Brevet FR3046194A1 — publié le 20170630

APPAREIL DE REGULATION DE PRESSION D'INJECTION DANS LA RECUPERATION ASSISTEE DU PETROLE La récupération assistée du pétrole (RAP) par injection de solutions visqueuses de polymère se développe avec certaines difficultés dues au potentiel de dégradation mécanique du polymère. En effet, les polymères utilisés, en particulier les polyacrylamides, subissent une dégradation du poids moléculaire lorsqu'ils sont soumis à un cisaillement. Cet effet est d'autant plus important que le poids moléculaire est élevé et que la concentration de polymère est faible. Dans les années 70-80, après le premier choc pétrolier, la RAP s'est développée aux Etats-Unis avec l'utilisation de polymères de poids moléculaires faibles, aux environs de 10 millions de daltons. Dans les années 90, il y a eu une recherche importante pour augmenter les poids moléculaires pour obtenir des viscosités élevées avec un dosage faible. Aujourd'hui, dans cette application, les poids moléculaires sont supérieurs à 20 millions avec une sensibilité importante à la dégradation mécanique car ils sont injectés à une faible concentration de 50 à 2000 ppm. Un champ de pétrole comprend entre 10 puits et plusieurs milliers de puits d'injection d'eau en récupération secondaire, la primaire étant la production autogène du pétrole. Lorsqu'on veut injecter une solution de polymères sur un champ où on injecte de l'eau, on prépare d'abord une solution mère concentrée habituellement à 0,5 à 2% de polymère de très haut poids moléculaire. Cette solution est ensuite distribuée à 50-2000 parties par million pour être injectée par diverses méthodes. Habituellement, sur un champ pétrolier, une seule pompe d'injection d'eau alimente plusieurs puits. Mais à cause de l'hétérogénéité des champs, les pressions d'injection sont différentes d'un puits à un autre. Pour cela, on installe à la tête des puits une vanne de contrôle ou de régulation de pression appelée duse (choque). La solution de polymère ne peut passer à travers cette duse sans une dégradation qui augmente avec la perte de charge, d'une manière non proportionnelle à partir de AP d'environ 20 à 30 bars. 3046194 2 Ces choques de divers types ne permettent pas la réduction de pression nécessaire sur une solution de polymère, sans une dégradation qui devient pratiquement exponentielle lorsque la pression augmente. 5 Pour remédier à ce problème de dégradation, des matériels mécaniques ont été utilisés: La solution mère et l'eau à faible pression sont pompées par une pompe volumétrique haute pression à un débit tel que la pression du puits soit maintenue ; On mélange à haute pression l'eau et le polymère à la pression finale, cette solution passant à travers un tube calibré de longueur adaptable créant la perte de charge 10 nécessaire sans dégrader le polymère. Dans cet appareil, la dégradation pour des différences de pression de 50 bars, la vitesse de la solution avec une concentration habituelle de 1000-2000 ppm et un poids moléculaire de 20 millions ne doit pas dépasser environ 11 m/sec (brevet US 2015/0041143) ; Le mélange peut aussi être passé dans une pompe volumétrique, par exemple à 15 engrenage, dont la vitesse et donc le débit sont gérés par un frein hydraulique ou électrique. Dans les années 80, la société Marathon a déposé deux brevets intéressants sur le principe, mais peu adaptables aux conditions actuelles de champs : 20 Le brevet US 4.782.847 comporte une vanne à pointeau (également désignée vanne à aiguille) et des sections de tubes avec des restrictions donnant l'effet Vortex. Des essais conduits avec des sociétés pétrolières sur des solutions diluées (1000 ppm) à faible viscosité ( REVENDICATIONS1/ Appareil de régulation de pression d'injection d'une solution aqueuse polymérique dans un puits de pétrole ledit appareil étant constitué d'une série de tubes linéaires muni chacun d'un manomètre, chaque tube étant séparé par une vanne, caractérisé en ce que les vannes sont des vannes à opercule et/ou des vannes à aiguille. 2/ Appareil selon la revendication 1, caractérisé en que les vannes sont exclusivement des vannes à opercule. 10 3/ Appareil selon la revendication 1, caractérisé en que les vannes sont exclusivement des vannes à aiguille. 4/ Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en que la longueur 15 des tubes linaires est comprise entre 10 et 50 centimètres. 5/ Appareil selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en que dans le cas de vannes à opercule, les tubes linéaires ont une longueur comprise entre 10 et 50 centimètres et ont un diamètre plus important que le passage des vannes. 20 6/ Appareil selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les tubes linéaires sont réalisés en aciers inoxydables, en particulier en aciers austéno-ferritiques dits « superduplex » ou aciers austénitiques durcis en surface. 25 7/ Procédé pour réduire la pression d'injection d'une solution aqueuse polymérique en fonction de la pression du puits mettant en oeuvre l'appareil objet de l'une des revendications 1 à 6, dans un procédé de récupération assistée du pétrole, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes - calculer la réduction de pression nécessaire en soustrayant à la pression de la 30 pompe principale d'injection, la pression d'injection en tête de puits ; - déterminer par des tests en atelier, le diamètre, le nombre de tubes linéaires et la longueur de l'appareil de régulation de pression pour le débit à injecter injecter la solution aqheuse polymérique dans la canalisation principale, - régler la perte de charge _par tube linéaire en effectuant une mesure de pression 35 à chaque tube linéaire et vanne associée au moyen du manomètre et en équilibrant ladite perte de charge entre les tubes linéaires à l'aide des différentes vannes.