - la température au niveau du tubage d'injection ; - la température au niveau du tubage d'extraction. De même, l'automate peut calculer certaines valeurs à partir des grandeurs physiques mesurées par les capteurs, et vérifier qu'elles se trouvent dans une plage de valeurs prédéterminées. Ainsi, l'automate calcule en permanence la différence entre le débit de fluide injecté au niveau du tubage d'injection, le fluide étant injecté sous forme de vapeur, et le débit de fluides récupérés au niveau du tubage d'extraction, et vérifie que cette différence se situe au-dessous d'un seuil critique. Si le seuil critique est dépassé, ce qui peut indiquer une perte de vapeur dans le réservoir, l'automate provoquera un arrêt de l'installation. Ce contrôle est mis en oeuvre particulièrement pendant la deuxième étape de la phase de circulation. De même, l'automate calcule en permanence le volume total de vapeur injecté dans le tubage d'injection depuis le démarrage de la circulation de vapeur, et vérifie que cette grandeur physique est inférieure à une valeur prédéterminée. Ce contrôle est mis en oeuvre particulièrement pour le déclenchement du test d'injectivité. De plus, dans le cas où le puits n'est pas équipé d'un capteur de pression en fond de puits, l'automate calcule en permanence la pression en fond de puits en fonction de la pression mesurée au niveau du tubage d'injection. On parle de � capteur virtuel �. De même, l'automate calcule en permanence la vitesse d'évolution de la pression au niveau du tubage d'injection, et vérifie que cette vitesse n'est pas au-delà d'un seuil prédéterminé. Ceci permet de contrôler l'évolution de la pression en fond de puits. De même, l'automate calcule en permanence la différence de température entre le tubage d'injection et le tubage d'extraction. Ceci est également un bon indicateur de la perte de vapeur dans le réservoir. Ce contrôle est avantageux pour déclencher le test d'injectivité. De même, l'automate calcule en permanence la différence de pression entre la 30 pression mesurée au niveau du tubage d'injection et la pression mesurée au niveau du tubage d'extraction. Dans un mode de réalisation particulier faisant intervenir un puits supérieur et un puits inférieur, les grandeurs physiques à partir desquelles l'automate calcule certaines valeurs et vérifie qu'elles se trouvent dans une plage prédéterminée peuvent 35 provenir de deux puits différents. Par exemple, l'automate pourra en outre calculer en permanence la différence de pression de fond entre le puits supérieur et le puits inférieur. R \Brevets',27300\2739 I SNP-S kGD\27 7 9 1--08 1 2 1 9-demande FR do. - 19/12/08 - 12 12 - 7/19 La figure 1 montre un réservoir 10 avec un puits 12. Le réservoir 10 souterrain contient des hydrocarbures très visqueux. Un forage comporte deux parties, à savoir une partie 14 sensiblement verticale et une partie 16 sensiblement horizontale. Un tel forage permet un forage du sol pour atteindre le réservoir en profondeur ainsi qu'une extension au sein de ce réservoir. Un coude permet la jonction des parties 14 et 16. Le forage comporte un habillage continu sur la partie 14 sensiblement verticale. L'habillage de la partie 16 sensiblement horizontale est discontinu en ce sens que l'habillage comporte des perforations autorisant le passage de vapeur vers le réservoir et le passage d'hydrocarbure vers l'intérieur du puits. Le puits 12 comporte en outre un tubage d'injection 18 et un tubage d'extraction 20. La géométrie des tubages peut varier. Selon l'exemple de la figure 1, le tubage d'injection 18 s'étend depuis la surface jusqu'au fond du puits ; le tubage d'extraction 20 s'étend depuis la surface jusqu'aux environs du coude de jonction des parties 14 et 16. Le tubage d'extraction 20 est plus court que le tubage d'injection 18. De préférence, la vapeur est injectée dans le tubage d'injection 18. En effet, la perte de charge pour injecter de la vapeur jusqu'au fond du puits 12 est moins importante que si la vapeur était injectée par le tubage d'extraction 20. De préférence, le tubage d'extraction 20 permet l'extraction de fluide du type vapeur, eau condensée, condensats d'hydrocarbures, et un mélange de ceux-ci. En effet, la perte de charge pour extraire le fluide par le biais du tubage 20 plus court est moins importante que si le fluide était extrait par le tubage 18. Du fait de la différence de longueur des tubages 18 et 20, la circulation de la vapeur se fait en partie dans l'espace annulaire entourant les tubages, et ce, de façon ouverte. Les tubages d'injection 18 et d'extraction 20 peuvent être concentriques. Ceci est visible sur la figure 2. Par exemple, le tubage d'injection 20 est dans le tubage d'extraction 18. Le tubage d'injection 20 s'étend au-delà du tubage d'extraction 18 et permet l'injection de fluide en fond de puits. Sur les figures, des duses 22, 24 permettent le contrôle du débit des tubages 18 et 20. Une cluse 22 d'injection permet le contrôle du débit d'injection dans le tubage d'injection 18. Une duse 24 d'extraction permet le contrôle du débit en sortie du tubage d'extraction 20. Les duses 22 et 24 sont un orifice calibré permettant de régler le débit du puits. Les duses 22 et 24 sont à ouverture réglable, ce qui permet de régler précisément le débit dans les tubages 18, 20. L'ouverture réglable des duses permet d'augmenter ou réduire le degré d'ouverture ce qui permet une commande continue des duses. Ainsi, plutôt que d'ouvrir les duses palier par palier, de manière séquentielle, les duses sont contrôlées en permanence en ouverture ou fermeture selon la réaction du puits. Ceci permet de contrôler et in fine d'accélérer la phase de circulation de vapeur. R \Breve[s\27300\2739 I SNP-SAGD'',2 739 1--03 1 2_ 19-demande FR dm; - 19/1:/08 - 12 12 - 8/19 La figure 1 montre un deuxième puits 112 comportant les mêmes caractéristiques. Les caractéristiques du puits 1 12 qui sont les mêmes que celles du puits 12 portent la même référence augmentée de 100. Ainsi, le puits 112 comporte une partie 114 sensiblement verticale et une partie 116 sensiblement horizontale. Une jonction en forme de coude rejoint les deux parties. Un tubage d'injection 118 et un tubage d'extraction 120 s'étendent dans le deuxième puits 112. Le tubage d'injection 118 est plus long que le tubage d'extraction 120. Le tubage d'injection 118 s'étend jusqu'au fond du deuxième puits 112. Le tubage d'extraction 120 plus court s'étend jusqu'au coude. Des duses 122 et 124 permet le contrôle du débit des tubages 118 et 120, respectivement. Les mêmes remarques que précédemment s'appliquent. Le deuxième puits 112 est situé plus bas dans le réservoir que le premier puits 12. Les puits 12 et 112 sont distants d'environ 5 à 8 mètres. Un capteur 28 de pression du tubage d'injection 18 peut être disposé en surface ; ce capteur 28 est par exemple disposé en tête de tubage 18 en aval de la duse 22. Un capteur 128 de pression peut aussi être disposé de la même manière sur le tubage d'injection 118 du deuxième puits 112. Un capteur 30 de pression du tubage d'extraction 20 peut être disposé en surface ; ce capteur 30 est par exemple disposé en tète de tubage 20 en aval de la duse 24. Un capteur 130 de pression peut aussi être disposé de la même manière sur le tubage d'extraction 130 du deuxième puits 112. Pour mesurer la pression de fond du ou des puits 12, 112, un capteur de pression de fond peut être disposé en fond du ou des puits. Alternativement, en l'absence de capteur un capteur virtuel pourra être utilisé. Il s'agit d'un algorithme qui en fonction de la géométrie du puits et des propriétés physico-chimiques du réservoir permettra de calculer la pression en fond de puits à partir de la pression en surface, mesurée au niveau du tubage d'injection. La pression de fond dépend du réservoir et du poids de la colonne de liquide dans le puits. On peut aussi envisager que le puits soit équipé d'un ensemble de capteurs de pression de fond, situés tout au long du drain. On peut ainsi obtenir un gradient de pression le long du puits. Ceci permet de connaître plus précisément le comportement de la pression. Par ailleurs, ceci permet de continuer à obtenir des valeurs de la pression quand bien même l'un des capteurs soit défectueux. Un débitmètre pour mesurer la vapeur injectée et recueillie peut être disposé également en surface sur chacun des tubages d'injection 18 et d'extraction 20 du premier puits 12. Il en va de même sur chacun des tubages d'injection 118 et d'extraction 120 du deuxième puits 112, le cas échéant. En absence de débitmètre, il pourra être utilisé un algorithme pour calculer le débit de vapeur injectée dans R \Brevets\27300\27191 SYRSAGD`2739I--081 219-demande FR doc - 19/12/08 - 12 12 - 9/19 chaque tubage 18, 20, 118, 120 en fonction de la pression mesurée et de la géométrie du tubage. L'installation est pourvue d'un automate 11 permettant de commander et contrôler le fonctionnement de l'installation. Notamment, l'automate 11 est relié aux différents éléments de l'installation. Par exemple, l'automate I l peut envoyer des signaux vers les duses et recevoir des signaux des capteurs. Pour plus de clarté, la liaison entre l'automate et les différents éléments de la figure 1 est schématisée par une flèche 13. L'automate comprend en outre un certain nombre de valeurs paramétrées par 10 l'ingénieur, en fonction de ses connaissances du réservoir. Ces valeurs sont par exemple : la valeur cible de débit d'injection de vapeur, la valeur limite de pression de fond, - l'écart maximal de température entre le tubage d'injection et le tubage 15 d'extraction, le débit minimum de vapeur mesuré au niveau du tubage d'injection, le débit minimum de fluide mesuré au niveau du tubage d'extraction, - la valeur limite minimale de pression d'extraction, - l'écart minimum entre la pression d'injection et la pression d'extraction, 20 - l'écart maximum entre le débit de vapeur (transformé en équivalent eau) mesuré au niveau du tubage d'injection et le débit de fluide (transformé en équivalent eau) mesuré au niveau du tubage d'extraction, - l'écart de température cible entre le tubage d'injection et le tubage d'extraction (utilisé pour le déclenchement du test d'injectivité), 25 une valeur maximale de débit cumulé d'injection de vapeur (utilisé pour le déclenchement du test d'injectivité), une durée maximale d'injection de vapeur, - des valeurs cibles de pression et de température mesurées en fond de puits dans le cas où le puits est équipé de capteurs susceptibles de fournir ce type 30 de mesure, une valeur cible de débit de fluide, mesurée au niveau du tubage d'extraction du puits producteur. Si les plages de valeurs définies pour chacune des grandeurs physiques ne peuvent pas être respectées, l'automate provoquera un arrêt de l'installation. Il peut 35 être prévu que si une ou plusieurs conditions contrôlées ou surveillées sont défaillantes de façon répétée, l'installation passera en état d'arrêt verrouillé au bout d'un certain nombre d'essais. Ceci contribue à sécuriser l'installation. On peut prévoir un nombre limite de défauts, l'atteinte de ce nombre provoquant un arrêt R \Brevets'. 27300\27391 SVP-SAGD'Q7391ù081219-demande FR doc - 19/12/08 - 12 12 - 10/19 verrouillé du système. Dans ce cas, l'automate actionne la fermeture des duses d'injection 22, 122. Une action de déverrouillage doit être réalisée par un opérateur habilité pour autoriser l'automate à réinitialiser la séquence de démarrage. En variante, l'automate peut provoquer un arrêt simple de l'installation. Trois étapes qui peuvent être effectuées sur l'installation de production d'hydrocarbures vont maintenant être décrites à titre d'exemple. Etape de mise en vapeur du puits. 10 Au cours de cette étape, de la vapeur est injectée dans le ou les puits 12, 112. Les parois du ou des tubages étant froids, la vapeur injectée a tendance à condenser. Au début de cette étape, la condensation est quasi-totale, et on récupère en sortie de l'eau condensée. La libération de la chaleur latente lors de la condensation de la vapeur d'eau réchauffe les parois des tubages. La chaleur est ensuite transmise à la 15 formation d'hydrocarbures essentiellement par conduction. Au cours de cette étape. le risque de fracturation est très élevé. En effet, le poids de la colonne liquide (eau condensée et /ou liquide de lavage - � flushing � en anglais - utilisé lors d'une étape préalable pour chasser le fluide de forage) augmentant la pression en fond de puits, une augmentation du débit d'injection de vapeur provoque un risque élevé de 20 dépasser la pression de fond limite. Au cours de l'étape de mise en vapeur, un additif peut être ajouté à la vapeur. Ceci permet d'accélérer le processus, d'éviter le colmatage du puits ou d'éviter le dépôt de particules sur les tubages. Au cours de cette étape de mise en vapeur, l'automate agit de façon continue 25 sur la duse 22 du tubage d'injection 18 de façon à atteindre un débit d'injection de vapeur cible, en veillant à ce que la pression en fond de puits 12 ne dépasse pas une valeur limite prédéterminée, qui peut être par exemple la pression de fracturation, et en veillant à ce que le débit d'injection de vapeur mesuré au niveau du tubage d'injection soit supérieur à une valeur critique. En parallèle, l'automate agit sur la 30 duse 24 du tubage d'extraction 20, ce qui permet de maintenir le débit d'extraction de fluide, c'est à dire l'eau condensée et les condensats d'hydrocarbures, au dessus d'une valeur minimum, de façon à éviter un givrage des installations. L'automate veille donc à ce que des grandeurs physiques, qui sont ici le débit d'injection de vapeur, le débit d'extraction des fluides et la pression de fond, soient maintenues 35 dans des plages prédéterminées. Si le débit minimum d'injection de vapeur ne peut pas être assuré, par exemple parce que la quantité de vapeur disponible pour l'installation n'est pas suffisante, l'automate provoquera un arrêt de l'installation. R \Brevets 27100\2739I SNP-SAGD\27 7 91--08 1 2_ 19-demande FR doc - 19/12/08 - 12 12 - I I/195 Dans le mode de réalisation particulier mettant en oeuvre deux puits 12, 112 avec chacun une partie horizontale 16, 116. ce qui correspond à une configuration de type SAGD, la même étape est appliquée aux deux puits. Dans un mode de réalisation particulier, on prévoit d'injecter, au cours de l'étape, dans le ou les puits, un gaz permettant de favoriser l'évacuation de l'eau condensée. Ceci permet, d'une part, de s'affranchir du seuil minimal de débit de vapeur dans cette étape, d'autre part, de diminuer la pression en fond de puits, ce qui permet d'augmenter le débit de vapeur injectée, donc le réchauffement des installations, et in fine d'accélérer la mise en production de l'installation. Dans un autre mode de réalisation, on prévoit d'injecter un agent anti-gel, du type glycol, dans le puits, ce qui permet là aussi de s'affranchir de la contrainte de seuil minimal de débit de vapeur. Dans un autre mode de réalisation, on prévoit un pompage de l'eau condensée, ce qui permet là encore de s'affranchir du seuil minimal de débit de vapeur dans cette étape et de diminuer la pression en fond de puits. Etape de création d'une chambre de chaleur. Quand la circulation dans l'ensemble des tubages se fait principalement sous forme de vapeur, ce qui se traduit par une récupération de vapeur dans le tubage d'extraction, la chaleur est transmise à la formation d'hydrocarbures essentiellement par conduction. Il y a création d'une chambre 26 de chaleur. Le réservoir est ainsi progressivement réchauffé, et sa perméabilité augmente en conséquence. Si la température de l'huile à proximité du tubage augmente suffisamment pour que l'huile devienne mobile, on peut avoir une migration de l'huile vers le puits, où elle commence à être produite. La vapeur pourra alors pénétrer dans le réservoir où elle occupera l'espace libéré par la migration de l'huile. Ceci permet de transmettre une partie de la chaleur par convection. Au cours de cette étape de création d'une chambre de chaleur il est souhaitable de contrôler la production de liquide dans le ou les puits. En effet, un retour de liquide trop important ou irrégulier dans le tubage d'extraction rend très difficile la maîtrise de la pression de fond : la perte de pression dans le tubage dépend du ratio entre vapeur et liquide, de la teneur en hydrocarbures dans le liquide, de la température du liquide, de la température des hydrocarbures, de la position du bouchon liquide entre le bas et le haut du puits 12. Quand la pression de fond devient difficile à contrôler, il y un risque de dépassement du seuil de pression critique De plus, le liquide produit est un mélange d'eau et d'hydrocarbures, c'est-à-dire une émulsion. La présence de l'émulsion dans le tubage d'extraction va créer des pertes de charge très élevées. R ,Brevets 27300\27391 SNP-S AGD\27391--081219-demande FR doc - 19/12/08 - 12 12 .12/19 Au cours de cette étape de création d'une chambre de chaleur, l'automate agit de façon continue sur la duse 22 du tubage d'injection 18 et sur la duse 20 du tubage d'extraction, de façon à atteindre un débit d'injection de vapeur cible, en veillant à ce que les grandeurs physiques surveillées, notamment la pression de fond et la pression mesurée au niveau du tubage d'extraction, se trouvent dans une plage de valeur prédéterminée. Du fait de l'absence d'eau condensée au niveau du tubage d'injection et du tubage d'extraction, le débit d'injection de vapeur pourra se rapprocher du débit cible, sans que la pression de fond ne dépasse le seuil de pression maximale. En outre, l'automate veille en continu à ce que la pression de fluide mesurée au niveau du tubage d'extraction soit supérieure à une valeur seuil. En effet si la pression dans le tubage d'extraction 20 est trop faible, le réservoir alimentera le puits, ce qui n'est pas souhaitée à ce stade du procédé. L'automate agit sur la duse 20 du tubage d'extraction de façon à maintenir la pression d'extraction au dessus d'une valeur seuil. Si cette valeur seuil ne peut pas être atteinte, l'automate passera en mode arrêt. De plus, l'automate calcule en permanence la différence de pression entre le tubage d'injection et le tubage d'extraction, et vérifie que cette différence est supérieure à un seuil minimum. En effet, une différence de pression suffisante entre le tubage d'injection et le tubage d'extraction garantit une bonne circulation de la vapeur dans le puits, donc une bonne transmission de chaleur au réservoir, et permettra in fine d'atteindre plus rapidement la phase de production Dans un mode de réalisation particulier, pour optimiser le débit de circulation de façon à avoir une transmission de chaleur optimum au gisement, on pourra faire appel à un simulateur, ce qui permet de prendre en compte d'autres contraintes, notamment les paramètres de transmission de chaleur au réservoir. De plus, l'automate calcule en permanence le débit de fluide entre le tubage d'injection et le tubage d'extraction, et vérifie que cette différence est inférieure à une valeur seuil prédéterminée. Si la différence de débit de fluide est supérieure à cette valeur de seuil, l'automate va passer en mode arrêt. En effet, une différence de débit importante entre le tubage d'injection et le tubage d'extraction indique qu'il y a une perte de la vapeur vers le réservoir, ce qui n'est pas souhaité à cette étape du procédé. Dans le mode de réalisation particulier mettant en oeuvre deux puits 12, 112 comprenant chacun une partie horizontale 16, 116, ce qui correspond à une configuration de type SAGD, la même étape est appliquée aux deux puits. L'intérêt d'appliquer la même étape aux deux puits est de pouvoir créer la chambre de chaleur R 1Brecets27100\27391 SNP-SACD 2 719 1ù03 1'_19-demande PR do, - 19/12/08 - 12 12 - 13/19 plus rapidement, ce qui permet de raccourcir la phase de circulation de vapeur et le démarrage du puits. Dans le mode de réalisation particulier mettant en oeuvre deux puits comprenant chacun une partie horizontale, l'automate calcule en permanence la différence de pression entre le puits supérieur 12 et le puits inférieur 112, et vérifie que cette différence est comprise entre un seuil inférieur et un seuil supérieur (la pression dans le puits 12 étant supérieure à la pression dans le puits 112). En effet, si la différence de pression est trop forte en faveur de la pression du puits supérieur 12, il y a par exemple un risque de fracturation du réservoir entourant le puits inférieur 112 et de la création de chemins préférentiels entre les puits. Si la différence de pression est trop faible, il y a un risque de pénétration d'hydrocarbure dans le puits inférieur 112. Etape de déclenchement du test d'injectivité. Lorsque la formation autour de l'installation est suffisamment réchauffée, les hydrocarbures pourront être produits. Il est alors souhaitable d'arrêter la phase de circulation pour déclencher la phase de production. Le passage en phase de production commence par une étape appelée test d'injectivité, au cours de laquelle on évalue la capacité des hydrocarbures à migrer vers le puits producteur. Notamment, dans le cas particulier où l'installation prévoit deux puits parallèles 12, 112, ce qui est appelé par l'homme de l'art la configuration SAGD, le test d'injectivité vise à assurer que l'espace entre les deux puits 12, 112 soit suffisamment chaud, et ce de manière homogène. Dans le cas de la configuration SAGD, le passage en phase de production nécessite en outre de convertir le puits inférieur en puits de production, ce qui implique notamment la mise en place d'une pompe et d'un ensemble de capteurs. Il est souhaitable de pouvoir déterminer le moment optimal pour déclencher le passage en phase de production. Pour cela, l'automate calcule en permanence un certain nombre de grandeurs, à partir de mesures faites par des capteurs, et vérifie que ces grandeurs atteignent des valeurs cibles prédéterminées. Si tel est le cas, l'automate émettra un signal, qui permettra à l'exploitant de déclencher le test d'injectivité. Ainsi, l'automate calcule en permanence la différence de température entre le tubage d'injection et le tubage d'extraction, et vérifie que cette différence est inférieure à un seuil critique. Si la valeur calculée est inférieure au seuil critique, l'automate émettra un signal en vue de déclencher le test d'injectivité. En effet, plus la phase de circulation est avancée, plus la température du tubage d'extraction 20 augmente et plus la différence de température entre les deux tubages est faible. k VBrevets27300A27391 SYP-SAGDA27 3 9 1--08 1'-19-demande FR do,- 19/12/08 - 12 12- 14/19 L'automate calcule par ailleurs en permanence le volume total de vapeur injecté dans le tubage d'injection depuis le démarrage de la circulation de vapeur. Si ce volume est supérieur à une valeur prédéterminée, l'automate émettra un signal en vue de déclencher le test d'injectivité. Enfin, l'automate calcule en permanence la durée d'injection depuis le démarrage de la phase de circulation. Si cette durée est supérieure à une durée prédéterminée, par exemple 200 jours, l'automate émettra un signal, qui permettra à l'exploitant de déclencher le test d'injectivité. Dans le cas où l'installation prévoit des capteurs de température et de pression en fond de puits, l'automate comparera en permanence les mesures de températures et de pression émises par les capteurs à des valeurs cibles prédéterminées. Si les valeurs mesurées atteignent les valeurs cibles, l'automate émettra un signal, qui permettra à l'exploitant de déclencher le test d'injectivité Dans le cas particulier où l'installation prévoit deux puits parallèles 12. 112 (configuration SAGD), l'automate mesure également en permanence le débit de liquide en sortie de tubage du puits producteur en fonction d'un différentiel de pression entre les deux puits. Si le débit de liquide dépasse une valeur cible prédéterminée, l'automate émettra un signal, qui permettra à l'exploitant de déclencher le test d'injectivité. Si un des critères est rempli l'automate émettra un signal afin que l'exploitant puisse déclencher le test d'injectivité. La description de la structure des puits est donnée à titre d'exemple. On pourrait aussi envisager que les puits comportent un ou plusieurs tubages d'injection combinés avec un ou plusieurs tubages d'extraction. R ,Brevets 27300\27391 SNP-S.kGD`,2 739 1ù03 1 2 1 9-demande FR doc - 19/12/08 - 12 12 - 15/19 REVENDICATIONS1. Un procédé de chauffage d'un réservoir d'hydrocarbures comprenant - la fourniture d'une installation comprenant : - un premier puits (12) équipé d'un tubage d'injection (18) muni d'une cluse (22) ajustable et d'un tubage d'extraction (20) muni d'une duse (24) ajustable, - un ensemble de capteurs (28, 30), destinés à mesurer des grandeurs physiques. - un automate (Il) permettant de commander et contrôler le fonctionnement de l'installation ; - la circulation de vapeur d'un tubage à l'autre ; - le contrôle du débit d'injection de vapeur en fonction d'une valeur cible - le maintien d'un ensemble de grandeurs physiques dans une plage de valeurs prédéterminée par action continue de l'automate (Il) sur la duse (22) du tubage d'injection (18), et sur la duse (24) du tubage d'extraction (20). 2. Le procédé selon la revendication 1, dans lequel si les grandeurs physiques sortent des plages de valeurs définies pour chacune de ces grandeurs physiques. l'automate provoque un arrêt de l'installation. 3. Le procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les grandeurs physiques sont choisies dans le groupe comprenant la pression en fonds de puits, le débit de vapeur, mesuré sur le tubage d'injection, le débit de vapeur, mesuré par un capteur sur le tubage d'extraction, la pression de vapeur, la température au niveau du tubage d'injection, la température au niveau du tubage d'extraction, la différence de ces températures. 4. Le procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la pression de fond 25 est mesurée par un capteur ou calculée à partir de mesures réalisées en surface. 5. Le procédé selon la revendication 4, dans lequel la pression en fond de puits est inférieure à la pression de fracture du réservoir. 6. Le procédé selon l'une des revendications 1 à 5, comprenant une étape de mise en vapeur au cours de laquelle les grandeurs physiques sont notamment : 30 - le débit d'extraction de fluide, qui est maintenu au dessus d'une valeur prédéterminée ; la pression de fond, qui est maintenue au dessous d'une valeur critique. R \Rrevers.27300\27391 27391ù0812 I9-dernande FR do/_ - 19/12/08 - 12 12 - 16/19 7. Le procédé selon la revendication 6, dans lequel l'automate agit de façon continue sur la duse (22, 122) du tubage d'injection (18, 118) de façon à atteindre une pression cible, sans que la pression fonds de puits (12, 112) dépasse la valeur prédéterminée, et sans que le débit d'injection de vapeur mesuré au niveau du tubage d'injection soit supérieur à la valeur critique. 8. Le procédé selon la revendication 6 ou 7, dans lequel, au cours de l'étape de mise en vapeur, un gaz d'évacuation de l'eau condensée est en outre circulé dans le puits (12, 112) autour des tubages. 9. Le procédé selon l'une des revendications 6 à 8, dans lequel l'eau condensée est l0 pompée. 10. Le procédé selon l'une des revendications 1 à 9, comprenant une étape de création d'une chambre de chaleur, au cours de laquelle les grandeurs physiques sont notamment : - la pression mesurée au niveau du tubage d'extraction, qui est maintenue au 15 dessus d'une valeur prédéterminée ; la pression de fond, qui est maintenue au dessous d'une valeur critique. 11. Le procédé selon la revendication 10, dans lequel l'automate calcule en outre la différence entre la pression mesurée au niveau du tubage d'injection et la pression mesurée au niveau du tubage d'extraction, et maintient cette différence au dessus 20 d'un seuil prédéterminé par action continue sur la duse du tubage d'injection et sur la duse du tubage d'extraction. 12. Le procédé selon la revendication 10 ou 11, dans lequel l'automate calcule en outre la différence entre le débit de fluide mesuré au niveau du tubage d'injection et le débit de fluide mesuré au niveau du tubage d'extraction, et maintient cette 25 différence au dessus d'un seuil prédéterminé par action continue sur la duse du tubage d'injection et sur la duse du tubage d'extraction. 13. Le procédé selon l'une des revendications 1 à 12, dans lequel les deux tubages (18, 20) sont parallèles. 14. Le procédé selon l'une des revendications 1 à 12, dans lequel les deux tubages 30 (18, 20) sont concentriques. R 1Rre,ets27;00\27391 S!JRSAGD'2739 1--03 1 2 19-demande FR doc - 19/12/08 - 12 12- 17/19 15. Le procédé selon l'une des revendications 1 à 14, dans lequel la vapeur est circulée du tubage le plus long vers le tubage le plus court. 16. Le procédé selon l'une des revendications 1 à 15, comprenant en outre : - la fourniture d'un deuxième puits (112) comprenant un tubage d'injection (118) avec une duse (122) de contrôle et un tubage d'extraction (120) avec une duse (124) de contrôle, le tubage d'injection (118) étant plus long que le tubage d'extraction (120) et le deuxième puits (112) étant situé sous le premier puits (12) dans le réservoir ; - le calcul par l'automate de la différence de pression entre le premier puits (12) et le 10 deuxième puits (112) ; - le maintien de cette différence entre un seuil minimum et un seuil maximum par action continue de l'automate sur les duses (22, 122) des tubages d'injection (18, 118), et sur les duses (24, 124) des tubages d'extraction (20, 120) des puits (12, 112). 17. Le procédé selon la revendication 16, comprenant une étape de surveillance de 15 la réalisation d'au moins un critère parmi un critère d'atteinte d'un volume prédéterminé de vapeur injectée, un critère de durée d'injection de vapeur, un critère de pression en fond de puits, un critère de température, un critère d'atteinte d'un certain débit de liquide dans le tubage (120) d'extraction du deuxième puits (112). un critère d'atteinte d'une différence de température entre les deux tubages de chaque 20 puits, un critère de teneur en eau dans le liquide produit. 18. Le procédé selon l'une des revendications 1 à 17, dans lequel l'automate calcule au moins une grandeur parmi le volume total de vapeur injectée au niveau du tubage d'injection, la différence de température entre le tubage d'injection et le tubage d'extraction et la durée d'injection depuis le démarrage de la phase de circulation, à 25 partir des mesures faites par les capteurs, et vérifie que cette / ces grandeurs atteignent une valeur cible prédéterminée, auquel cas l'automate envoie un signal en vue du déclenchement d'un test d'injectivité. R \Brevetsy2 71 0012 7 3 9 1 SNP-SAGU27391ù081 2219-demande FR do,: - 19/12/08 - 12 12 - 18/19