FR3017411B1 - METHOD AND DEVICE FOR EXTRACTING HYDROCARBONS USING A HEATING SIDE DRILLING TOOL - Google Patents
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Abstract
L'invention porte sur un système d'extraction d'hydrocarbures à partir d'un forage multilatéral (3, 7), comprenant un conduit principal (4) qui s'étend dans une formation souterraine et au moins un outil de forage secondaire (5) partant du conduit de forage principal et pénétrant latéralement dans la formation souterraine, caractérisé en ce que l'outil de forage secondaire comprend un élément de chauffage de la formation souterraine. Elle porte également sur l'outil de forage secondaire (5), son intégration au sein d'un module de forage, ainsi que sur un procédé d'extraction d'hydrocarbures, notamment des hydrocarbures de roche mère, au moyen d'un tel système.A system for extracting hydrocarbons from a multilateral borehole (3, 7) includes a main conduit (4) which extends into a subterranean formation and at least one secondary drilling tool ( 5) starting from the main drilling pipe and laterally penetrating into the subterranean formation, characterized in that the secondary drilling tool comprises a heating element of the subterranean formation. It also relates to the secondary drilling tool (5), its integration within a drilling module, as well as a process for extracting hydrocarbons, in particular hydrocarbons from parent rock, by means of such a system.
Description
PROCÉDÉ ET DISPOSITIF D'EXTRACTION D'HYDROCARBURES METTANT EN ŒUVRE UN OUTIL DE FORAGE LATERAL CHAUFFANTMETHOD AND DEVICE FOR EXTRACTING HYDROCARBONS USING A HEATING SIDE DRILLING TOOL
DESCRIPTIONDESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUETECHNICAL AREA
Le domaine de l'invention est celui de l'extraction d'hydrocarbures depuis des formations souterraines. L'invention concerne plus précisément l'extraction d'hydrocarbures présents dans des formations géologiques à très faible perméabilité, telles que des roches mères, au moyen d'un système de forage multilatéral incluant un système de stimulation de la formation.The field of the invention is that of the extraction of hydrocarbons from underground formations. The invention more specifically relates to the extraction of hydrocarbons present in very low permeability geological formations, such as source rocks, by means of a multilateral drilling system including a formation stimulation system.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURESTATE OF THE PRIOR ART
Depuis le début de l'année 2000 un nouveau type de ressources en hydrocarbures a pris une place prépondérante dans la production d'énergie, et surtout en Amérique du nord : les hydrocarbures de roche mère.Since the beginning of the year 2000 a new type of hydrocarbon resources has taken a prominent place in the production of energy, and especially in North America: the hydrocarbons of source rock.
Les hydrocarbures de roche mère sont très largement présents de par le monde. Leur présence est à l'origine des ressources dites conventionnelles qui se sont formées par migration de ces hydrocarbures depuis la roche où ils ont été formés vers des roches poreuses et perméables présentant une configuration telle (toit étanche, présence d'un anticlinale, présence de faille, etc.) qu'elles piègent ces hydrocarbures.The source rock hydrocarbons are very widely present throughout the world. Their presence is at the origin of the so-called conventional resources that were formed by migration of these hydrocarbons from the rock where they were formed to porous and permeable rocks having such a configuration (waterproof roof, presence of an anticline, presence of fault, etc.) that they trap these hydrocarbons.
Les réservoirs dits conventionnels sont complexes à trouver car ils sont le fruit de la conjoncture de nombreux évènements géologiques incluant des accidents qui les ont transformés en piège, mais aussi des migrations d'hydrocarbures à partir de roche mère au travers de couches intermédiaires. En cas de découverte, la perméabilité importante de ce type de réservoir permet d'exploiter de très grande quantité d'hydrocarbures allant jusqu'à plusieurs centaine de milliers de barils à partir d'un simple puits vertical. Cependant, trouver ces réservoirs requiert un coûteux travail d'exploration qui fait face à un taux d'échec important (trop faible perméabilité du réservoir, réservoir noyé dans un aquifère salin, etc.).The so-called conventional reservoirs are complex to find because they are the result of many geological events including accidents that have turned them into a trap, but also hydrocarbon migrations from bedrock through intermediate layers. In case of discovery, the high permeability of this type of tank allows the exploitation of very large quantities of hydrocarbons up to several hundred thousand barrels from a simple vertical well. However, finding these tanks requires expensive exploration work that faces a high failure rate (too low permeability of the reservoir, reservoir drowned in a saline aquifer, etc.).
Dans le cas des hydrocarbures de roche mère, l'enjeu est moins la présence des hydrocarbures car ceux-ci ont été formés au sein même la couche géologique visée. Ces couches sont en outre largement identifiées car elles résultent d'évolutions globales à l'échelle d'un bassin et non d'accidents localisés, et donnent naissance à des pièges de quelques dizaines de kilomètres carrés.In the case of source rock hydrocarbons, the issue is less the presence of hydrocarbons because they were formed within the geological layer concerned. These layers are also largely identified because they result from global evolutions at the scale of a basin and not localized accidents, and give rise to traps of a few tens of square kilometers.
Le problème se situe en revanche au niveau de la nature même de la roche. En effet, ces roches, typiquement des schistes, présentent des porosités qui restent suffisantes pour contenir de larges réserves d'hydrocarbures, mais leur perméabilité (connexion entre les pores) est très faible. A titre d'exemple, certains opérateurs considèrent que dans une formation comme celle de Haynesville en Louisiane, une molécule de gaz migre de 3 cm en 1 an. Il est clair que cette perméabilité est si faible qu'elle ne permet pas de drainer les hydrocarbures avec des méthodes classiques de type puits vertical traversant la formation.The problem lies in the nature of the rock itself. In fact, these rocks, typically shales, have porosities which remain sufficient to contain large hydrocarbon reserves, but their permeability (connection between the pores) is very low. For example, some operators consider that in a formation like that of Haynesville in Louisiana, a molecule of gas migrates 3 cm in 1 year. It is clear that this permeability is so low that it does not allow the hydrocarbons to be drained by conventional methods of the vertical shaft type passing through the formation.
Il faut employer des méthodes dites non-conventionnelles (alors qu'elles ont été en oeuvre dans l'industrie pétrolière depuis déjà plusieurs dizaines d'années) pour récupérer ces hydrocarbures. Ces techniques, dites de stimulation, comprennent la fracturation à l'acide, la fracturation hydraulique, leur combinaison avec le forage horizontal, etc. L'objectif de la fracturation est de dégager la plus grande surface de réservoir, les faces de la fracture, et de les relier au réservoir au travers d'un système de drainage dans la fracture. L'efficacité de ce concept de maximisation du contact au réservoir a été décuplée vers la fin des années 1990 en le combinant avec la technique de forage horizontal. En effet, la technique conventionnelle de mise en production d'un champ consiste à forer un puits vertical qui traverse la formation pour créer un point de contact au réservoir. La fracturation est naturellement venue se combiner au forage vertical. Cependant cette combinaison était limitée par l'épaisseur de la formation qui limite le nombre de fractures possible. Avec le forage horizontal, il est possible de se placer dans l'axe de la formation et de multiplier les fractures.It is necessary to use so-called unconventional methods (which have been used in the oil industry for several decades now) to recover these hydrocarbons. These so-called stimulation techniques include acid fracturing, hydraulic fracturing, their combination with horizontal drilling, and so on. The goal of the fracturing is to clear the largest reservoir surface, the fracture faces, and connect them to the reservoir through a drainage system in the fracture. The effectiveness of this reservoir contact maximization concept was increased tenfold in the late 1990s by combining it with the horizontal drilling technique. In fact, the conventional field production technique involves drilling a vertical shaft that passes through the formation to create a point of contact to the reservoir. Fracturing has naturally come to combine with vertical drilling. However this combination was limited by the thickness of the formation which limits the number of possible fractures. With horizontal drilling, it is possible to place in the axis of formation and multiply fractures.
Le drainage au sein de la fracture est assuré par la mise en place d'agents d'étayage, les « proppants », à savoir de petites billes, typiquement de l'ordre de 500 à 1500 μιτι de diamètre, rondes et mécaniquement résistantes. L'empilage de ces billes dans la fracture crée un lit de billes entre les deux faces de la fracture qui présente une perméabilité liée à la taille des espaces laissés entre les billes. Mais les billes étant soumises au stress de la pression de fermeture des parois de la fracture, elles se dégradent au cours du temps de sorte que la perméabilité diminue.Drainage within the fracture is ensured by the placement of proppants, namely small balls, typically of the order of 500 to 1500 μm in diameter, round and mechanically resistant. The stacking of these balls in the fracture creates a bed of balls between the two faces of the fracture which has a permeability related to the size of the spaces left between the balls. But the balls being subjected to the stress of the closing pressure of the walls of the fracture, they degrade over time so that the permeability decreases.
Ainsi, le bénéfice de la différence de conductivité de la fracture par rapport à la formation n'est pas totalement évident, et le lit de billes peut lui-même devenir le facteur limitant du drainage de la formation. On constate par ailleurs qu'il est possible, en procédant à de nouvelles fracturations, de faire regagner à un puits un niveau de production équivalent à sa première mise en production, même plusieurs années après sa mise en production, et ce même à plusieurs reprises.Thus, the benefit of the difference in conductivity of the fracture with respect to the formation is not entirely obvious, and the bed of beads can itself become the limiting factor of the drainage of the formation. It can also be seen that it is possible, by making new fractures, to return to a well a level of production equivalent to its first production, even several years after its start, even on several occasions. .
Ces éléments montrent que la fracturation, bien qu'efficace dans le sens où elle permet une production d'hydrocarbures à partir de formations qui n'auraient pas pu être exploitées avec des techniques conventionnelles, n'en reste pas moins sous-optimale.These elements show that fracturing, although effective in the sense that it allows hydrocarbon production from formations that could not have been exploited with conventional techniques, nevertheless remains suboptimal.
La fracturation est par ailleurs l'objet de nombreuses critiques, les principaux points reprochés concernant la quantité d'eau utilisée par puits, l'utilisation de produits chimiques et les pollutions possibles des nappes phréatiques et de l'environnement.Fracking is also the subject of many criticisms, the main points alleged concerning the amount of water used per well, the use of chemicals and possible pollution of water tables and the environment.
Il est donc intéressant de rechercher une solution alternative à la fracturation hydraulique pour développer la surface de contact avec le réservoir.It is therefore interesting to look for an alternative solution to hydraulic fracturing to develop the contact surface with the tank.
Une solution potentielle consiste à réaliser un développement contrôlé du drainage par le forage de multiples puits latéraux à partir du puits principal. Cette technologie est connue sous le nom de forage multilatéral, et plus particulièrement dans le cas d'une organisation autour d'un forage horizontal sous le nom de « fishbone » du fait de la ressemblance de l'architecture finale avec les arêtes d'un poisson.A potential solution is to achieve controlled development of drainage by drilling multiple lateral wells from the main well. This technology is known as multilateral drilling, and more particularly in the case of an organization around a horizontal drilling under the name of "fishbone" because of the resemblance of the final architecture with the edges of a fish.
Cependant, cette technologie est complexe à mettre en œuvre et par conséquent coûteuse, ce qui limite de facto son applicabilité. Il apparaît en outre complexe de développer une densité suffisante de latéraux pour développer une surface de contact au réservoir qui permette d'assurer un drainage comparable à la fracturation hydraulique.However, this technology is complex to implement and therefore expensive, which limits its applicability de facto. It also appears to be difficult to develop sufficient lateral density to develop a reservoir contact surface that will provide drainage comparable to hydraulic fracturing.
Pour répondre à ces difficultés, la société Fishbones AS a développé une technique relativement simple de micro-forage à partir du puits principal dont on peut trouver une description dans le brevet EP 2 098 679 Bl. L'avantage principal de cette technique est une mise en place et le développement d'une multitude de latéraux, entre 4 et 8 par section de 10 à 12 mètres, permettant ainsi le développement d'une grande densité de latéraux, par exemple 100 à 200 latéraux, le tout en évitant les procédures d'entrée et sorties des outils de forage que le forage multilatéral classique requiert. Un autre intérêt de cette technique est le fait qu'elle nécessite moins de 1% de la quantité d'eau normalement nécessaire à la fracturation d'un puits et pas de produits chimiques.In order to meet these difficulties, Fishbones AS has developed a relatively simple micro-drilling technique from the main well, a description of which can be found in patent EP 2 098 679 B1. The main advantage of this technique is that in place and the development of a multitude of lateral, between 4 and 8 per section of 10 to 12 meters, thus allowing the development of a high lateral density, for example 100 to 200 lateral, while avoiding the procedures of the entry and exit of drilling tools that conventional multilateral drilling requires. Another advantage of this technique is the fact that it requires less than 1% of the amount of water normally required for well fracturing and no chemicals.
Si toutes ces techniques ont prouvé leur capacité à récupérer des hydrocarbures de formations à très faible perméabilité, la production des puits fait face à une déplétion très importante. La production initiale montre le potentiel de la formation, mais ce potentiel n'est pas pleinement exploité comme le montre la chute de production qui s'en suit.If all these techniques have proved their ability to recover hydrocarbons formations with very low permeability, the production of wells faces a very significant depletion. The initial production shows the potential of the formation, but this potential is not fully exploited as shown by the fall in production that follows.
EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention a pour objectif d'améliorer l'extraction d'hydrocarbures présents dans des formations géologiques à très faible perméabilité, telles que des roches mères, au moyen d'un système de forage multilatéral de type « fishbone » pour permettre une production accrue. Elle propose pour ce faire un système d'extraction d'hydrocarbures à partir d'un forage multilatéral, comprenant un conduit principal qui s'étend dans une formation souterraine et au moins un outil de forage secondaire partant du conduit de forage principal et pénétrant latéralement dans la formation souterraine, caractérisé en ce que l'outil de forage secondaire comprend un élément de chauffage de la formation souterraine.DISCLOSURE OF THE INVENTION The object of the invention is to improve the extraction of hydrocarbons present in very low permeability geological formations, such as source rocks, by means of a "fishbone" type multilateral drilling system. to allow increased production. It proposes a system for extracting hydrocarbons from a multi-lateral borehole, comprising a main pipe which extends into an underground formation and at least one secondary drilling tool starting from the main drilling pipe and penetrating laterally. in the subterranean formation, characterized in that the secondary drilling tool comprises a heating element of the subterranean formation.
Certains aspects préférés mais non limitatifs de ce système sont les suivants : l'élément de chauffage peut être un câble chauffant, et le système peut comprendre une source d'énergie électrique en surface, un câble conduisant l'énergie électrique depuis la source d'énergie électrique vers le conduit principal, le conduit principal comportant un système de transport de l'énergie électrique vers le câble chauffant de l'outil de forage secondaire ; l'élément de chauffage peut être un transmetteur d'énergie électromagnétique, et le système peut comprendre une source d'énergie électromagnétique et un guide d'ondes conduisant l'énergie électromagnétique depuis la source d'énergie électromagnétique vers le transmetteur d'énergie électromagnétique de l'outil de forage secondaire ; la source d'énergie électromagnétique peut être en surface, ou être agencée dans le conduit principal et reliée à une source d'énergie électrique en surface ; l'outil de forage secondaire peut en outre comprendre une sonde de température. L'invention s'étend également à un outil de forage pour pénétration latérale dans une formation souterraine depuis un conduit principal, caractérisé en ce qu'il comporte un élément de chauffage de la formation souterraine. Elle concerne également un module de forage comprenant un conduit principal destiné à être positionné dans un puits principal d'un forage multilatéral et au moins un outil de forage selon l'invention.Some preferred but non-limiting aspects of this system are as follows: the heating element may be a heating cable, and the system may comprise a source of electrical energy at the surface, a cable conducting electrical energy from the source of electrical energy to the main conduit, the main conduit having a system for transporting electrical energy to the heating cable of the secondary drilling tool; the heating element may be an electromagnetic energy transmitter, and the system may include an electromagnetic energy source and a waveguide driving the electromagnetic energy from the electromagnetic energy source to the electromagnetic energy transmitter the secondary drilling tool; the source of electromagnetic energy may be at the surface, or be arranged in the main conduit and connected to a source of electrical energy at the surface; the secondary drilling tool may further comprise a temperature probe. The invention also extends to a drilling tool for lateral penetration into an underground formation from a main conduit, characterized in that it comprises a heating element of the underground formation. It also relates to a drilling module comprising a main pipe intended to be positioned in a main well of a multi-lateral borehole and at least one drilling tool according to the invention.
Et l'invention porte également sur un procédé d'extraction d'hydrocarbures d'une formation souterraine, notamment d'hydrocarbures de roche mère, au moyen d'un système selon l'invention, ledit procédé comprenant le chauffage de la formation souterraine au moyen de l'outil de forage secondaire.The invention also relates to a process for extracting hydrocarbons from an underground formation, in particular from source rock hydrocarbons, by means of a system according to the invention, said method comprising heating the underground formation at medium of the secondary drilling tool.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres aspects, buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de formes de réalisation préférées de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe d'une formation souterraine où l'on retrouve un système d'extraction d'hydrocarbures selon un mode de réalisation possible de l'invention ; - la figure 2 est une vue en perspective illustrant un outil de forage secondaire conforme à l'invention, ici déployé depuis un conduit principal dans un puits latéral secondaire ; - la figure 3 est une vue en coupe illustrant un mode de réalisation possible de l'invention dans lequel un module de génération d'énergie électromagnétique est inséré entre des modules de forage de puits latéraux.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Other aspects, objects, advantages and characteristics of the invention will appear better on reading the following detailed description of preferred embodiments thereof, given by way of non-limiting example, and made in reference to the accompanying drawings in which: - Figure 1 is a sectional view of an underground formation where there is a hydrocarbon extraction system according to a possible embodiment of the invention; FIG. 2 is a perspective view illustrating a secondary drilling tool according to the invention, here deployed from a main conduit in a secondary lateral well; FIG. 3 is a sectional view illustrating a possible embodiment of the invention in which an electromagnetic energy generation module is inserted between lateral well drilling modules.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS L'inconvénient des techniques de l'état de l'art provient du fait qu'elles sont passives : elles dégagent de la surface de contact avec le réservoir, mais ne traitent pas le manque de perméabilité de la formation qui est un frein au déplacement du fluide dans la formation. Ainsi, les hydrocarbures à la proximité directe de la fracture et ceux présents dans les réseaux de fractures existants dans la formation sont récupérés, mais pas ceux qui se trouvent dans la formation en elle-même. L'invention propose quant à elle d'associer à un système de forage multilatéral des moyens permettant de transmettre de l'énergie à la formation et aux hydrocarbures présents dans la formation, pour faciliter l'écoulement de ces hydrocarbures en dehors de la formation vers le réseau de drain multilatéral et/ou leur donner l'énergie nécessaire à leur traversée de la formation.DETAILED DESCRIPTION OF PARTICULAR EMBODIMENTS The disadvantage of state-of-the-art techniques is that they are passive: they release from the contact surface with the reservoir, but do not deal with the lack of permeability of the reservoir. formation which is a brake to the displacement of the fluid in the formation. Thus, the hydrocarbons in the immediate vicinity of the fracture and those present in the fracture networks existing in the formation are recovered, but not those found in the formation itself. The invention proposes to associate with a multilateral drilling system means for transmitting energy to the formation and hydrocarbons present in the formation, to facilitate the flow of these hydrocarbons outside the formation to the multilateral drain network and / or give them the energy they need to go through the training.
En référence aux figures 1 et 2, l'invention porte sur un système d'extraction d'hydrocarbures 1 qui comporte, dans un puits principal foré dans une formation souterraine présentant par exemple une section verticale 2 et une section horizontale 3, un conduit principal 4 et au moins un outil de forage secondaire 5 partant du conduit principal 4 et pénétrant latéralement dans un puits latéral 7 qu'il a contribué à forer dans la formation souterraine 6.Referring to Figures 1 and 2, the invention relates to a hydrocarbon extraction system 1 which comprises, in a main well drilled in a subterranean formation having for example a vertical section 2 and a horizontal section 3, a main conduit 4 and at least one secondary drilling tool 5 from the main pipe 4 and laterally penetrating into a lateral well 7 which it has helped to drill in the underground formation 6.
Le conduit principal 4 peut prendre la forme d'une pluralité de modules de forage secondaire assemblables les uns derrière les autres, chaque module étant associé à une ou plusieurs outils de forage secondaire.The main conduit 4 may take the form of a plurality of secondary drilling modules assembled one behind the other, each module being associated with one or more secondary drilling tools.
Un outil de forage secondaire prend par exemple la forme d'une tige 8 comportant une tête de forage 9, par exemple une buse de forage à jet, à son extrémité avant distante du conduit principal 4.A secondary drilling tool takes for example the form of a rod 8 comprising a drill head 9, for example a jet drilling nozzle, at its front end remote from the main pipe 4.
Un outil de forage secondaire 5 est initialement installé à l'intérieur du conduit principal et protégé par celui-ci. Une fois le conduit principal 4 descendu dans le puits principal, l'outil de forage secondaire 5 est déployé dans la formation pour y creuser un puits latéral secondaire 7. Dans le cadre de l'invention, une fois un puits latéral formé à l'aide d'un outil de forage secondaire, celui-ci y demeure. C'est une pratique inhabituelle car les outils de forage qui coûtent très chers sont habituellement remontés, ainsi aussi ils ne gênent pas la production. Ici les outils de forage secondaire qui restent en place économisent des opérations de sortie et réentrée dans le puits, du temps pour la mise en production, et réduisent les risques de dégradation du puits entre la fin des opérations de forage et la complétion.A secondary drilling tool 5 is initially installed inside and protected by the main conduit. Once the main duct 4 has descended into the main well, the secondary drilling tool 5 is deployed in the formation for digging a secondary lateral well 7. Within the scope of the invention, once a lateral well formed in the using a secondary drilling tool, it remains there. This is an unusual practice because expensive drilling tools are usually rebuilt, so they do not interfere with production. Here the secondary drilling tools that remain in place save exit and re-entry operations in the well, time to go into production, and reduce the risk of well degradation between the completion of drilling operations and completion.
Dans le cadre de l'invention, l'outil de forage secondaire comprend un élément de chauffage de la formation souterraine. Cet élément de chauffage est utilisé au cours des opérations d'exploitation de la formation souterraine. Il diffère en cela des outils de forage qui sont passifs une fois les puits latéraux forés, tels que par exemple ceux proposés par la société Fishbones As, et qui empêchent par ailleurs la mise en place d'un système de chauffage dans un puits latéral. L'objectif de ce chauffage au moyen des outils de forage secondaire est de forcer les hydrocarbures en dehors de la formation.In the context of the invention, the secondary drilling tool comprises a heating element of the underground formation. This heating element is used during operations of the underground formation. It differs in this respect from the drilling tools that are passive once the drilled lateral wells, such as for example those proposed by the company Fishbones As, and which also prevent the installation of a heating system in a lateral well. The objective of this heating by means of secondary drilling tools is to force the hydrocarbons out of the formation.
La viscosité d'une huile diminuant avec la température, le chauffage réalisé au moyen de l'outil de forage secondaire facilite l'écoulement des hydrocarbures de type pétrole au sein de la formation.The viscosity of an oil decreasing with temperature, the heating achieved by means of the secondary drilling tool facilitates the flow of oil-type hydrocarbons within the formation.
Par ailleurs, dans le cas d'une formation contenant des gaz, le chauffage provoque l'expansion du gaz, ce qui le force hors de la formation. Dans le cas d'une formation pétrolière, le pétrole est présent dans la formation avec du gaz et l'expansion du gaz agit alors comme un vecteur qui force le pétrole en dehors de la formation.On the other hand, in the case of a formation containing gases, the heating causes the expansion of the gas, which forces it out of the formation. In the case of an oil formation, oil is present in the formation with gas and the expansion of the gas then acts as a vector that forces the oil out of the formation.
Ce mécanisme est renforcé dans le cas des hydrocarbures de roche mère qui sont des pétroles légers et qui contiennent donc une large portion d'hydrocarbures susceptibles de passer en phase gaz et de s'étendre pour pousser le pétrole hors de la formation.This mechanism is strengthened in the case of parent rock hydrocarbons which are light oils and which therefore contain a large portion of hydrocarbons that may pass into the gas phase and expand to push the oil out of the formation.
Enfin, le chauffage permet également de récupérer les ressources de gaz qui sont adsorbés dans la formation. En effet le gaz est stocké aussi dans les pores, sur la surface des pores, sur la surface interne et externe des pores.Finally, the heating also makes it possible to recover the gas resources that are adsorbed in the formation. In fact, the gas is also stored in the pores, on the surface of the pores, on the inner and outer surface of the pores.
Dans la pratique, il est possible d'équiper l'ensemble des outils de forage secondaire d'un élément de chauffage, ou alors, dans un souci d'optimisation, d'équiper uniquement une partie des outils de forage secondaire, par exemple uniquement les outils de forage secondaire de certains des modules de forage secondaire pouvant constituer le conduit principal : 1 sur 2, 1 sur 3 ou autres, en fonction des conditions géologiques, économiques et opérationnelles.In practice, it is possible to equip all of the secondary drilling tools with a heating element, or, for the sake of optimization, to equip only part of the secondary drilling tools, for example only the secondary drilling tools of some of the secondary drilling modules that may be the main conduit: 1 out of 2, 1 out of 3 or others, depending on the geological, economic and operational conditions.
Dans un mode de réalisation, le chauffage de la formation souterraine au moyen de l'outil de forage secondaire est également réalisé au cours du déploiement de l'outil de forage secondaire depuis le conduit de forage principal, c'est-à-dire au cours du forage du puits latéral. Ceci permet de stimuler des régions de la formation situées tout du long du puits latéral, régions qui ne seraient pas stimulées, ou tout du moins à un degré moindre, si le chauffage n'était réalisé qu'en exploitation une fois le puits latéral complètement foré.In one embodiment, heating of the subterranean formation by means of the secondary drilling tool is also performed during deployment of the secondary drilling tool from the main drill pipe, i.e. during the drilling of the lateral well. This allows to stimulate regions of the formation located along the lateral well, regions that would not be stimulated, or at least to a lesser extent, if the heating was only performed in operation once the lateral well was completely closed. drilled.
Dans un mode de réalisation, l'élément de chauffage d'un outil de forage secondaire est un câble chauffant qui peut être placé en parallèle de la tige 8 de l'outil de forage secondaire ou intégré directement dans la tige 8. Un tel câble chauffant présente l'avantage d'être simple et robuste. L'alimentation électrique du câble chauffant peut être réalisée au moyen d'une source d'énergie électrique en surface, par exemple à côté de la tête de puits, d'un câble transmettant l'énergie de la source au conduit principal, ce dernier comprenant un système de transport de l'électricité vers les différents outils de forage secondaire, par exemple un système permettant de transporter l'électricité d'un module de forage secondaire à un autre et répartissant l'énergie de manière uniforme entre les différents modules de forage secondaire constituant le conduit principal.In one embodiment, the heating element of a secondary drilling tool is a heating cable that can be placed in parallel with the rod 8 of the secondary drilling tool or integrated directly into the rod 8. Such a cable Heating has the advantage of being simple and robust. The power supply of the heating cable can be achieved by means of a source of electrical energy at the surface, for example beside the wellhead, of a cable transmitting the energy of the source to the main duct, the latter comprising a system for transporting electricity to the various secondary drilling tools, for example a system for transporting electricity from one secondary drilling module to another and distributing the energy uniformly between the different modules of the secondary drilling unit; secondary drilling constituting the main conduit.
Dans un autre mode de réalisation, l'élément de chauffage d'un outil de forage secondaire est un transmetteur d'énergie électromagnétique. Ce mode de réalisation présente l'avantage d'une meilleure communication de l'énergie à la formation. En effet, la formation atténue et ralentie la chaleur communiquée par une source thermique, telle qu'un câble chauffant. En revanche, les ondes électromagnétiques sont soumises à des atténuations plus faibles. Elles permettent en outre une meilleure répartition de l'énergie dans le volume chauffé. L'élément de chauffage peut être constitué par un guide d'ondes et un élément radiant, par exemple une antenne RF, intégrés dans l'outil de forage secondaire. L'alimentation en ondes électromagnétiques de l'élément de chauffage peut être réalisé au moyen d'une source d'ondes électromagnétiques, par exemple d'ondes RF, en surface et d'un guide d'ondes permettant de conduire les ondes de la source jusqu'au fond du puits et au guide d'ondes de l'élément de chauffage.In another embodiment, the heating element of a secondary drilling tool is an electromagnetic energy transmitter. This embodiment has the advantage of better communication of energy to the formation. Indeed, the formation attenuates and slows down the heat imparted by a thermal source, such as a heating cable. In contrast, electromagnetic waves are subject to lower attenuations. They also allow a better distribution of energy in the heated volume. The heating element may be constituted by a waveguide and a radiant element, for example an RF antenna, integrated in the secondary drilling tool. The electromagnetic wave supply of the heating element can be achieved by means of a source of electromagnetic waves, for example RF waves, at the surface and a waveguide for driving the waves of the source to the bottom of the well and to the waveguide of the heating element.
Dans une variante visant à optimiser l'utilisation de l'énergie et éviter de trop grandes pertes lors de la transmission des ondes, le conduit principal comporte une source d'ondes électromagnétiques alimenté électriquement depuis la surface au moyen d'un câble et relié via un guide d'ondes à l'outil de forage secondaire.In a variant aimed at optimizing the use of energy and avoiding too great losses during the transmission of the waves, the main conduit comprises a source of electromagnetic waves electrically powered from the surface by means of a cable and connected via a waveguide to the secondary drilling tool.
Un exemple de réalisation de cette variante est illustré par la figure 3 qui représente une vue en coupe d'une partie du conduit principal 4, ici constitué de plusieurs modules de forage secondaire M1-M5 assemblés les uns derrière les autres avec un module spécifique de génération d'ondes électromagnétiques MEN intercalé entre deux modules de forage secondaire M2, M3 et alimenté électriquement depuis la surface via un câble.An exemplary embodiment of this variant is illustrated in FIG. 3 which represents a sectional view of a portion of the main duct 4, here made up of several secondary drilling modules M1-M5 assembled one behind the other with a specific module of FIG. MEN electromagnetic wave generation interposed between two secondary drilling modules M2, M3 and electrically powered from the surface via a cable.
La fréquence des émissions se situe dans la gamme de 10MHz à 3000MHz, de préférence dans la gamme de 10MHz à 20MHz.The frequency of the transmissions is in the range of 10MHz to 3000MHz, preferably in the range of 10MHz to 20MHz.
Un point intéressant est que le matériel qui constitue le réservoir est en quelque sorte transparent aux ondes quand il ne contient pas d'hydrocarbures de sorte qu'il absorbe alors une faible quantité d'énergie. Ainsi, une fois que le réservoir à proximité d'un puits latéral a relâché les hydrocarbures qu'il contient, l'énergie électromagnétique pénètre plus en profondeur dans la formation pour permettre une extraction plus éloignée du puits, et une récupération optimale des ressources présentes dans la formation.An interesting point is that the material that constitutes the reservoir is somehow transparent to the waves when it does not contain hydrocarbons so that it absorbs a small amount of energy. Thus, once the reservoir near a lateral well has released the hydrocarbons it contains, the electromagnetic energy penetrates deeper into the formation to allow extraction further from the well, and optimal recovery of resources present in the formation.
Afin d'optimiser la consommation d'énergie, l'outil de forage secondaire comporte en outre une sonde de température placée par exemple sur la tige 8. Le but de cette sonde est de mesurer la température de la formation à proximité du puits latéral pour éviter une montée en température trop importante qui pourrait créer des dommages et bloquer la porosité de la formation. A cet égard, la possibilité d'équiper seulement une partie des outils de forage secondaire d'un élément de chauffage, et pas l'ensemble, permet de limiter les risques associés à une telle montée en température. En effet, si la montée en température devait endommager la porosité à proximité du puits latéral, cela n'a qu'une influence limitée car les hydrocarbures sont récupérés par les autres puits latéraux qui n'ayant pas d'élément de chauffage subissent une température bien plus faible.In order to optimize the energy consumption, the secondary drilling tool further comprises a temperature probe placed for example on the rod 8. The purpose of this probe is to measure the temperature of the formation near the lateral well for avoid an excessive temperature rise that could create damage and block the porosity of the formation. In this respect, the possibility of equipping only part of the secondary drilling tools with a heating element, and not all of them, makes it possible to limit the risks associated with such a rise in temperature. Indeed, if the rise in temperature was to damage the porosity near the lateral well, this has only a limited influence because the hydrocarbons are recovered by the other lateral wells which do not have a heating element undergo a temperature much weaker.
Une telle méthode de chauffage par transmission d'énergie électromagnétique est capable d'augmenter la température significativement jusqu'à plus de 50 mètres de l'élément radiant. En plaçant cet élément à l'extrémité avant d'un outil de forage secondaire, typiquement de 12 ou 24 mètres de long, on peut alors exploiter de manière performante à une distance de 75 mètres du puits, voire plus.Such a method of heating by electromagnetic energy transmission is capable of increasing the temperature significantly up to more than 50 meters from the radiant element. By placing this element at the front end of a secondary drilling tool, typically 12 or 24 meters long, it can then operate efficiently at a distance of 75 meters from the well, or more.
Par ailleurs, on peut prévoir d'intégrer un élément de chauffage sur un outil de forage secondaire plus long que les autres afin d'optimiser la répartition d'énergie dans la formation. Idéalement la distance peut être égale au rayon d'irradiation efficace dans la formation, de manière à permettre d'exploiter au plus loin dans la formation.Furthermore, it can be provided to integrate a heating element on a secondary drilling tool longer than the others to optimize the energy distribution in the formation. Ideally, the distance can be equal to the irradiation radius effective in the formation, so as to allow to operate further in the formation.
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