CA1331558C - Dispositif de production d'un effluent contenu dans une formation geologique sous-marine et methode de production mise en oeuvre a partir d'un tel dispositif - Google Patents
Dispositif de production d'un effluent contenu dans une formation geologique sous-marine et methode de production mise en oeuvre a partir d'un tel dispositifInfo
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- CA1331558C CA1331558C CA000578796A CA578796A CA1331558C CA 1331558 C CA1331558 C CA 1331558C CA 000578796 A CA000578796 A CA 000578796A CA 578796 A CA578796 A CA 578796A CA 1331558 C CA1331558 C CA 1331558C
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Abstract
La présente invention concerne un dispositif et une méthode de production d'effluent contenu dans une formation géologique sous-marine comportant au moins un puits foré, chacun desdits puits s'étendant d'une extrémité basse dans un réservoir d'hydrocarbures à une extrémité haute réalisant une tête de puits située sensiblement au-dessus du sol du fond marin, au moins une tête desdits puits étant connectée à un conduit de production alimentant une zone de traitement telle que notamment une plateforme. Le dispositif comporte en outre un module de pompage muni d'une pompe à jet reliant les têtes de puits au conduit de production, ledit hydrocarbure étant pompé à la sortie des têtes de puits vers la zone de traitement par ladite pompe à jet. L'invention trouve une application notamment dans la production pétrolière et/ou transport d'hydrocarbures sur le fond.
Description
133~S58 La présente invention concerne un dispositif de production d'effluent contenu dans une formation géologique sous-marine et une methode de production mise en oeuvre à partir d'un teL dispositif. Elle s'applique notamment au transfert sous-marin de la production pétrolière sur de courtes et moyennes distances, par exemple entre un gisement d'hydrocarbures et une plateforme de traitement d'hydrocarbures existante sur un gisement de taille plus importante developppe antérieurement.
Les d spositifs de production d'effluent contenu dans une formation geOlogique sous-marine, habituellement mis en oeuvre sur des sites petroliers, comportent au moins un puits foré, chacun desdits puits s'etendant d'une extremite basse dans un réservoir d'hydrocarbures à
une extremité haute realisant une tete de puits située sensiblement au dessus du sol du fond marin, au moins une tete desdits puits étant connectee à un conduit de production alimentant une zone de traitement telle que notamment une plateforme. Une installation de ce type est notamment décrite dans le brevet US-A-4.152.088.
: :
Dans de tels types de production sous-marine, il est connu d'utiliser des pompes électriques, ou un procedé d'injection de gaz communement appelé "gaS-lift", pour améliorer l'extraction des effluents de la formation et faciliter un transfert vers une plateforme eloignée. Ces procédes de production assistée sont couteux, notamment en investissement à l'installation et en utilisation.
~`
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` 2 l 33 1 558 La presente invention vise donc a pallier les inconvénients précités en realisant un dispositif de production d'effluent moins couteux et béneficiant d'une facilité d'utilisation notamment quant au changement de pieces endommagées.
L'idée mère de la presente invention est de proposer un dispositif et une méthode utilisant une pompe a jet, appelée aussi pompe-ejecteur, placée sensiblement au fond de l'eau, à la sortie des tetes de puits, ou après le groupe de vannes (manifold) qui permet de regrouper la production de plusieurs puits, pour améliorer l'extraction des effluents d'une formation géologique sous-marine et permettre un transfert vers des installations de traitement éloignées.
Une pompe à jet peut être ~otablement utilisée dans le cadre de la présente i~vention. Une telle pompe ¦ permet de remo~ter des fluides dans un puits par ¦ l'interieur du tubing, et outre le moindre coût d'installation, d'entretien et de manipulation, assure du fait de la simplicité et de ¦ 20 la robustesse de celle-ci une grande fiabilite de fonctionnement, supérieure notamment a celles des pompes electriques. De plus, de telles pompes permettent une meilleure conservation du rendement energetique de pompage en conditions d'aspiration polyphasique, lorsque les quantités relatives de gaz et de liquide à recomprimer varient. Enfin ces pompes permettent une bonne souplesse de réglage en fonction des conditions d'aspiration notamment par ajustement du debit de fluide moteur, un faible temps de réact;on lors de la modification des reglages, ainsi qu'une bonne aptitude au pompage de fluides visqueux ou corrosifs ou formant des depots.
La présente invention a donc pour objet un dispositif de production d'effluent contenu dans une formation géologique sous-marine comportant au moins un puits foré, ledit puits s'étendant ~$ x d'une extrémité basse d'un réservoir d'hydrocarbures ~ une extrémité haute formant au moins une tête de puits localisée sensiblement au-dessus du sol du fond marin, des premiers moyens de pompage disposés à une hauteur donnée à
l'intérieur dudit puits de manière à pomper l'effluent de la formation jusqu'à ladite au moins une tête de puits, au moins une ligne de production reliée à ladite au moins une tête de puits pour alimenter une zone de traitement et des deuxièmes moyens de pompage muni d'une pompe à jet reliant lo ladite au moins une tête de puits à ladite au moins une ligne de production pour pomper les hydrocarbures.
La présente invention est particulièrement intéressante lorsqu'on l'utilise avec la technique des outils et instruments pompés, telle celle communément désignée par les initiales TFL (de l'anglosaxion Through Flow Line). En effet, par cette technique, il est possible de mettre en place et de retirer à volonté la ou les pompes à jet pour ajuster leurs paramètres de réglage ou effectuer les opérations de contrôle et entretien.
Un tel dispositif permet d'exploiter une formation géologique de manière évolutive et appropriée à chacun des puits, notamment lorsque la formation est hétérogène et a été exploitée et décomprimée.
En effet, après avoir regroupé la production de plusieurs têtes de puits dans un collecteur, on pourra disposer une première pompe à jet en aval de ce collecteur pour recomprimer l'ensemble de la production. Simultanément ou par la suite, selon les évolutions de la production de chacun des puits, on pourra placer à la profondeur appropriée, fonction de la complétion des puits, de la pression hydrostatique de l'effluent, ou en fond des puits, .,"~ :
. ' . ' ~, , ,, , , ' : , un~ ou plusieurs pompes à jet (une seule par puits), dont les caractéristiques hydrauliques sont adaptées aux pressions et débits des fluides à pomper. Ces pompes à jets pourront être mises en place et enlevées par la technique dite de TFL.
Avantageusement à l'amont du module de pompage disposé sur le fond marin est disposé un dispositif d'aiguillage incluant une pluralité de branches respectivement connectée lo ~ une tête de puits et d'un élément réunificateur qui est reliée à la pompe à jet du module de pompage.
~ans un mode de réalisation particulier, une conduite de fluide moteur provenant de la zone de traitement alimente le module de pompage ainsi que chacune des têtes de puits.
Selon un premier mode de réalisation préférentielle, ledit au moins un puits foré comporte un tubage coaxial extérieurement à un tube de production dans lequel est disposé la première pompe à jet, le tube de production étant connecté au niveau de la tête de puits avec une branche du dispositif d'aiguillage et un volume annulaire situé entre le tubage et le tube de production étant connecté ~ la conduite de fluide moteur.
Selon un second mode de réalisation préférentielle, il y a plusieurs puits forés et chacun comporte un tubage dans lequel est disposé un premier tube recevant une pompe à jet pour la production de l'effluent, le premier tube étant relié en tête de puits à une branche du dispositif d'aiguillage et un second tube connecté en tête de puits avec la conduite de fluide moteur pour l'alimentation des pompes ~ jet disposées dans les puits et de la pompe du module de pompage.
, 13315,~
La présente invention concerne également une méthode pour produire un effluent contenu dans une formation géologique sous-marine ayant au moins un puits foré, ledit puits s'étendant d'un extrémité basse d'un réservoir d'hydrocarbures à une extrémité haute formant au moins une tête de puits localisée sensiblement au-dessus du sol du fond marin, comportant les étapes suivantes:
- positionner une conduite de production alimentant une zone de traitement localisée à une certaine distance d'au moins lo une tête de puits, - disposer un module de pompage muni d'une pompe à jet pour pomper ledit effluent de la sortie d'au moins une tête de puits vers ladite au moins une zone de traitement, - injecter un fluide moteur dans une conduite conductrice de la zone de traitement vers au moins une pompe à jet disposée à une hauteur donnée à l'intérieur dudit puits de manière à
pomper l'effluent de la formation géologi~ue vers au moins une tête de puits, - commander simultanément par ladite conduite du fluide moteur la pompe à jet du module de pompage et les pompes à
jet situées respectivement dans chacun desdits puits, et - recueillir par ladite conduite de production l'effluent j pompé dans la formation et remonté vers le module de pompage dans cette conduite de production.
Dans un mode de réalisation préféré, les pompes à jets étant du type d'outils et d'instruments pompés, lesdites pompes ~ sont descendues et remontées à partir d'une plateforme dans ¦ le conduit de production vers le module de pompage, puis vers chacun desdits puits par l'intermédiaire du dispositif d'aiguillage.
Avantageusement on utilise lors de la descente des outils pompés à l'intérieur du module de pompage, un dispositif de i . ~
6' 1 33 1 558 changement de diamètre d'outil.
On décrira maintenant plus en détail une forme de réalisation particulière de l'invention qui en fera mieux comprendre les caractéristiques essentielles et les avantages, étant entendu toutefois que cette forme de réalisation est choisie à titre d'exemple et qu'elle n'est nullement limitative. Sa description est illustrée par les dessins annexés dans lesquels:
- la figure 1 représente le dispositif de production d'effluent selon la présente invention, - la figure 2 représente le dispositif de production au niveau du fond marin comportant les différents puits forés.
L'exemple choisi et illustré à la figure 1 décrit l'un des modes d'activation de la production sous-marine de brut. La Z0 figure 1 présente l'élément marin 1 dans son ensemble, le fond de la mer 2, la formation géologique 3 imprégnée de fluides que l'on veut extraire, tels du pétrole brut mélangé
avec le gaz naturel associé éventuellement à de l'eau de gisement. La production s'opère par l'intermédiaire de différents puits 10, 11, 12, 13 répartis de manière à
drainer efficacement toute l'étendue du gisement. Le nombre de puits représentés dans l'exemple choisi est limité ~
quatre, ce qui permet de faire apparaître les différences d'équipements possibles dans le cadre du procédé de production d'effluent.
Les puits représentés 10, 11/ 12, 13 sont des puits groupés "cluster" dans une zone à pression de fond insuffisante nécessitant tous les quatre une activation à l'intérieur du ~~
6a puits. Ces pults sont ensuite reliés par l'intermédiaire d'un conduit de production 25 à une installation de traitement 30 éloignée du site.
Chacun des puits s'étend d'une extrémité basse dans un réservoir d'hydrocarbure à une extrémité haute réalisant une tête de puits g située sensiblement au-dessus du sol 2 du fond marin.
lo Ils sont équipés de pompes à jet non classiques, respectivement 20, 21, 22, 23 disposées à des profondeurs convenables adaptées aux conditions de chacun de ces puits, aptes à être mises en place et retirées par la technique des outils pompés tout en assurant la production par l'intérieur du tubing central, l'espace annulaire servant à l'injection du fluide moteur, selon par exemple le procédé décrit dans le brevet FR 2 581 427.
Les puits 10 et 11 (figure 2) représentent un tel type de réalisation dans lequel un tubage 6 comporte intérieurement un tube de production 8, le volume annulaire entre les deux tubes servant à l'injection du fluide moteur.
Cependant comme représenté dans le cas du puits 12, l'invention pourrait trouver les mêmes avantages avec une utilisation de deux _ 7 _ 1331558 tubes à l'interieur du tubage 15, un premier tube 34 servant de tubing de production et un second tube 35 pour l'injection du fluide moteur dans la pompe a jet.
Les têtes de puits 9 identiques sur chaque puits sont de type TFL, comportant une seule lyre 16 d'implantation et retrait d'outils pompes, permettant notamment le passage des pompes à jet TFL dont les equipements articules ont des dimensions bien délimitees. Les lyres 16 sont connectées à un module sous-marin d'aiguillage 17 des outils pompes, assurant également le regroupement de la productior, de chacun des puits.
Ce module aiguilleur peut etre le "Rotatif Diverter Module" développé
par la Société Française Ateliers et Chantier de Bretagne. Il permet d'orienter à volonté la circulation des outils vers ou depuis chacun des puits TFL. Ce module est installe sur une plaque de base 18 sous-marine adaptee, comparable a celle de l'U.M.C. ("Underwater Manifold Center" des Sociétés Shell et Esso, utilise sur le gisement de Cormorant en Mer du Nord). Cette plaque de base permet de regrouper 2û et de connecter les principaux élements de contrôle, commande et transfert de la production sous marine. Sur cette plaque de base, en liaison avec le module aiguilleur 17 situe en amont, est dispose un module de pompage 19 des fluides produits par les differents puits. Ce module de pompage comporte essentiellement une pompe a jet 4 de dimensions et formes géométriques voisines de celles des pompes a jet de fond de puits, mais de dimensions supérieures pour permettre de recomprimer la production de chacun des puits, effluents du gisement et fluides moteur ayant permis l'activation des puits equipés de pompes à jet.
Cette pompe à jet est equ;pee de dispositifs de connection et déconnection à l'intérieur du module de pompage comparables à ceux utilises en technique TFL, éventuellement à l'aide d'outils pompables annexés, permettant de la ramener a travers la conduite de production - 8 - ~331558 25 jusqu'a la plateforme de traitement 30, puis de la remettre en place en fond de mer par circulation inverse. Ces deplacements peuvent être commandés par des systèmes de commande hydraul;que ou electrohydraulique annexes, à travers des liaisons ombilicales.
Cette disposition permet ainsi d'operer facilement le réglage et la maintenance de cette pompe à jet, moyennant des breves interruptions de la production dépendant notamment de la distance entre la station sous-marine et la plateforme. Pour permettre aux pompes de fond de puits TFL d'etre également ramenées ou re-installees par la meme méthode au travers de la conduite de production 25, le module de pompage 19 est equipé d'un dispositif de stockage et connection d'organes d'étanchéité sur outils pompés, pour permettre aux pompes a jet TFL notamment de circuler dans la collecte de diamètre superieur a celui des tubings pétroliers, selon un procéde développé par la sociéte OTIS et devenu classique en technique TFL.
Pour ramener à la plateforme les pompes de puits TFL, il faut alors, moyennant les commandes appropriées d'abord enlever la pompe a jet sous-marine 4 du module de pompage selon la méthode indiquée précedemment, puis declencher le retour des pompes à jet de fond de puits 20, 21, 22, 23, soit par inversion de la circulation du fluide moteur (ce qui est une opération classique lorsque la production s'opère par l'espace annulaire), soit de preférence à l'aide d'outils TFL de dépose appropriés. Les pompes de fond TFL circulent alors au travers des têtes de puits, du module d'aiguillage, du module de pompage sous-marin et de la conduite de production. Leur remise en place au fond de puits s'opère selon une procedure tenant aux mêmes principes.
La conduite de production 25, la conduite de fluide moteur 26 des autres liaisons peuvent etre ensouillées entre l'embase et la plateforme 11, de manière a éviter des incidents, dus par exemple à
l'accrochage avec un filet de peche, ou tout objet se deplaçant au ~ 9 ~ 1 33 1 558 voisinage du fond de l'eau.
La plateforme 30 (figure 1) comporte un séparateur 31 alimente par la ligne de production 30 qui sépare la partie gazeuse de la partie liquide de l'effluent. Une fraction de la partie liquide de l'effluent ~eau ou brut) est repressurise dans la pompe 33 pour réaliser le fluide moteur necessaire au fonctionnement des pompes à jet de fond de puits 10, 11, 12, 13 et pompe sous-marine du module de pompage 4. Les hydrocarbures liquides non recyclés ainsi que le gaz sont envoyés generalement par des lignes séparées, soit vers des moyens de stockage, soit vers d'autres installations telles des installations de traitement ou une autre plateforme.
Le fluide moteur est par exemple pressurisé de 200 à 3nO bar (20 a 30 MPa) lorsque l'on veut produire au niveau de la première pompe a jet une surpression de 30 bar ~3 MPa) de l'effluent : cette surpression correspond approximativement à celle nécessaire pour transférer la production sur une distance de l'ordre de 30 km. Ce fluide moteur alimente, par une conduite sous haute pression 26, de diametre pouvant être inférieur à celui de la conduite de production (par exemple 6"5/8 contre 8"5/8 pour la conduite de production) les differentes pompes à
jet sous-marines du module de pompage ou de fond de puits. Des vannes 27 judicieusement placées en tête de puits et sur la plaque de base 18 permettent d'assurer la sécurité du fonctionnement, de mettre éventuellement hors circuit de pompage les puits dont l'arrêt de production est décidé. Le fluide moteur peut ainsi operer deux fonctions : pendant les opération de mise en place ou retrait des pompes à jet ou autres outils, circulation de ces équipements; En fonctionnement normaL, alimentation ou fluide moteur selon une répartition commandée par la taille des duses équipant les pompes a jet des différentes pompes à jet, de fond de puits ou sous-marine.
Ainsi chacune des pompes 20, 21, 22, 23 peut fonctionner à des caracteristiques de debits et pressions de fluide moteur adaptes aux `~
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spécifications de La production.
Chacun des tubages, des lyres 16 ou des liaisons hydrauliques dans le puits, en tete de puits, ou au voisinage des tetes de puits ainsi que les differentes lignes sont équipes de vannes et de conduits de dérivation, non représentés sur la figure pour plus de clarté, et dont l'homme de l'art conna;t parfaitement l'emplacement.
Le schema de fonctionnement présente dans cet exemple offre l'avantage de permettre l'activation de la production à la fois en fond de puits et en fond de mer avec un minimum de conduites de liaison entre le gisement et la plateforme. Mais le procédé peut aussi fonctionner avec des systèmes d'activation indépendants pour le fond de puits et la station sous-marine, le fluide moteur pouvant etre amene par des lignes de pompages multipLes, une pour la station sous-marine et une pour l'ensemble des puits ou une pour chacun des puits. Enfin, la completion des puits peut présenter d'autres variantes. En particulier, des compLetions TFL doubles plus classiques, avec deux tubes dans chaque puits, peuvent etre adoptées sans changer les 2û possibilités de fonctionnement indiquées.
Les d spositifs de production d'effluent contenu dans une formation geOlogique sous-marine, habituellement mis en oeuvre sur des sites petroliers, comportent au moins un puits foré, chacun desdits puits s'etendant d'une extremite basse dans un réservoir d'hydrocarbures à
une extremité haute realisant une tete de puits située sensiblement au dessus du sol du fond marin, au moins une tete desdits puits étant connectee à un conduit de production alimentant une zone de traitement telle que notamment une plateforme. Une installation de ce type est notamment décrite dans le brevet US-A-4.152.088.
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Dans de tels types de production sous-marine, il est connu d'utiliser des pompes électriques, ou un procedé d'injection de gaz communement appelé "gaS-lift", pour améliorer l'extraction des effluents de la formation et faciliter un transfert vers une plateforme eloignée. Ces procédes de production assistée sont couteux, notamment en investissement à l'installation et en utilisation.
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` 2 l 33 1 558 La presente invention vise donc a pallier les inconvénients précités en realisant un dispositif de production d'effluent moins couteux et béneficiant d'une facilité d'utilisation notamment quant au changement de pieces endommagées.
L'idée mère de la presente invention est de proposer un dispositif et une méthode utilisant une pompe a jet, appelée aussi pompe-ejecteur, placée sensiblement au fond de l'eau, à la sortie des tetes de puits, ou après le groupe de vannes (manifold) qui permet de regrouper la production de plusieurs puits, pour améliorer l'extraction des effluents d'une formation géologique sous-marine et permettre un transfert vers des installations de traitement éloignées.
Une pompe à jet peut être ~otablement utilisée dans le cadre de la présente i~vention. Une telle pompe ¦ permet de remo~ter des fluides dans un puits par ¦ l'interieur du tubing, et outre le moindre coût d'installation, d'entretien et de manipulation, assure du fait de la simplicité et de ¦ 20 la robustesse de celle-ci une grande fiabilite de fonctionnement, supérieure notamment a celles des pompes electriques. De plus, de telles pompes permettent une meilleure conservation du rendement energetique de pompage en conditions d'aspiration polyphasique, lorsque les quantités relatives de gaz et de liquide à recomprimer varient. Enfin ces pompes permettent une bonne souplesse de réglage en fonction des conditions d'aspiration notamment par ajustement du debit de fluide moteur, un faible temps de réact;on lors de la modification des reglages, ainsi qu'une bonne aptitude au pompage de fluides visqueux ou corrosifs ou formant des depots.
La présente invention a donc pour objet un dispositif de production d'effluent contenu dans une formation géologique sous-marine comportant au moins un puits foré, ledit puits s'étendant ~$ x d'une extrémité basse d'un réservoir d'hydrocarbures ~ une extrémité haute formant au moins une tête de puits localisée sensiblement au-dessus du sol du fond marin, des premiers moyens de pompage disposés à une hauteur donnée à
l'intérieur dudit puits de manière à pomper l'effluent de la formation jusqu'à ladite au moins une tête de puits, au moins une ligne de production reliée à ladite au moins une tête de puits pour alimenter une zone de traitement et des deuxièmes moyens de pompage muni d'une pompe à jet reliant lo ladite au moins une tête de puits à ladite au moins une ligne de production pour pomper les hydrocarbures.
La présente invention est particulièrement intéressante lorsqu'on l'utilise avec la technique des outils et instruments pompés, telle celle communément désignée par les initiales TFL (de l'anglosaxion Through Flow Line). En effet, par cette technique, il est possible de mettre en place et de retirer à volonté la ou les pompes à jet pour ajuster leurs paramètres de réglage ou effectuer les opérations de contrôle et entretien.
Un tel dispositif permet d'exploiter une formation géologique de manière évolutive et appropriée à chacun des puits, notamment lorsque la formation est hétérogène et a été exploitée et décomprimée.
En effet, après avoir regroupé la production de plusieurs têtes de puits dans un collecteur, on pourra disposer une première pompe à jet en aval de ce collecteur pour recomprimer l'ensemble de la production. Simultanément ou par la suite, selon les évolutions de la production de chacun des puits, on pourra placer à la profondeur appropriée, fonction de la complétion des puits, de la pression hydrostatique de l'effluent, ou en fond des puits, .,"~ :
. ' . ' ~, , ,, , , ' : , un~ ou plusieurs pompes à jet (une seule par puits), dont les caractéristiques hydrauliques sont adaptées aux pressions et débits des fluides à pomper. Ces pompes à jets pourront être mises en place et enlevées par la technique dite de TFL.
Avantageusement à l'amont du module de pompage disposé sur le fond marin est disposé un dispositif d'aiguillage incluant une pluralité de branches respectivement connectée lo ~ une tête de puits et d'un élément réunificateur qui est reliée à la pompe à jet du module de pompage.
~ans un mode de réalisation particulier, une conduite de fluide moteur provenant de la zone de traitement alimente le module de pompage ainsi que chacune des têtes de puits.
Selon un premier mode de réalisation préférentielle, ledit au moins un puits foré comporte un tubage coaxial extérieurement à un tube de production dans lequel est disposé la première pompe à jet, le tube de production étant connecté au niveau de la tête de puits avec une branche du dispositif d'aiguillage et un volume annulaire situé entre le tubage et le tube de production étant connecté ~ la conduite de fluide moteur.
Selon un second mode de réalisation préférentielle, il y a plusieurs puits forés et chacun comporte un tubage dans lequel est disposé un premier tube recevant une pompe à jet pour la production de l'effluent, le premier tube étant relié en tête de puits à une branche du dispositif d'aiguillage et un second tube connecté en tête de puits avec la conduite de fluide moteur pour l'alimentation des pompes ~ jet disposées dans les puits et de la pompe du module de pompage.
, 13315,~
La présente invention concerne également une méthode pour produire un effluent contenu dans une formation géologique sous-marine ayant au moins un puits foré, ledit puits s'étendant d'un extrémité basse d'un réservoir d'hydrocarbures à une extrémité haute formant au moins une tête de puits localisée sensiblement au-dessus du sol du fond marin, comportant les étapes suivantes:
- positionner une conduite de production alimentant une zone de traitement localisée à une certaine distance d'au moins lo une tête de puits, - disposer un module de pompage muni d'une pompe à jet pour pomper ledit effluent de la sortie d'au moins une tête de puits vers ladite au moins une zone de traitement, - injecter un fluide moteur dans une conduite conductrice de la zone de traitement vers au moins une pompe à jet disposée à une hauteur donnée à l'intérieur dudit puits de manière à
pomper l'effluent de la formation géologi~ue vers au moins une tête de puits, - commander simultanément par ladite conduite du fluide moteur la pompe à jet du module de pompage et les pompes à
jet situées respectivement dans chacun desdits puits, et - recueillir par ladite conduite de production l'effluent j pompé dans la formation et remonté vers le module de pompage dans cette conduite de production.
Dans un mode de réalisation préféré, les pompes à jets étant du type d'outils et d'instruments pompés, lesdites pompes ~ sont descendues et remontées à partir d'une plateforme dans ¦ le conduit de production vers le module de pompage, puis vers chacun desdits puits par l'intermédiaire du dispositif d'aiguillage.
Avantageusement on utilise lors de la descente des outils pompés à l'intérieur du module de pompage, un dispositif de i . ~
6' 1 33 1 558 changement de diamètre d'outil.
On décrira maintenant plus en détail une forme de réalisation particulière de l'invention qui en fera mieux comprendre les caractéristiques essentielles et les avantages, étant entendu toutefois que cette forme de réalisation est choisie à titre d'exemple et qu'elle n'est nullement limitative. Sa description est illustrée par les dessins annexés dans lesquels:
- la figure 1 représente le dispositif de production d'effluent selon la présente invention, - la figure 2 représente le dispositif de production au niveau du fond marin comportant les différents puits forés.
L'exemple choisi et illustré à la figure 1 décrit l'un des modes d'activation de la production sous-marine de brut. La Z0 figure 1 présente l'élément marin 1 dans son ensemble, le fond de la mer 2, la formation géologique 3 imprégnée de fluides que l'on veut extraire, tels du pétrole brut mélangé
avec le gaz naturel associé éventuellement à de l'eau de gisement. La production s'opère par l'intermédiaire de différents puits 10, 11, 12, 13 répartis de manière à
drainer efficacement toute l'étendue du gisement. Le nombre de puits représentés dans l'exemple choisi est limité ~
quatre, ce qui permet de faire apparaître les différences d'équipements possibles dans le cadre du procédé de production d'effluent.
Les puits représentés 10, 11/ 12, 13 sont des puits groupés "cluster" dans une zone à pression de fond insuffisante nécessitant tous les quatre une activation à l'intérieur du ~~
6a puits. Ces pults sont ensuite reliés par l'intermédiaire d'un conduit de production 25 à une installation de traitement 30 éloignée du site.
Chacun des puits s'étend d'une extrémité basse dans un réservoir d'hydrocarbure à une extrémité haute réalisant une tête de puits g située sensiblement au-dessus du sol 2 du fond marin.
lo Ils sont équipés de pompes à jet non classiques, respectivement 20, 21, 22, 23 disposées à des profondeurs convenables adaptées aux conditions de chacun de ces puits, aptes à être mises en place et retirées par la technique des outils pompés tout en assurant la production par l'intérieur du tubing central, l'espace annulaire servant à l'injection du fluide moteur, selon par exemple le procédé décrit dans le brevet FR 2 581 427.
Les puits 10 et 11 (figure 2) représentent un tel type de réalisation dans lequel un tubage 6 comporte intérieurement un tube de production 8, le volume annulaire entre les deux tubes servant à l'injection du fluide moteur.
Cependant comme représenté dans le cas du puits 12, l'invention pourrait trouver les mêmes avantages avec une utilisation de deux _ 7 _ 1331558 tubes à l'interieur du tubage 15, un premier tube 34 servant de tubing de production et un second tube 35 pour l'injection du fluide moteur dans la pompe a jet.
Les têtes de puits 9 identiques sur chaque puits sont de type TFL, comportant une seule lyre 16 d'implantation et retrait d'outils pompes, permettant notamment le passage des pompes à jet TFL dont les equipements articules ont des dimensions bien délimitees. Les lyres 16 sont connectées à un module sous-marin d'aiguillage 17 des outils pompes, assurant également le regroupement de la productior, de chacun des puits.
Ce module aiguilleur peut etre le "Rotatif Diverter Module" développé
par la Société Française Ateliers et Chantier de Bretagne. Il permet d'orienter à volonté la circulation des outils vers ou depuis chacun des puits TFL. Ce module est installe sur une plaque de base 18 sous-marine adaptee, comparable a celle de l'U.M.C. ("Underwater Manifold Center" des Sociétés Shell et Esso, utilise sur le gisement de Cormorant en Mer du Nord). Cette plaque de base permet de regrouper 2û et de connecter les principaux élements de contrôle, commande et transfert de la production sous marine. Sur cette plaque de base, en liaison avec le module aiguilleur 17 situe en amont, est dispose un module de pompage 19 des fluides produits par les differents puits. Ce module de pompage comporte essentiellement une pompe a jet 4 de dimensions et formes géométriques voisines de celles des pompes a jet de fond de puits, mais de dimensions supérieures pour permettre de recomprimer la production de chacun des puits, effluents du gisement et fluides moteur ayant permis l'activation des puits equipés de pompes à jet.
Cette pompe à jet est equ;pee de dispositifs de connection et déconnection à l'intérieur du module de pompage comparables à ceux utilises en technique TFL, éventuellement à l'aide d'outils pompables annexés, permettant de la ramener a travers la conduite de production - 8 - ~331558 25 jusqu'a la plateforme de traitement 30, puis de la remettre en place en fond de mer par circulation inverse. Ces deplacements peuvent être commandés par des systèmes de commande hydraul;que ou electrohydraulique annexes, à travers des liaisons ombilicales.
Cette disposition permet ainsi d'operer facilement le réglage et la maintenance de cette pompe à jet, moyennant des breves interruptions de la production dépendant notamment de la distance entre la station sous-marine et la plateforme. Pour permettre aux pompes de fond de puits TFL d'etre également ramenées ou re-installees par la meme méthode au travers de la conduite de production 25, le module de pompage 19 est equipé d'un dispositif de stockage et connection d'organes d'étanchéité sur outils pompés, pour permettre aux pompes a jet TFL notamment de circuler dans la collecte de diamètre superieur a celui des tubings pétroliers, selon un procéde développé par la sociéte OTIS et devenu classique en technique TFL.
Pour ramener à la plateforme les pompes de puits TFL, il faut alors, moyennant les commandes appropriées d'abord enlever la pompe a jet sous-marine 4 du module de pompage selon la méthode indiquée précedemment, puis declencher le retour des pompes à jet de fond de puits 20, 21, 22, 23, soit par inversion de la circulation du fluide moteur (ce qui est une opération classique lorsque la production s'opère par l'espace annulaire), soit de preférence à l'aide d'outils TFL de dépose appropriés. Les pompes de fond TFL circulent alors au travers des têtes de puits, du module d'aiguillage, du module de pompage sous-marin et de la conduite de production. Leur remise en place au fond de puits s'opère selon une procedure tenant aux mêmes principes.
La conduite de production 25, la conduite de fluide moteur 26 des autres liaisons peuvent etre ensouillées entre l'embase et la plateforme 11, de manière a éviter des incidents, dus par exemple à
l'accrochage avec un filet de peche, ou tout objet se deplaçant au ~ 9 ~ 1 33 1 558 voisinage du fond de l'eau.
La plateforme 30 (figure 1) comporte un séparateur 31 alimente par la ligne de production 30 qui sépare la partie gazeuse de la partie liquide de l'effluent. Une fraction de la partie liquide de l'effluent ~eau ou brut) est repressurise dans la pompe 33 pour réaliser le fluide moteur necessaire au fonctionnement des pompes à jet de fond de puits 10, 11, 12, 13 et pompe sous-marine du module de pompage 4. Les hydrocarbures liquides non recyclés ainsi que le gaz sont envoyés generalement par des lignes séparées, soit vers des moyens de stockage, soit vers d'autres installations telles des installations de traitement ou une autre plateforme.
Le fluide moteur est par exemple pressurisé de 200 à 3nO bar (20 a 30 MPa) lorsque l'on veut produire au niveau de la première pompe a jet une surpression de 30 bar ~3 MPa) de l'effluent : cette surpression correspond approximativement à celle nécessaire pour transférer la production sur une distance de l'ordre de 30 km. Ce fluide moteur alimente, par une conduite sous haute pression 26, de diametre pouvant être inférieur à celui de la conduite de production (par exemple 6"5/8 contre 8"5/8 pour la conduite de production) les differentes pompes à
jet sous-marines du module de pompage ou de fond de puits. Des vannes 27 judicieusement placées en tête de puits et sur la plaque de base 18 permettent d'assurer la sécurité du fonctionnement, de mettre éventuellement hors circuit de pompage les puits dont l'arrêt de production est décidé. Le fluide moteur peut ainsi operer deux fonctions : pendant les opération de mise en place ou retrait des pompes à jet ou autres outils, circulation de ces équipements; En fonctionnement normaL, alimentation ou fluide moteur selon une répartition commandée par la taille des duses équipant les pompes a jet des différentes pompes à jet, de fond de puits ou sous-marine.
Ainsi chacune des pompes 20, 21, 22, 23 peut fonctionner à des caracteristiques de debits et pressions de fluide moteur adaptes aux `~
: . : : ::: .
spécifications de La production.
Chacun des tubages, des lyres 16 ou des liaisons hydrauliques dans le puits, en tete de puits, ou au voisinage des tetes de puits ainsi que les differentes lignes sont équipes de vannes et de conduits de dérivation, non représentés sur la figure pour plus de clarté, et dont l'homme de l'art conna;t parfaitement l'emplacement.
Le schema de fonctionnement présente dans cet exemple offre l'avantage de permettre l'activation de la production à la fois en fond de puits et en fond de mer avec un minimum de conduites de liaison entre le gisement et la plateforme. Mais le procédé peut aussi fonctionner avec des systèmes d'activation indépendants pour le fond de puits et la station sous-marine, le fluide moteur pouvant etre amene par des lignes de pompages multipLes, une pour la station sous-marine et une pour l'ensemble des puits ou une pour chacun des puits. Enfin, la completion des puits peut présenter d'autres variantes. En particulier, des compLetions TFL doubles plus classiques, avec deux tubes dans chaque puits, peuvent etre adoptées sans changer les 2û possibilités de fonctionnement indiquées.
Claims (10)
1. Dispositif de production d'effluent contenu dans une formation géologique sous-marine comportant au moins un puits foré, ledit puits s'étendant d'une extrémité basse d'un réservoir d'hydrocarbures à une extrémité haute formant au moins une tête de puits localisée sensiblement au-dessus du sol du fond marin, des premiers moyens de pompage disposés à une hauteur donnée à l'intérieur dudit puits de manière à pomper l'effluent de la formation jusqu'à ladite au moins une tête de puits, au moins une ligne de production reliée à ladite au moins une tête de puits pour alimenter une zone de traitement et des deuxièmes moyens de pompage muni d'une pompe à jet reliant ladite au moins une tête de puits à ladite au moins une ligne de production pour pomper les hydrocarbures.
2. Dispositif de production d'effluent selon la revendication 1, dans lequel lesdits premiers moyens de pompages comportent une première pompe à jet et lesdits deuxièmes moyens de pompage consistent en un module de pompage comportant une deuxième pompe à jet.
3. Dispositif de production d'effluent selon la revendication 2, dans lequel à l'amont du module de pompage situé sur le fond marin est placé un dispositif d'aiguillage incluant une pluralité de branches respectivement connectées à une tête de puits et un élément réunificateur qui est reliée à ladite deuxième pompe à jet dudit module de pompage.
4. Dispositif de production d'effluent selon la revendication 2 ou 3, dans lequel une conduite de fluide moteur provenant de la zone de traitement alimente le module de pompage ainsi que ladite au moins une tête de puits.
5. Dispositif de production d'effluent selon la revendication 4, dans lequel ledit au moins un puits foré
comporte un tubage coaxial extérieurement à un tube de production dans lequel est descendue ladite première pompe à jet, le tube de production étant connecté au niveau de ladite au moins une tête de puits avec une branche dudit dispositif d'aiguillage et un volume annulaire situé entre le tubage et le tube de production étant connecté à ladite conduite de fluide moteur.
comporte un tubage coaxial extérieurement à un tube de production dans lequel est descendue ladite première pompe à jet, le tube de production étant connecté au niveau de ladite au moins une tête de puits avec une branche dudit dispositif d'aiguillage et un volume annulaire situé entre le tubage et le tube de production étant connecté à ladite conduite de fluide moteur.
6. Dispositif de production d'effluent selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il y a plusieurs puits forés chacun comportant un tubage dans lequel est disposé un premier tube recevant une desdites premières pompes à jet pour la production de l'effluent, ledit premier tube étant relié en tête de puits à une branche du dispositif d'aiguillage et un second tube connecté en tête de puits avec ladite conduite de fluide moteur pour l'alimentation desdites premières pompes à jet et de ladite deuxième pompe à jet du module de pompage.
7. Dispositif selon la revendication 2, 3, 5 ou 6, dans lequel ladite deuxième pompe à jet du module de pompage est de dimensions et de formes géométriques voisines de celles de ladite première pompe à jet disposée à l'intérieur d'un puits.
8. Méthode pour produire un effluent contenu dans une formation géologique sous-marine ayant au moins un puits foré, ledit puits s'étendant d'une extrémité basse d'un réservoir d'hydrocarbures à une extrémité haute formant au moins une tête de puits localisée sensiblement au-dessus du sol du fond marin, comportant les étapes suivantes:
- positionner une conduite de production alimentant une zone de traitement localisée à une certaine distance d'au moins une tête de puits, - disposer un module de pompage muni d'une pompe à jet pour pomper ledit effluent de la sortie d'au moins une tête de puits vers ladite au moins une zone de traitement, - injecter un fluide moteur dans une conduite conductrice de la zone de traitement vers au moins une pompe à jet disposée à une hauteur donnée à l'intérieur dudit puits de manière à
pomper l'effluent de la formation géologique vers au moins une tête de puits, - commander simultanément par ladite conduite du fluide moteur la pompe à jet du module de pompage et les pompes à
jet situées respectivement dans chacun desdits puits, et - recueillir par ladite conduite de production l'effluent pompé dans la formation et remonté vers le module de pompage dans cette conduite de production.
- positionner une conduite de production alimentant une zone de traitement localisée à une certaine distance d'au moins une tête de puits, - disposer un module de pompage muni d'une pompe à jet pour pomper ledit effluent de la sortie d'au moins une tête de puits vers ladite au moins une zone de traitement, - injecter un fluide moteur dans une conduite conductrice de la zone de traitement vers au moins une pompe à jet disposée à une hauteur donnée à l'intérieur dudit puits de manière à
pomper l'effluent de la formation géologique vers au moins une tête de puits, - commander simultanément par ladite conduite du fluide moteur la pompe à jet du module de pompage et les pompes à
jet situées respectivement dans chacun desdits puits, et - recueillir par ladite conduite de production l'effluent pompé dans la formation et remonté vers le module de pompage dans cette conduite de production.
9. Méthode de production d'effluent selon la revendication 8, caractérisée en ce que les pompes à jets disposés dans les puits sont du type d'outils et d'instruments pompés, lesdites pompes étant descendues et remontées à partir d'une plateforme dans la conduite de production vers le module de pompage d'une part et vers chacun desdits puits par l'intermédiaire d'un dispositif d'aiguillage.
10. Méthode de production d'effluent selon la revendication 9, caractérisée en ce que l'on utilise lors de la descente des outils pompés à l'intérieur du module de pompage, un dispositif de changement de diamètre d'outil.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MKLA | Lapsed |