INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Le premier élément 110 et le deuxième élément 120 comprennent chacun un joint configuré pour venir au contact de la gorge 213 du panneau 200 dans laquelle il s’insère (non illustré). Par concision, par « un joint » on entend un ensemble d’au moins un joint.
Dans un premier mode de réalisation du joint , illustré sur la , on prévoit un joint 114 du premier élément 110 sous forme de bande de mousse, et un joint 124 du deuxième élément 120 sous forme de bande de mousse.
Le joint 114, 124 se présente sous la forme d’une bande de mousse de polymère, disposée dans la gorge 113, 123 longiligne et dont l’épaisseur est supérieure à celle de ladite gorge 113, 123 longiligne dans laquelle il est disposé. En l’espèce, le polymère est du polyéthylène.
Par exemple comme illustré sur la , chaque joint 114, 124 présente une épaisseur d’une valeur e2 à la profondeur de la gorge 113, 123 dans laquelle ledit joint est inséré.
Dans un deuxième mode de réalisation du joint , illustré sur la et combinable avec le premier mode de réalisation, on prévoit un joint 115 du premier élément 110 sous forme de lèvres, et un joint 125 du deuxième élément 120 sous forme de bande de lèvres.
Le joint se présente sous la forme de deux lèvres souples 115, 125 s’étendant selon l’axe d’élongation, chaque lèvre étant disposée sur un rebord respectif, et pointant vers l’extérieur de la gorge 113, 123 longiligne.
Dans ce deuxième mode de réalisation, les rebords du premier élément 110 et les rebords du deuxième élément 120 servent de support aux joints d’étanchéité du dispositif de liaison 100.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE La présente divulgation concerne le captage, l'utilisation et le stockage du carbone (CUSC) au moyen d'un contrôle de phase dynamique et en temps réel du CO 2 injecté. Un modèle de calcul est présenté qui peut être combiné avec des éléments de caractérisation de formation, de la technologie de surveillance et de la technologie des puits intelligents pour maximiser un débit massique cumulé de CO 2 injecté en utilisant le contrôle de phase. Dans les exemples ci-dessous, les vannes d'injection utilisées peuvent être des vannes de contrôle d'entrée (VCE). La pression et la température peuvent être surveillées aux points d'injection dans le puits d'injection tout en ajustant dynamiquement le débit et les chutes de pression à chaque point d'injection afin d'obtenir la densité de phase souhaitée du CO 2 lors de l'injection. Le CO 2 est de préférence injecté en phase supercritique ou dense, tout en essayant de minimiser les phases gazeuses et liquides à chaque point d'injection. En phases supercritique et dense, le CO 2 a une densité proche de celle de la phase liquide, mais une viscosité et une fluidité similaires à celles de la phase gazeuse. Le transport du CO 2 est donc beaucoup plus efficace en phase dense ou supercritique qu'en phase liquide ou gazeuse du point de vue du coût et du débit.
Comme décrit plus en détail ci-dessous dans des exemples de modes de réalisation, un puits d'injection peut être divisé en un nombre quelconque de sections d'intérêt à l'aide d'une pluralité de vannes d'injection situées à différents points d'injection dans un puits. Le CO 2 à injecter peut être pompé vers le fond de puits à partir d'une source de fluide sous pression, p. ex. à l'aide d'une pompe à la surface du site du puits. Le CO 2 sous pression s'écoule vers le fond du puits d'injection à travers des vannes d'injection successives, tandis qu'une partie du débit est injectée par chaque vanne d'injection dans la formation au point d'injection correspondant. La pression et la température peuvent être surveillées au fond de puits à l'aide de jauges de pression/température (P/T) ou de fibres optiques. Un contrôleur en communication avec les vannes d'injection et les capteurs a une logique de contrôle de phase automatisée pour déterminer une phase du dioxyde de carbone en fonction de la pression et de la température menant aux vannes d'injection respectives. Le contrôleur peut ajuster dynamiquement le débit à chaque point d'injection pour maintenir certains paramètres de phase tels qu'un seuil de densité ou un seuil de pourcentage de débit dense ou supercritique du dioxyde de carbone injecté à chaque point d'injection. Le contrôleur peut simultanément imposer des contraintes opérationnelles (p. ex. des limites de température et de pression ou d'autres spécifications) aux vannes d'injection. Le contrôleur peut en outre contrôler la pression du débit dans le puits d'injection à partir d'une source de fluide sous pression, par exemple pour compenser les variations des chutes de pression au niveau d'une ou plusieurs vannes d'injection.
est un diagramme représentatif d'un site de puits 10 avec un puits d'injection 14 selon les aspects de cette divulgation. Le site de puits 10 est simplifié pour faciliter la discussion et n'est pas à l'échelle. Un seul puits d'injection 14 est montré, mais le site de puits 10 peut comprendre n'importe quel nombre de puits adaptés à l'injection de CO 2 . Le site de puits 10 est situé au-dessus d'une grande formation 12, qui pouvait produire du pétrole et du gaz au cours de nombreuses années, jusqu'à ce que la production perde sa rentabilité. Le site de puits 10 peut également se trouver à un endroit où le pétrole et le gaz n'ont pas été trouvés en quantités commerciales, mais où le stockage dans la formation 12 est sinon rentable. Ainsi, le puits d'injection 14 peut être un puits existant adapté au stockage du CO 2 à l'aide des systèmes de complétion divulgués ou un puits foré et complété spécifiquement pour l'injection. Bien qu'illustrées comme étant verticales, les techniques de forage directionnel peuvent être appliquées de telle sorte que le puits d'injection 14 comprenne n'importe quel nombre de géométries et d'orientations de puits de forage horizontales, verticales, obliques, incurvées et autres.
Divers matériels peuvent être situés au niveau ou au-dessus d'une surface 16 du site de puits 10, c'est-à-dire des matériels de surface. Le matériel de surface a été représenté schématiquement par une source de CO 2 20, une pompe 22 et d'autre matériel de contrôle de pression 24. Le matériel de contrôle de pression 24 peut comprendre, par exemple, une tête de puits de surface ou un système de vannes et de connecteurs de fluide en forme de sapin de Noël. Un couvercle de réservoir de surface 112 est prévu pour contenir le puits 14 et empêcher les fuites de fluides injectés. La formation 12 qui produisait auparavant du pétrole et du gaz sert maintenant de réservoir pour le CO 2 injecté. La source de CO 2 20 peut être n'importe quelle source de dioxyde de carbone, telle qu'un récipient de stockage de CO 2 et/ou un pipeline qui transporte le CO 2 à partir d'un autre point du site de puits 10 ou d'un point éloigné de plusieurs miles/kilomètres du site de puits 10. La pompe 22 peut être utilisée pour mettre le CO 2 sous pression, et la pompe 22 et la source de CO 2 20 peuvent servir collectivement de source de fluide sous pression. La source de CO 2 20 et la pompe 22 peuvent être reliées au puits d'injection 14 par l'intermédiaire du matériel de contrôle de pression 24 pour pomper le CO 2 sous pression vers le fond de puits sous une pression contrôlable. Le matériel de contrôle de pression 24 permet de contrôler le débit de fluides vers le puits d'injection 14 et d'empêcher tout débit indésirable de fluides hors du puits d'injection 14.
Un système de complétion 100 installé dans le puits d'injection 14 comprend des composants structurels et des contrôles sous la surface 16. Certains des composants de complétion peuvent être des composants d'un ancien puits de production, comme le cuvelage 18 qui renforce une partie du puits d'injection et une partie du tubage 17 à l'intérieur du cuvelage 18, comme un tubage de production reconverti en tubage d'injection. Le système de complétion 100 peut comprendre un nombre quelconque de vannes d'injection 110 aux points d'injection respectifs 116 de la formation 12. Un tubage interne 114 est prévu pour transporter les fluides injectés à partir du capuchon de réservoir 112 jusqu'aux vannes d'injection 110. Les capteurs de pression et de température peuvent également être disposés à des points différents, par exemple derrière le capuchon de cuvelage de réservoir 112, le long du tubage 114, et au niveau ou à proximité des vannes d'injection 110. Tout matériel de détection de pression et de température approprié peut être utilisé, y compris, mais sans s'y limiter, des jauges P/T, des capteurs à fibre optique et similaires. Un exemple d'une région de mesure de tubage est généralement indiqué par 115.
Les vannes d'injection 110 sont disposées en série aux points d'injection respectifs 116. Les deux vannes d'injection 110 visibles sur la sont une vanne d'injection supérieure (enveloppée) 110A et une vanne d'injection inférieure (enveloppée) 112B espacée axialement sous la vanne d'injection supérieure 112A. Des exemples de régions de mesure des VCE enveloppées sont indiqués par 111 et 113. En général, chaque vanne d'injection 110 contrôle un débit de dioxyde de carbone (CO 2 ) à travers la vanne d'injection 110, injectant une partie du débit dans la formation 12 et conduisant le reste du débit à la vanne d'injection 110 suivante dans la série. Chaque vanne d'injection 110 subit une chute de pression liée au réglage de vanne, qui est contrôlée pour obtenir une densité d'injection souhaitée au niveau de cette vanne d'injection 110. Un nombre quelconque de vannes d'injection supplémentaires (non représentées) peut être prévu en série plus bas dans le puits d'injection 14, afin d'isoler la formation 12 en autant de zones et de points d'injection que l'on souhaite. Le nombre de vannes d'injection peut également être augmenté pour améliorer la granularité, par exemple pour contrôler plus précisément la mise en place du CO 2 et sa distribution.
N'importe quel type de vanne peut être adapté à l'injection de CO 2 . Dans les exemples ci-dessous, les vannes d'injection sont des vannes de contrôle d'entrée (VCE) qui, dans un puits de production, peuvent être utilisées pour contrôler le débit depuis la formation vers le puits d'injection (« entrée »), mais qui, dans le contexte de l'injection, peuvent être adaptées (p. ex. utilisées à l'envers) pour l'injection de fluide CO 2 depuis le puits d'injection vers la formation 12. Une vanne d'injection peut avoir une restriction de débit variable dont le contrôle peut être ajusté automatiquement selon cette divulgation. La restriction variable du débit (c'est-à-dire la quantité d'étranglement) peut être variable en continu ou avoir des positions discrètes correspondant à différentes zones de débit d'un trou de forage. Dans un exemple, chaque VCE peut avoir 8 positions actives. Il en résulte de nombreuses permutations possibles des réglages de débit qui doivent être gérées par un algorithme informatique. Ainsi, en supposant que les paramètres opérationnels de puits sont définis a priori, le problème de configuration des positions des VCE concernant l'établissement d'un réglage optimisé de l'étranglement pour chaque section peut être résolu automatiquement pour optimiser la performance du débit pendant la période envisagée. La solution déterminée par algorithme dicte la surface de section transversale effective (restriction de débit ou étranglement) de chaque VCE requise pour maintenir une injection efficace de CO 2 . La surface de débit effective pour chaque VCE est la quantité qui est contrôlée pour des raisons d'optimisation, ce qui influence la densité du CO 2 injecté.
Un contrôleur 120 est en communication avec le matériel de surface pour contrôler le débit de CO 2 vers le puits d'injection, et avec les vannes d'injection 110 pour contrôler individuellement le débit et l'injection de CO 2 au niveau de chaque vanne d'injection 110. Le contrôleur 120 peut comprendre des composants de contrôle à la surface 16 et/ou au fond de puits à un ou plusieurs points dans le puits d'injection 14. Le système de complétion 100 peut comprendre des fonctionnalités de caractérisation de la formation, de surveillance et/ou de technologie de puits intelligent pour communiquer entre les composants. Par exemple, des capteurs et des éléments de contrôle peuvent être intégrés à l'intérieur ou disposés à l'extérieur des sections du cuvelage 18, y compris un réseau de communication 15 assurant la communication électronique entre la surface 16 et les points au fond de puits. Le contrôleur 120 peut donc comprendre un contrôleur central et/ou plusieurs contrôleurs locaux en communication avec des capteurs de température et/ou des capteurs de pression en communication sur le réseau de communication 15 pour contrôler le débit vers le puits d'injection 14 et aux points d'injection 116.
Le débit peut être ajusté de manière individuelle et dynamique au niveau de chaque vanne d'injection afin d'obtenir une combinaison de pression et de température souhaitée. Par exemple, le contrôleur 120 peut contrôler la pression du CO 2 pompé vers le puits d'injection 14 à partir de la source de CO 2 20 et les chutes de pression au niveau des vannes d'injection 110 afin de satisfaire aux contraintes opérationnelles et d'optimiser la phase du CO 2 injecté. Chaque vanne d'injection a une restriction de débit contrôlable, qui peut être variable en continu (c'est-à-dire un ajustement infini) ou des réglages discrets. Le CO 2 sous pression subit une chute de pression au niveau de chaque vanne d'injection 110, correspondant en partie au degré de restriction de débit. Ainsi, la restriction de débit peut être contrôlée dynamiquement pour obtenir la pression et la température souhaitées correspondant aux caractéristiques de phase souhaitées du débit injecté ainsi que pour satisfaire aux contraintes opérationnelles des vannes d'injection 110. La pression du flux vers le puits d'injection peut également être contrôlée depuis la surface pour compenser ces chutes de pression à travers les vannes d'injection 110.
est un diagramme de phase représentatif 30 pour le CO 2 décrivant la relation entre la température, la pression et la phase. Les systèmes et procédés divulgués visent à maximiser l'efficacité de l'injection et le débit massique cumulatif correspondant de CO 2 injecté par le contrôle de la température et de la pression afin d'obtenir une phase souhaitée à chaque point d'injection. Le débit massique d'injection dépend de la densité et de la fluidité, qui varient en fonction des phases du CO 2 dans différentes conditions de température et de pression. La phase solide se caractérise par une densité élevée et une absence de fluidité. La phase gazeuse a une grande fluidité mais une très faible densité. La phase liquide a une densité élevée et une certaine fluidité, mais une viscosité importante. La phase dense a une densité comparable à celle des liquides, mais avec une viscosité plus faible et une plus grande fluidité. La phase supercritique sera généralement la phase la plus privilégiée pour optimiser l'injection, car elle présente à la fois une densité proche de celle des liquides et une fluidité et une faible viscosité proches de celles des gaz. Ainsi, le débit massique cumulatif peut être optimisé par le contrôle de la température et de la pression de manière à ce que le CO 2 injecté se trouve en majorité dans la région dense ou supercritique.
est un diagramme schématique d'un modèle de calcul pour le contrôle de l'injection de CO 2 dans un puits d'injection tel que l'exemple de la . Au départ, une configuration de complétion de puits de forage peut être divisée en plus haute résolution ou en plus petites sections d'intérêt en plaçant une ou plusieurs vannes d'injection (p. ex. VCE) 110 couplées à des capteurs de surveillance de la pression et de la température (P/T) au fond de puits, p. ex. des jauges ou des capteurs à fibre optique à l'intérieur et à l'extérieur d'une voie de débit définie par la VCE à travers les trous et le tubage menant aux VCE. Étant donné qu'un puits d'injection de CO 2 peut être équipé d'une jauge P/T de surface, le modèle de calcul peut diviser le puits d'injection de CO 2 en un nombre quelconque « I » de sections de tubage et « N » VCE. Chaque section d'une voie de débit (p. ex. tubage) menant à une VCE peut être dénommée « i » pour la surveillance de la pression et de la température du débit vers chaque VCE. Chaque VCE peut être dénommée « n » pour les besoins de l'analyse des chutes de pression et des caractéristiques de sortie à travers chaque VCE. Par exemple, une première section de tubage entre la jauge P/T de surface et la première VCE de fond de puits avec jauge P/T qui tient compte des accélérations, des pertes hydrostatiques et de friction dues à l'injection de CO 2 peut être dénommée i = 1. La section supérieure de VCE peut être désignée par n = 1. La deuxième section de tubage entre la première VCE et la deuxième VCE peut être désignée par i = 2. La deuxième section de VCE peut être désignée par n = 2, et ainsi de suite. Le contrôleur 120 peut comprendre une logique de contrôle pour mettre en œuvre le modèle de calcul, contrôlant ainsi l'injection de CO 2 .
Par conséquent, ces sections présentent un intérêt pour la caractérisation du comportement du débit de CO 2 et de la chute de pression, puisque les pressions et les températures sont surveillées et contrôlées automatiquement. L'objectif d'optimisation du modèle de calcul est d'établir les réglages de contrôle de VCE qui maximisent les taux massiques cumulatifs de fluide injecté qui s'étendent sur la durée de vie restante d'un puits individuel ou d'un champ de plusieurs puits. Dans des exemples, on y parvient, en partie, par le contrôle de la pression afin de maximiser la phase dense ou supercritique et de minimiser les autres phases telles que le gaz et le liquide. Puisque les phases denses ou supercritiques sont souhaitées dans cette divulgation en partie pour leur densité relativement élevée tout en maintenant la fluidité, la phase peut être contrôlée dans certains modes de réalisation pour atteindre au moins un seuil de densité. Le modèle de calcul peut simultanément maintenir des contraintes opérationnelles de manière à maintenir chaque VCE au sein de ses contraintes opérationnelles, telles que les limites de température et de pression. Cette logique est présentée dans le diagramme de la .
est un tableau décrivant une fonction objectif « f » et des contraintes « g » et « h » pour le modèle de calcul dans un ou plusieurs modes de réalisation. Dans la fonction objectif f, le paramètre « x » peut représenter un vecteur de paramètres de contrôle qui, dans l'exemple d'une VCE à 8 positions, peut comprendre les huit positions. Le paramètre « y » peut représenter le vecteur d'état des fluides injectés pour une section différente (i,n) du puits d'injection. Ce vecteur d'état peut comprendre la température et la pression conduisant à chaque VCE respective. Là encore, « n » signifie le numéro d'index des sections VCE et « i » représente le numéro d'index des sections de tubage analysées. Le paramètre « M » correspond aux taux d'injection de masse de CO 2 discrétisés sur la durée de vie opérationnelle du puits, que le modèle de calcul cherche à maximiser. Le paramètre « t » peut représenter un pas de temps de simulation individuel, où T représente le nombre total de pas de simulation. La première contrainte (c'est-à-dire la contrainte de phase) « g » concerne l'exigence d'une phase dense ou supercritique à chaque section du tubage. La contrainte de phase peut inclure des spécificités supplémentaires concernant la phase, telles qu'un seuil de densité de la phase CO 2 injectée ou un seuil de pourcentage de CO 2 en phase dense ou supercritique (minimisant les autres phases telles que le gaz ou le solide). La deuxième contrainte (contrainte opérationnelle) « h » vise à satisfaire les contraintes opérationnelles des VCE respectives, telles que les enveloppes de température et de pression en conformité avec les caractéristiques nominales du matériel.
est un organigramme décrivant généralement un procédé d'optimisation mettant en œuvre le modèle de calcul pour satisfaire la fonction objectif et les contraintes de la . L'organigramme décompose visuellement le procédé en certaines étapes exemplaires et selon un certain ordre logique de ces étapes pour les besoins de la discussion. Ces étapes peuvent être mises en œuvre dans un puits d'injection sous la forme d'un algorithme de contrôle, matérialisé en tant que logique de contrôle dans le contrôleur. Toutefois, toute personne ayant une connaissance ordinaire du domaine appréciera que des modifications puissent être apportées à l'organigramme, telles que l'ajout d'étapes, le déplacement ou la réorganisation de certaines étapes, ou des variations dans les spécificités de l'exécution d'une étape, tout en restant dans le cadre de la présente divulgation. De manière générale, le procédé implique des analyses qui peuvent être effectuées de manière itérative sur des intervalles de temps consécutifs, dans une ou plusieurs boucles de rétroaction, afin de mettre à jour de manière dynamique les réglages VCE en fonction des besoins pour satisfaire la fonction objectif et les contraintes. Parfois, le puits d'injection peut atteindre un état quasi stable, dans lequel aucune modification des réglages VCE n'est requise sur une série d'intervalles de temps. À d'autres moments, diverses externalités peuvent se produire, telles que le forage d'un puits voisin, une activité sismique, des changements progressifs dans les conditions du réservoir, et ainsi de suite, qui peuvent conduire à une modification des réglages VCE.
L'injection est établie à l'étape 202, par exemple en initiant un débit sous pression au fond de puits vers les VCE. Toutes les VCE peuvent être initialement ouvertes au début de l'injection (t=0), tandis qu'une pompe de tête de puits maximale est établie pour pomper le CO 2 sous pression au fond de puits. Les paramètres d'entrée tels que la pression et la température sont saisis à l'étape 204, par exemple à l'aide de jauges P/T, de capteurs à fibres ou similaires. Chaque période peut servir de période d'optimisation au cours de laquelle les réglages VCE sont sélectionnés pour un intervalle de temps suivant de manière à satisfaire la fonction objectif et lest contraintes. Par exemple, la période d'optimisation peut impliquer l'exécution d'une recherche d'optimisation pour trouver et comparer une ou plusieurs combinaisons de réglages VCE qui sont censés satisfaire la fonction objectif et les contraintes. Le débit au niveau des VCE peut être analysé individuellement en termes de température, de taux de débit et de chute de pression compte tenu du réglage VCE actuel. Pour les besoins de la discussion, l'organigramme illustre cette analyse comme si elle était exécutée de manière séquentielle pour un total de I segments de tubage et N VCE, en partant de i=1, n=1 à l'étape 206. Cependant, l'analyse de ces segments de tubage et des VCE peut être effectuée en parallèle ou dans un autre ordre au cours de la période d'optimisation.