FR2507243A1 - Procede et dispositif electrique de recuperation assistee de petrole - Google Patents

Abstract

L'INVENTION A POUR OBJET UN PROCEDE ET UN DISPOSITIF ELECTRIQUE DE RECUPERATION ASSISTEE DE PETROLE. UN DISPOSITIF SELON L'INVENTION POUR RECUPERER DU PETROLE CONTENU DANS UNE FORMATION RESERVOIR 2 A PARTIR D'UN PUITS 1 EQUIPE D'UN CUVELAGE 3, COMPORTE UNE ANODE 9 QUI EST PLACEE DANS LE FONDS DU PUITS, AU-DESSOUS DE LA FORMATION RESERVOIR 2 DANS UN LIQUIDE 9A ELECTROCONDUCTEUR ET QUI EST RELIEE A LA BORNE POSITIVE D'UNE SOURCE 22 DE TENSION UNIDIRECTIONNELLE, CONTINUE OU PULSEE. LE CUVELAGE 3 EST RELIE A LA BORNE NEGATIVE DE LA SOURCE 22. ON APPLIQUE LA TENSION UNIDIRECTIONNELLE PENDANT DES PERIODES DE PLUSIEURS JOURS A UN MOIS ALTERNANT AVEC DES PERIODES DE REPOS DE MEME DUREE. UNE APPLICATION EST LA RECUPERATION DE PETROLE SUPPLEMENTAIRE CONTENU DANS DES FORMATIONS FRACTUREES.

Description

Procédé et dispositif électrique de récupération assistée

de pétrole.

L'invention a pour objet un procédé et un dispositif élec-

trique de récupération assistée de pétrole.

De nombreux procédés et dispositifs utilisant de, l'éner-

gie électrique ont été proposés et essayés pour augmenter la mobi-

lité des hydrocarbures dans leur gisement et pour améliorer la

récupération tertiaire des hydrocarbures.

Une première catégorie de procédés utilisent l'échauffement produit par effet Joule Ces procédés nécessitent une puissance électrique élevée pour échauffer suffisamment le gisement et ils

utilisent du courant alternatif.

L'échauffement est utilisé par exemple pour carboniser des schistes bitumineux dans les procédés décrits dans les brevets

U S 3 106 244, 3 137 347, 3 428 125 (H PARKER).

On utilise également l'échauffement pour liquéfier les

paraffines, les asphaltes ou le bitume ou pour réduire la viscosité.

Brevets_ U S 1 372 743 -(B GARDNER),,3 848 671 -(L KERN, 3 149 672

(J ORKISZEWSKI et AI).

On a également utilisé l'échauffement dû au passage du courant électrique pour produire de la vapeur d'eau en place:brevets U.S 3 507 330, 3 547 193, 3 605 888, 3 614 986 -(W G Gill et A Il),

3.620 300 -(F CROWSON),3 547 192 -(E CLARIDGE).

Une deuxième catégorie de procédés utilisent l'électrolyse et les gaz qui en résultent pour pressuriser le gisement ou pour les combiner aux hydrocarbures De tels procédés sont décrits dans les brevets U S 1 784 214 -(P WORKMAN),3 103 975 (A W HAUSON)

3.724 543 et 3 782 465 (C W BELL et Al),4 037 655 (N CARPENTER).

Une troisième catégorie de procédés utilisent l'action d'un courant électrique unidirectionnel sur un liquide contenu dans un milieu poreux assimilable à des tubes capillaires pour déplacer

le liquide par un phénomène connu sous le nom d'électro-osmose.

Le phénomène d'électro-osmose est utilisé par exemple pour éviter l'envahissement du fond d'un puits par la couche d'eau salée

(effet de Coning).

Le brevet U S 3 202 215 (A STANOWIS) décrit un procédé selon lequel on utilise l'électro-osmose pour maintenir une lentille

d'eau pure dans le fond d'un puits pour repousser l'eau salée.

D'autres brevets décrivent des procédés permettant de

déplacer le pétrole par électro-osmose.

Le brevet FR 1 268 588 (Institut Français du Pétrole) décrit un procédé selon lequel on applique entre deux électrodes situées en deux points d'un gisement, une différence de potentiel élevée, ayant un sens déterminé, par exemple une différence de

potentiel comprise entre 1000 et 100 000 Volts.

Le brevet U S 2 799 641 (T G BELL) décrit un procédé de récupération assistée selon lequel on applique une différence de potentiel entre une première électrode de polarité positive située dans la formation à distance d'un puits producteur et une

deuxième électrode de polarité négative située dans le puits produc-

teur et en contact direct avec la formation réservoir.

La tension continue est d'au moins 70 Volts et l'inten-

sité du courant d'environ 10 ampères Le pétrole est déplacé vers la cathode Le courant est interrompu périodiquement avec une fréquence de 6 à 30 cycles par minute On peut également utiliser des impulsions dues aux décharges d'un condensateur chargé sous une tension de l'ordre de 1000 à 3000 volts On peut également utiliser

un courant alternatif asymétrique ayant une fréquence de l'ordre.

de 1 à 10 Hz.

Le brevet U S 3 417 823 (S R FARIS) décrit un procédé suivant lequel on place une anode et une cathode dans un même puits

et on déplace l'eau vers la cathode par électro-osmose.

Le brevet U S 3 642 066 (William G GILL) décrit un procé-

dé de récupération assistée selon lequel on place une cathode dans un puits producteur et une anode dans un puits auxiliaire pour déplacer l'eau de la formation vers l'anode et le pétrole vers la

cathode On applique entre anode et cathode une différence de poten-

tiel continue mais pulsée Les électrodes pénètrent dans la formation réservoir. Les brevets U S 3 724 543 et 3 782 465 (Christy W BELL et Charles H TITUS) décrivent des dispositifs selon lesquels on place une anode de petite surface dans une cavité située au milieu 'de la formation et on injecte de l'eau conductrice autour de cette anode On établit une différence de potentiel continue de plusieurs

milliers de volts entre cette anode et le cuvelage d'un puits pro-

ducteur qui sert de cathode L'eau chauffée autour de l'anode migre

vers la cathode, sous l'effet de la pression et de l'électro-

osmose, en entraînant le pétrole.

*Ces brevets montrent qu'il est connu d'utiliser une différence de potentiel unidirectionnelle, continue ou pulsée, pour favoriser la migration du pétrole vers -une électrode pu-

effet d'électro-osmose en milieu poreux qui peut se cumuler av-

un échauffement et avec une électrolyse de l'eau salée contenue

dans la formation.

L'objectif de la présente invention est de procurer une méthode de récupération assistée utilisant l'énergie électrique en optimisant le bilan de l'opération, c'est-à-dire le rapport entre le pétrole supplémentaire que l'on peut récupérer et l'énergie

électrique dépensée.

Des essais ont été effectués en laboratoire sur des

échantillons de terrains en forme de carotte de sondage.

Ces échantillons de roche ont été d'abord lavés et séchés

puis saturés en eau salée On effectue ensuite une circulation d'hui-

le à travers ces échantillons jusqu'à saturation irréductible en eau.

Par différence, on connaît le pétrole imprégnant la roche.

On applique une différence de potentiel unidirectionnelle entre les deux extrémités longitudinales de la carotte pendant des durées déterminées et on mesure la quantité de pétrole supplémentaire qui est extraite de l'échantillon soit pendant l'application du courant, soit après et on étudie comment varie la quantité de pétrole supplémentaire extrait de l'échantillon, en fonction de paramètres tels que le champ électrique, l'intensité du courant et la durée d'application de celui-ci et des périodes de repos alternant avec

des périodes de mise sous tension.

Ces essais ont confirmé que si l'on extrait le pétrole uni-

quement par balayage hydraulique en créant une différence de pression entre les deux extrémités de l'échantillon, lorsqu'on n'arrive plus à extraire du pétrole, on n'a récupéré qu'une faible partie du pétrole imprégnant initialement l'échantillon (La récupération par balayage hydraulique est d'environ 40 à 50 %-pour la plupart des échantillons en

laboratoire, et de 15 à 20 % en général pour un gisement).

Si l'on applique pendant un certain temps une différence

de potentiel unidirectionnelle entre les deux extrémités de l'échan-

tillon, on obtient une récupération de pétrole supplémentaire au cours d'une mise en production simultanée ou consécutive à

l'application du champ électrique.

La quantité de pétrole supplémentaire récupérée est

indépendante du sens de mise en production par rapport à la direc-

tion d'application du champ électrique, ce qui permet de supposer que le champ électrique a pour effet de favoriser l'aptitude au déplacement du pétrole qui peut ensuite être déplacé dans n'importe quel sens Le champ électrique agirait donc non pas pour entraîner

le pétrole vers la cathode ou vers l'anode, mais pour rompre cer-

taines liaisons qui retiennent le pétrole dans la formation telles que des forces capillaires ou des tensions superficielles et, une

fois ces liaisons rompues, le pétrole serait rendu plus mobile.

Des essais ont été conduits pour déterminer sur échantil-

Ions comment variait le bilan énergétique, c'est-à-dire la quantité de pétrole supplémentaire que l'on peut récupérer en fonction du temps d'application d'un champ électrique déterminé et donc de la

puissance électrique consommée.

Ces essais ont montré que le bilan énergétique reste sensiblement stable pendant une période déterminée d'application d'un champ électrique déterminé, qui varie de quelques jours à quelques mois, selon la nature de la formation et la valeur du champ

électrique La stabilité du bilan signifie que la quantité de pétro-

le supplémentaire que l'on peut récupérer varie dans le même sens que la durée d'application du champ et que le bilan, c'est-à-'dire le

rapport entre la quantité de pétrole récupérée et l'énergie élec-

trique dépensée, reste sensiblement constant pour des périodes d'application du courant ne dépassant pas une limite supérieure Par contre, pour des durées d'application du champ électrique plus longues, le bilan décroît et, quel que soit le coût relatif du pétrole et de l'énergie électrique, il y a un seuil au delà duquel

le bilan économique devient défavorable.

Ces essais montrent qu'il est donc important, dans le cas de chaque gisement, de déterminer préalablement la durée maxima

d'application du champ électrique,pour éviter de continuer à dépen-

ser de l'énergie électrique pour un résultat inférieur au bénéfice que l'on en retire,et la durée optima pour laquelle le bilan est

le meilleur.

il était naturel de considérer que lorsqu'on avait appliqué un champ électrique pendant une première période à l'issue de laquelle la récupération de pétrole supplémentaire était devenue inférieure à un seuil économique, cela signifiait que tout le pétrole récupérable par ce procédé était épuisé et qu'il était inutile de recommencer et c'est ce qui a été fait dans les procédés

électriques connus à ce jour.

Toutefois les essais sur échantillon ont montré ce résul-

tat surprenant que si l'on appliquait à nouveau un champ électrique après une période d'interruption du courant,ayant une durée comprise entre quelques jours et quelques mois, selon la nature des terrains, on obtenait une nouvelle récupération de pétrole supplémentaire avec un bilan économique qui reste favorable pour une nouvelle

durée d'application du champ électrique.

On peut ainsi répéter les cycles d'application d'un champ électrique comportant des périodes successives d'application d'un champ électrique unidirectionnel, ayant des durées déterminées de l'ordre de quelques jours à quelques mois selon la nature du gisement, lesquelles périodes de drainage électrique sont séparées par des périodes de repos électrique ayant une durée de l'ordre de quelques jours à quelques mois selon la nature des terrains

L'explication du phénomène est mal connue.

On peut comparer ce phénomène à un cycle de polarisations

et de dépolarisations.

Les essais effectués sur échantillons ont montré que la récupération de pétrole supplémentaire est sensible, même dans le cas

o le champ électrique est faible de l'ordre de 0,1 V/m Bien enten-

du, on peut utiliser des gradients de potentiel plus élevés ou moins élevés Un champ faible appliqué pendant un temps long donne un résultat équivalent à un champ plus fort,par exemple 1 V/m,appliqué pendant un temps plus court La quantité de pétrole récupérée est donc sensiblement proportionnelle à l'énergie électrique fournie tant que les durées

d'application du champ restent inférieures à une durée déterminee.

On a donc intérêt à utiliser un champ faible afin de minimi-

ser les pertes dues aux échauffements par effet Joule.

L'extraction de pétrole supplémentaire n'a pas lieu néces-

sairement en même temps que l'application du champ électrique Elle peut se poursuivre après que l'on a interrompu la différence de potentiel.

Des essais ont été réalisés sur des échantillons en appli-

quant un champ électrique alternatif ayant une fréquence comprise

entre quelques Hz et quelques K Hz.

Ces essais ont montré que,dans les mêmes conditions, l'on n'obtenait pas avec un champ alternatif un effet d'amélioration de la récupération de pétrole aussi bon que celui qui est obtenu en

appliquant un champ électrique unidirectionnel, continu ou pulsé.

La présente invention a pour objet des procédés de récupé-

ration assistée du pétrole contenu dans une formation réservoir à

partir d'un puits qui s'étend jusqu'à ladite formation.

Les procédés selon l'invention sont du type connu dans

lequel on déplace le pétrole en appliquant une différence de poten-

tiel unidirectionnelle, continue ou pulsée, entre deux électrodes

dont l'une au moins est placée dans ledit puits.

Les essais sur échantillons conduisent à proposer un procédé

de ce type dans lequel on applique la différence de potentiel uni-

directionnelle pendant des périodes ayant une durée comprise entre quelques jours et quelques mois, lesquelles périodes sont séparées par des périodes de repos électrique ayant une durée comprise entre quelques jours et quelques mois et on répète ces cycles de périodes alternées jusqu'à ce que la quantité de pétrole récupérée tombe

au-dessous d'un seuil de rentabilité.

De préférence, la durée des périodes d'application du champ électrique unidirectionnel est sensiblement égale à la durée

des périodes de repos.

Avantageusement, on pourra éloigner l'électrode inférieure, afin d'obtenir une meilleure répartition du champ électrique, dans

les limites de puissance utilisable.

Avantageusement, on pourra être amené à faire varier d'une

manière discontinue l'espacement vertical des deux électrodes ainsi.

que la puissance injectée entre ces deux électrodes, pendant l'exploi-

tation du gisement ou l'application du courant A cet effet, on pourra, lors de l'équipement préliminaire, effectuer un approfondissement de

puits tenant compte de la profondeur-maximum de l'électrode basse.

Avantageusement, avant chaque période d'application de la différence de potentiel, on peut injecter dans la formation réservoir, autour du puits, une lentille d'un liquide de haute résistivité,

par exemple de l'eau pure.

Un dispositif selon l'invention pour récupérer une quantité supplémentaire de pétrole à partir d'un puits qui est équipé d'un cuvelage métallique s'étendant au moins jusqu'au toit d'une formation réservoir et la traversant ou non, comporte une électrode de grande longueur qui est disposée dans le fond dudit puits dans un milieu électroconducteur qui établit

un bon contact électrique entre ladite électrode et le terrain encais-

sant situé au-dessous de ladite formation réservoir; une source de tension unidirectionnelle située en surface; des moyens conducteurs électriques pour relier la borne

positive de ladite source à ladite électrode, lesquels moyens conduc-

teurs sont isolés de ladite formation et dudit cuvelage; des moyens pour connecter la borne négative de ladite source à l'extrémité supérieure dudit cuvelage; et des moyens pour appliquer la tension unidirectionnelle délivrée par ladite source, de façon continue ou pulsée avec une fréquence de l'ordre de plusieurs pulsations à la minute, pendant des périodes déterminées de plusieurs jours à plusieurs mois alternant

avec des périodes de repos de plusieurs jours à plusieurs mois.

La distance verticale entre l'électrode et l'extrémité infé-

fieure du cuvelage conducteur est d'au moins 40 mètres.

Les procédés et dispositifs selon l'invention permettent de récupérer une production supplémentaire de pétrole à partir d'un puits en dépensant une énergie électrique dont le coût est inférieur à la valeur économique du pétrole supplémentaire récupéré Par rapport aux

procédés d'électro-osmose connus qui appliquent une tension unidirec-

tionnelle sans interruption, jusqu'à épuisement du pétrole récupérable

par ce procédé, le procédé et le dispositif selon-l'invention permet-

tent d'accroître la quantité-totale de pétrole que l'on peut extraire

d'un puits en alternant des périodes d'application d'une tension uni-

directionnelle avec des périodes de repos électrique pendant lesquelles

la production peut se poursuivre.

Les procédés et dispositifs selon l'invention permettent de séparer les phases d'application de la tension électrique et les phases de production Ils permettent d'accroître la production d'un puits en plaçant les deux électrodes dans le même puits tout en influençant

un volume important de la formation situé autour du puits.

Un des avantages des procédés et dispositifs selon l'inven-

tion, dans lesquels les deux électrodes sont placées dans un même puits, réside dans le fait qu'ils permettent de choisir la distance entre électrodes, ce qui n'est pas le cas lorsque les électrodes sont placées dans deux puits différents et de faire variercette distance.

La description suivante se réfère aux dessins annexés qui

représentent, sans aucun caractère limitatif, des disposiitfs pour

la mise en oeuvre des procédés selon l'invention.

Les figures 1 à 4 sont des coupes verticales d'un puits

de production représentant des exemples dans lesquels les deux élec-

trodes sont situées dans un même puits.

La figure 5 est une coupe verticale montrant un exemple

de mise en oeuvre du procédé utilisant deux puits.

La figure 1 représente un puits 1 qui est foré dans le sol et qui s'étend jusqu'à une formation réservoir 2 contenant des

pétrole et de l'eau Le puits 1 est, par exemple, un puits produc-

teur Une garniture d'étanchéité Il divise la formation en deux

parties, une partie supérieure 2 a qui correspond aux couches pro-

ductrices de pétroles à un moment déterminé de l'exploitation du gi-

sement et une partie inférieure 2 b qui correspond à des couches

contenant de l'eau, généralement salée.

Le puits 1 est équipé d'un cuvelage métallique 3

(casing) qui se termine par un sabot 3 a situé au toit de la forma-

tion réservoir Il s'agit dans cet exemple d'un puits dit en découvert.

Le puits I est normalement équipé d'un tubage de production 4 dont

l'extrémité supérieure est connectée sur une conduite 5 de produc-

tion Le tubage 4 peut être équipé comme le représente la figure 1, d'une pompe comportant un piston 6 mû par une tige 7 qui traverse

un presse-étoupe d'étanchéité 8.

Dans l'exemple représenté, le puits comporte une colonne

suspendue isolante 25 ayant un diamètre inférieur à celui du cuve-

lage dont l'extrémité supérieure est accrochée à une garniture d'étan-

chéité 21 fixée au cuverage Cette colonne suspendue est en un matériau isolant tel qu'une résine armée de fibre de verre Elle traverse la formation 2 et comporte des perforations 25 a à la

traversée de la formation réservoir 2 a.

L'extrémité inférieure du tubage de production est située au-dessus de l'extrémité supérieure de la colonne suspendue 25

et au-dessus du toit de la formation réservoir.

L'extrémité inférieure du tubage de production est équipée d'un clapet anti-retour 30 Une étanchéité 31 est disposée entre le clapet 30 et l'extrémité supérieure de la colonne suspendue qui comporte un élargissement 32. Le forage de production 1 descend normalement jusqu'au

mur de la formation réservoir 2.

Pour une mise en oeuvre du procédé selon l'invention dans laquelle les deux électrodes sont placées dans un même puits, il est avantageux de prolonger le forage au-dessous du mur de la formation

réservoir sur une hauteur comprise entre 20 m et 500 m selon les cas.

La figure I représente un puits qui s'étend au-dessous du mur La colonne suspendue 25 se prolonge également au-dessous du mur et l'extrémité inférieure de la colonne 25 est située à une

distance de l'ordre de 10 m au-dessus du fond du puits.

Une électrode 9 est placée au fond du puits dans un mi-

lieu électroconducteur 9 a qui établit un bon contact électrique

entre l'électrode 9 et le terrain encaissant Le milieu électrocon-

ducteur peut être de l'eau salée provenant des couches 2 b de la formation Ce peut être également un liquide non électrolysable; contenant des particules conductrices, ou une pcudre métallique ou un alliage métallique qui fond à basse température, par exemple un

alliage de bismuth, plomb, étain, cadmium et antimoine.

L'électrode 9 a une grande longueur, supérieure à plusieurs mètres, de sorte que la densité de courant au départ de l'électrode est réduite, ce qui permet d'éviter une élévation-de température par

effet Joule et de diminuer la corrosion.

Dans le mode de réalisation selon la figure 1, l'électrode 9 est placée à l'extrémité inférieure d'une tige conductrice 33

qui est revêtue d'une gaine isolante 10, qui isole la tige sur tou-

te sa longueur, à l'exception de l'extrémité inférieure qui sert d'électrode De préférence, l'extrémité inférieure est amovible afin

de faciliter le remplacement de l'électrode en cas d'usure de celle-

ci Une garniture d'étanchéité 34 est placée entre le revêtement

isolant 10 et la colonne suspendue 25, à un niveau égal ou infé-

rieur à celui de la garniture 11.

La tige conductrice 33 est fixée à l'extrémité inférieure du corps du clapet 30 par une fixation qui assure la continuité électrique et qui comporte des perforations pour le passage du pétrole Le tubage de production 4 sert de conducteur pour mettre

l'électrode 9 sous tension.

L'extrémité supérieure du tubage 4 est reliée à une borne d'une source 22 de tension unidirectionnelle, continue ou pulsée, et l'extrémité supérieure du cuvelage 3 est reliée à l'autre borne de la source 22 De préférence, le tubage est relié à la

borne de polarité positive et l'électrode 9 est une anode.

Ce choix des polarités permet que les phénomènes de corro-

sion électrolytique qui peuvent intervenir à l'anode ont lieu sur l'électrode qui est fixée au tubage et qui est facile à sortir du

puits et à remplacer.

Le cuvelage 3 est normalement un cuvelage métallique

conducteur qui est en contact électrique avec les terrains encais-

sants.

Le tubage producteur 4 qui sert de conducteur est isolé du cuvelage conducteur par une colonqe isolante 14 qui délimite avec le cuvelage 3 et avec le tubage 4, deux conduits annulaires

coaxiaux 15 et 16 qui communiquent par leur extrémité inférieure.

On peut faire circuler un liquide isolant, par exemple une huile minérale, entre le cuvelage et le tubage afin d'extraire les

calories dues à l'échauffement du tubage par effet Joule Par exem-

ple, les extrémités supérieuresdes conduits annulaires 15 et 16 sont connectées respectivement sur des canalisations 17 et 18 qui constituent l'aller et le retour d'un circuit d'huile isolante qui

est refoulée par une pompe 19 et qui retourne dans un bac à huile 20.

La tension délivrée par la source 22 est une tension unidirectionnelle élevée, comprise par exemple entre 200 V et

plusieurs milliers de volts.

La tension unidirectionnelle peut être appliquée de façon

continue on de façon pulsée avec des fréquences de l'ordre de plu-

sieurs pulsations à la minute.

La tension unidirectionnelle est appliquée pendant une première période de longue durée, de plusieurs jours à plusieurs mois, "après quoi on arrête l'application du courant électrique pendant une deuxième période de longue durée, c'est-à-dire une période de plusieurs jours à plusieurs mois ayant par exemple la même durée que la période précédente Pendant cette deuxième période,

l'extraction du pétrole peut se poursuivre.

On recommence ensuite de nouveaux cycles d'application du

courant et de repos électrique jusqu'à ce que la production de pé-

trole tombe au-dessous d'un seuil o la valeur économique du pétro-

le extrait au cours d'un cycle est inférieure au coût de l'énergie

électrique dépensée au cours de ce même cycle.

La disposition selon la figure 1 permet de disposer deux électrodes dans un même puits avec une distance entre électrodes qui peut être grande, par exemple de l'ordre de plusieurs centaines de mètres, de sorte que le volume de la formation parcouru par les lignes de force du champ électrique allant de l'anode à la

cathode est importante.

La distance entre l'anode et l'extrémité inférieure du

cuvelage servant de cathode est supérieure à 40 mètres afin d'in-

fluencer un volume de formation suffisant.

On remarquera que dans cet exemple, ni l'anode, ni la cathode ne se trouvent dans la formation réservoir, à la différence des procédés connus dans lesquels on cherche à canaliser le pétrole

vers l'une des électrodes, généralement vers la cathode, qui est pla-

cée dans la formation Le champ électrique est utilisé pour mobiliser le pétrole en modifiant les forces d'attraction capillaires, après quoi le pétrole chemine vers le puits par les procédés habituels,par

exemple par balayage hydraulique.

On représente sur la figure I une lentille de liquide peu conducteur 23 qui peut être injecté dans la formation réservoir 2 autour du puits à partir du tubage 4 avant l'application de la tension électrique Le liquide 23 est un liquide de forte résistivité, par exemple de l'eau pure Il forme autour du puits, entre l'électrode et l'extrémité inférieure du cuvelage 3, une zone annulaire de grande résistivité, de sorte qu'il permet une plus grande pénétration du courant électrique dans la formation 2 a d'o la possibilité d'améliorer la récupération dans un plus grand volume

de formation autour d'un eeul puits.

La figure 2 représente une application de l'invention dans le cas d'un puits producteur I dont l'équipement comporte un cuvelage perforé 3 qui traverse la formation réservoir 2 et dont le sabot 3 a est situé au mur de la formation Les parties homologues sont représentées par les mêmes repères sur les figures

i et 2.

Dans cet exemple, le puits est également approfondi au delà du mur de la formation sur une hauteur comprise entre 20 m et 500 m et il est équipé d'une colonne suspendue isolante 25 dont l'extrémité supérieure est accrochée à la garniture Il qui sépare

les couches productrices 2 a des couches sous-jacentes 2 b.

Le cuvelage conducteur 3 est surforé dans une partie qui

se situe au-dessous des perforations et dans la couche 2 b sous-

jacente à la couche productrice 2 a Le surforage est rempli d'un

* anneau de matière isolante 13 qui pénètre dans la formation 2 b.

Le bottier du clapet 30 est isolé électriquement du cuvelage et la garniture d'étanchéité 31 est en même temps une garniture isolante Toutes les autres parties de la figure 2

-sont analogues aux parties homologues de la figure 1.

Comme dans le cas de la figure 1, l'électrode 9 est une anode qui est reliée à la borne positive d'une source de tension

unidirectionnelle 22, le cuvelage 3 étant relié à la borne néga- tive de la source 22 L'anode 9 et l'extrémité inférieure du cuvelage 3

située au-dessus de l'anneau isolant 13 sont situées à une distance d'au moins 40 mètres, qui peut atteindre plusieurs centaines de mètres La tension continue délivrée par la source 22 est comprise entre 200 V et 10 000 V La résistance équivalente au volume de formation situé entre les deux électrodes est de l'ordre de quelques ohms et l'intensité du courant est comprise entre

quelques centaines et quelques milliers d'ampères.

La figure 3 représente une coupe verticale d'un autre exemple d'application du procédé selon l'invention Cet exemple représente un puits de production avec une double colonne Une colonne

de production 4, et une colonne d'électrode qui comprend un conduc-

teur 33 entouré d'un manchon isolant 10.

Le cuvelage métallique 3 traverse la formation réservoir

2, et comporte des perforations 27 dans la traversée de celle-ci.

Le puits est foré au-dessous du sabot 3 a du cuvelage sur

une hauteur de 40 m et plus, selon les applications.

Dans cet exemple, l'anode 9 peut être déplacée en montant ou en abaissant la colonne électrique, en cours d'exploitation du procédé, modifiant ainsi l'espacement des électrodes Le forage au-dessous du sabot tiendra compte au départ de la position la plus

basse de l'électrode.

La figure 4 représente un montage analogue à celui de la figure 1 La seule différence réside dans le fait que le cuvelage métallique 3 comporte un manchon isolant 13 destiné à isoler électriquement la partie inférieure du cuvelage de la partie supérieure Comme le cuvelage des puits producteurs est déjà en place et est constitué généralement de tubes métalliques, on sectionne le cuvelage sur une hauteur de plusieurs mètres par un surforage qui se situe à une distance de l'ordre d'une ou plusieurs dizaines de

mètres au-dessus du toit de la formation.

Après avoir effectué le surforage, on remplit l'espace surforé d'un anneau 13 d'une matière isolante, par exemple d'une résine polymérisable qui pénètre dans les terrains encaissants Cette solution permet de reporter l'extrémité inférieure de la cathode au-dessus de l'anneau isolant 13, c'est-a-dire à plusieurs dizaines

de mètres au-dessus du toit de la formation réservoir.

Une autre solution, dans le cas o le puits n'est pas déjà équipé d'un cuvelage métallique, consiste à l'équiper d'un cuvelage comportant, dans sa partie inférieure, un tronçon isolant de plusieurs dizaines de mètres, par exemple un tronçon en résine armée de fibres

de verre.

La figure 5 représente un autre exemple d'application du procédé selon l'invention, dans lequel les deux électrodes sont espacées horizontalement en étant placées dans deux puits I et la Les puits I et la peuvent être des puits producteurs, par exemple des puits équipés d'un cuvelage perforé 3, qui traverse la

formation réservoir 2 et d'un tubage de production 4.

Dans l'exemple représenté, on utilise deux sources de

tension continue 22 a, 22 b qui délivrent deux tensions unidirection-

nelles différentes ou égales.

Le tubage 4 et le cuvelage 3 de l'un des puits, par

exemple le puits la, sont connectés en parallèles sur la borne nega-

tive d'une source de tension continue 22 a.

Le tubage 4 de l'autre puits porte à son extrémité infé-

rieure une électrode 9 et il est connecté sur les bornes positives

des deux sources 22 a, 22 b.

Le montage du puits I est essentiellement le même

que l'un des montages décrits dans les figures 1, 2, 3.

Dans cette application, le cuvelage 3 du puits I est également connecté sur la borne négative de la source 22 b comme le représente la figure 5, mais cette connexion pourrait être sup-

primée ainsi que la source 22 b.

Pour améliorer la récupération du pétrole contenu dans une formation 2, on peut utiliser un ou plusieurs puits comme cathode et un ou plusieurs puits comme anode Cette technique se prête à une production par balayage au moyen d'un fluide sous pression ou par pompage, l'électrode placée dans chaque puits pouvant être

constituée par le cuvelage, le tubage ou par une électrode suspen-

due à un câble.

-Cette dernière solution est un extension des dispositifs selon les figures 1, 2 ou 3, dans laquelle on relie la borne négative de la source 22 b, non seulement au cuvelage d'un premier puits contenant l'anode, mais également au cuvelage de plusieurs autres puits producteurs entourant le premier puits, de telle sorte que l'on améliore la récupération dans tous les puits Tous les puits, aussi bien ceux qui contiennent l'anode que les cathodes, peuvent être producteurs et les puits d'injection d'eau pour le balayage hydraulique sont dissociés des puits servant à l'injection

du courant.

Les exemples qui viennent d'être décrits présentent les

caractéristiques communes suivantes.

La cathode est constituée par la partie supérieure du

cuvelage métallique conducteur qui est le cuvelage équipant normale-

ment le puits.

L'anode est une anode de grande longueur qui est située, de préférence, au-dessous dé la formation réservoir, ce qui peut nécessiter de reprendre le forage d'un puits pour l'approfondir La position de cette anode pourra, dans certains cas, être modifiée,

au cours de l'exploitation du procédé, afin de faire varier l'espace-

ment des électrodes, ce qui permet de faire varier le volume de for-

mation soumis à un champ électrique déterminé et de faire varier le champ électrique On peut faire varier la tension entre électrodes

en même temps que l'on déplace celles-ci.

Dans le cas ou les deux électrodes sont dans le même puits, la distance qui sépare l'anode de l'extrémité inférieure de la

cathode est d'au moins 40 mètres et peut atteindre plusieurs cen-

taines demàtres, afin que les lignes de force du champ-électrique,

englobent un volume de formation important.

Selon une variante, la tige 33 qui relie électriquement le corps du clapet 30 à l'anode 9, peut être remplacéepar une chaine métallique qui est suspendue au corps de clapet et qui pend jusqu'au fond du puits La longueur de cette chaîne est supérieure à la hauteur séparant le corps de clapet du fond du puits, de telle sorte qu'une partie de la chaîne est lovée au fond du puits et remplace le milieu électroconducteur 9 a Cette solution permet de remplacer facilement la chaîne ou une partie de celleci usée par la corrosion électrolytique La chaîne est enfilée dans un manchon ou une gaine isolante 10 à l'exception de la partie lovée qui

sert d'électrode.

Bien entendu, la tige 33 peut être également remplacée

par un câble conducteur.

Claims (13)

R E V E N D I C A T I O N S

1 Procédé électrique de récupération assistée du pé-

trole contenu dans une formation réservoir ( 2), à partir d'un puits ( 1) qui s'étend jusqu'à ladite formation, selon lequel on applique une différence de potentiel unidirectionnelle, continue ou pulsée, entre deux électrodes dont l'une au moins est placée dans ledit

puits, caractérisé en ce qu'on applique ladite différence de poten-

tiel unidirectionnelle pendant des périodes ayant une durée comprise entre quelques jours et quelques mois, qui sont séparées par des périodes de repos électrique ayant une durée comprise entre quelques jours et quelques mois et on répète ces cycles de périodes alternées jusqu'à ce que la quantité de pétrole récupérée tombe au-dessous

d'un seuil de rentabilité.

2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce

que la durée des périodes d'application du champ électrique unidirec-

tionnel est sensiblement égale à la durée des périodes de repos.

3 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1

et 2, caractérisé en ce que l'on applique la différence de potentiel unidirectionnelle entre une anode placée au-dessous de la formation réservoir et une cathode placée, dans le même puits, au-dessus

de la formation réservoir.

4 Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que, avant une période d'application de la différence de potentiel,

on injecte dans la formation réservoir, autour du puits, une len-

tille d'un liquide ayant une forte résistivité, par exemple de

l'eau pure.

Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on fait varier, l'espacement vertical des

deux électrodes ainsi que la puissance injectée entre ces deux élec-

trodes, pendant l'exploitation du gisement, ou pendant l'application

du courant.

6 Dispositif électrique de récupération assistée du pétrole contenu dans une formation'réservoir ( 2), à partir d'un puits ( 1), qui est équipé d'un cuvelage métallique ( 3) s'étendant au moins jusqu'au toit de ladite formation réservoir ( 2), caractérisé en ce qu'il comporte: une électrode de grande longueur ( 9), qui est disposée dans le fond dudit puits ( 1) dans un milieu électroconducteur qui établit un bon contact électrique entre ladite électrode et le terrain encaissant situé au-dessous de ladite formation réservoir; une source de tension unidirectionnelle ( 22) située en surface; des moyens conducteurs électriques pour relier la borne positive de ladite source à ladite électrode, lesquels moyens conducteurs sont isolés de ladite formation et dudit cuvelage; des moyens pour connecter la borne négative de ladite source à l'extrémité supérieure dudit cuvelage; et des moyens pour appliquer la tension unidirectionnelle délivrée par ladite source, de façon continue, ou pulsée avec une fréquence de l'ordre de plusieurs pulsations à la minute, pendant

des périodes déterminées de plusieurs jours à plusieurs mois alter-

nant avec des périodes de repos de plusiseurs jours à plusieurs mois.

7 Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en

ce que la distance verticale entre ladite électrode ( 9) et l'extrémi-

té inférieure du cuvelage conducteur ( 3) est d'au moins 40 mètres.

8 Dispositif selon l'une quelconque des revendications

6 et 7, caractérisé en ce que l'extrémité inférieure dudit cuvelage

est isolée électriquement, sur une hauteur de l'ordre d'une ou plu-

sieurs dizaines de mètres, de la partie supérieure métallique qui

sert de cathode.

9 Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit cuvelage métallique ( 3) est sectionné sur une hauteur

de plusieurs mètres par un surforage situé à une distance de l'ordre.

d'une ou plusieurs dizaines de mètres au-dessus du toit de la forma-

tion et l'espace surforé est rempli d'un anneau de résine isolante ( 13).

Dispositif selon l'une quelconque des revendications

6 à 8, caractérisé en ce que ledit puits est approfondi sur une hau-

teur de l'ordre de 20 m à 500 m au-dessous de ladite formation et ladite électrode ( 9) est placée dans ledit approfondissement qui est rempli d'un milieu électroconducteur ( 9 a) dans le fond de celui-ci ou à une hauteur intermédiaire entre le bas du cuvelage métallique et

le fond.

Il Dispositif selon l'une quelconque des revendications

6 à 9, comportant un tubage de production ( 3) dont l'extrémité infé-

rieure est équipée d'un clapet anti-retour ( 30), caractérisé en ce que ladite électrode ( 9) est placée à l'extrémité d'une tige

conductrice ( 33) dont l'extrémité supérieure est reliée électrique-

ment à l'extrémité inférieure dudit tubage de production dont l'extrémité supérieure est connectée à la borne positive de ladite source de tension unidirectionnelle, laquelle tige est située dans un approfondissement du puits au delà du mur de la formation et est revêtue d'une gaine isolante ( 10) à l'exception d'une longueur de

plusieurs mètres situées à l'extrémité inférieure qui sert d'ano-

de et qui est plongée dans un milieu électroconducteur ( 9 a) qui

remplit le fond du puits.

12 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6

à 9, caractérisé en ce que ladite électrode ( 9) est constituée par métallique une chaîne/qui est lovée au fond dudit approfondissement et qui est placée à l'intérieure d'une gaine isolante à l'exception de

l'extrémité inférieure lovee.

13 Dispositif selon l'une quelconque des revendications

à 12, utilisée dans un champ d'exploitation comportant plusieurs autres puits, équipés d'un cuvelage, disposés autour d'un premier

puits, dans le fond duquel est placée ladite électrode ( 9), carac-

térisé en ce que les cuvelages de tous les autres puits sont connec-

tés à la borne négative d'une deuxième source de tension unidirec-

tionnelle dont la borne positive est connectée à ladite électrode ( 9).