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L'invention concerne un appareil pour l'apprecia-
tion sur chantier de l'efficacite d'un traitement en cours
d'application à un puits d'hydrocarbures.
L'invention s'applique à des traitements divers
comportant l'envoi de Eluides sous pression, tels qu'une
injection de polymères, une frac-turation, mais une applica-
tion particulièrement importante est un traitement, dit
acidification, effectué en vue de diminuer l'effet parietal
(skin effec~) dans un puits, e~ l'on se re~erera plus spe-
cialement à cette dernière application dans la description
qui suit.
Il arrive, en effet, frequemment que le pourtour
d'un puits d'hydrocarbures (puits d'injection ou puits de
production) soit pollue par des depats divers tels ~ue des
lS particules de boues, des pa~ lettes cl'arcJiles mobiles en-
trainées par l'écoulemellt des eEEluents, des dëp~ts OrcJa~
ques divers, des produ:Lts d'act:ivités bactériennes, etc...
Il en résulte un colmatage qui provoque le plus souvent une
forte diminution de la capacite d'injection ou de production
du puits.
Pour tenter de remettre le puits dans un etat
ideal, on effectue un traitement approprie, appele acidifi-
cation, qui consiste à injecter dans le gisement, à partir
du puits, des fluides de nature differente en suivant une
sequence précise. Pour l'essentiel, ces fluides sont des
acides tels que l'acide chlorhydrique ou un mélan~e d'acide
chlorhydrique et d'acide fluorhydrique, des solvants d'huiles
lourdes, des agents tensio-actifs... Leur r81e consiste à
dissoudre les dépôts qui empêchent l'écoulement normal du
gisemen-t vers le puits ou du puits vers le ~isement.
Jusqu'ici on n'a pu apprécier l'efficacité du
traitement effectué qu'à pos-tériori ou ~rossierement, d'a-
près des phénomènes observés en surface, alors que le poids
de la colonne de fluide dans le tube d'injection modifie
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considérablement la pression au fond et ~ue cette
modification varie dans le temps lorsque deux fluides de
densite différente se trouvent dans ce tube, ce qui se
produit toujours au début du traitement et tr~s souvent
ensuite. Il serait au contraire, très impGrtant de pouvoir
suivre, sur le chantier, l'effet réellement produit au fond
du puits par l'acidi~ication au fur et à mesure du dérou-
lement de celle~ci soit pour arr~ter l'acidification dès
que le but poursuivi paralt atteint (ce qui economis~ du
temps e~ des produits), soit pour modifier le traitement en
cours d'application, soit encore pour en tirer des ensei-
gnements a utiliser lors d'une autre acidification.
Un objet de l'invention est un appareil, simple à
réaliser et facile à transporter et à installer, permettant
d'apprécier à chaque instant l'état d'un puits au cours d'un
traitement effectue par l'envoi de fluides sous pression
dans une ligne d'injection reliée en surface à un conduit
descendant au fond du puits.
Selon la presente invention, il est prevu un
appareil pour l'appreciation sur chantier de l'efficacite
d'un traitement en cours d'application à un puits dont le
fond atteint un gisement d'hydrocarbures, par l'envoi de
fluides sous pression dans une ligne d'injection reliee en
surface à un conduit descendant au ~ond du puits, et munie
de capteurs d'informations relatives à la pression et au
debit, qui comprend d'une part un organe de calcul pourvu
de mo~ens de connexion aptes ~ effectuer la liaison avec
lesdits capteurs et relie à un organe d'acquisition de
donnees apte a recevoir des données relatives au puits, au
gisement et au traitement et d'autre part un organe de
visualisation connecté audit organe de calcul, caractéxisé
en ce que ledit organe de calcul est capable de calculer, à
partir des informations et données reçues, la pression PF au
fond du pui$s et en ce que ledit organe de visualisation est
B
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capable de faire apparaître ~ chaque instant un point
representatif defini par des coordonnées liées l'une à la
pression PF au fond du puits calculee par ledit organe de
calcul et l'autre au débit Q dans ladite ligne cl'injection
obtenu par l'intermédiaire d'un desdits capteurs.
De préférence, l'organe de visualisatlon est
capable de faire apparaltre ~ chaque instant un point repre-
sentatif dont l'une des coordonnées est proportionnelle à la
difference de pression entre la pression au fond du puits
calculee par ledit organe de calcul et la pression du gise
ment introduite dans ledit système d'acquisition de donnees.
De preference~ ledi~ organe de visualisation est
capable de faire appara~tre aussi au moins une ligne carac-
teristique de la variation relative desdites coordonnées
pour une valeur donnee de l'effet parietal.
En se xéferant aux figures schématiques ai-
jointes, on va decri.re un exemple de réalisation de l'inven-
tion, donne à titre d'exemple non limitatif.
La figure 1 represente très schematiquement un
puits petrolier en cours d'acidification avec l'appareil
utilisé pour l'appreciation de l'e~ficacite de celle-ci;
la figure 2 est un schema synoptique des organes
constituant l'appareil; et
la figure 3 est un schema des courbes pouvant
appara~tre sur l'organe de visualisation.
Sur la figure 1, un puits petrolier 1 s'etencl de
la ~urface 2 jusqu'à un gisement 3. Ce puits est delimite
par un cuvelage 4 qui comporte des perforations 5 au droit
du gisement 3. Un tube 6, muni d'un dispositif d'etancheite
ou packer 7, relie le fond 8 du puits, qui se trouve au
droit du gisement 3, a la surface.
Lorsqu'une acidification doit être effectuee, on
utilise une ligne d'in~ection 9 reliee d'une part au sommet
du tube 6 et d 'autre part ~ une pompe lO pour introduire
B
4~
dans le tube 6 une succession de fluides de traitement
pris dans divers bacs tels que ll, 12 et 13~
On a inseré en serie sur la ligne d'injection 9,
par deux joints schématiquement figurés en 14 et 15, un
ensemble de capteurs 16. Cet ensemble 16 est, de pré~érence,
raccordé à la ligne d'in~ection 9 par des raccords 17, 18
articulés, du genre de ceux disponibles dans le commerce
sous le nom de CHIKSAN . L'ensemble 16 comporte au moins
deux capteurs 19 et 20 schématisés sur la figure 2, l'un de
ces capteurs étant un capteur de pression et l'autre un
capteur de débit, ce dernier pouvant éventuellement être
remplacé par un capteur du volume déplacé dans la ligne
d'injection 9. L'ensemble 16 pourrait aussi comporter trois
capteurs: un capteur de débit, un capteur de volume et un
capteur de pression. Ces capteurs donnent des informations
90US forme de signaux electriques et ces informations sont
transmises a un ensemble d'acquisition, de calcul et de
visualisation 21 par l'intermédiaire d'un câble électrique
22.
L'ensemble 21 comprend un organe de calcul 23, un
organe d'acquisition 24 muni d'un clavier et un organe de
visualisation 25 qui peut etre un écran et qui est ici une
table traçante. L'organe de calcul 23 reçoit, par des
liaisons électriques 26 et 27 qui forment le cable 22, les
informations fournies par les capteurs l9 et 20 et, par la
liaison électrique 28, les donnees introduites dans l'organe
d'acquisition 24 relativement au puits, au gisement et au
traitement, et il émet sur une liaison électrique 29 des
ordres de déplacement d'un stylet 30 de la table trasante
25. La réalisation de ces divers organes ~st classique en
elle-même et n'a pas à être explicitée ici.
L'organe de calcul 23, qui est de préférence un
microprocesseur, calcule la pression PF au fond 8 du puits
l à partir de la pression de tête PT qui est mesurée par
* CHIKS~N est une marque de commerce
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B
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l'un des capteurs 19 et 20, en tenant com~te de la-perte
de charge dans le tube 6 et de la pression hydrostatique.
Cette perte de charge et cette pression hydrostatique sont
déterminées par l'organe de calcuI 23 d'apras l'information
sur le débit qu'il reçoit directement des capteurs ou qu'il
déduit par dérivation du volume mesure par les capteurs,
d'apres l'information sur le volume qu'il deduit par in~é-
gration du débit mesure ou ~ulil reçoit directement des
capteurs et d'après les donnees introduites dans l'organe
d'acquisition 24 relativement à la description géometrique
du tube 6 et à la densite et a la viscosite des fluides
utilises successivement dans l'acidification . On obtient
ainsi la pression PF qulil serait impossible de mesurer
directement dans l'etat actuel de la technique et dont la
mesure direcke serait beaucoup plus co~teuse que le calcul
si elle devenait un jour possible. La méthode de calcul de
la pression PF au fond r~sulte directement de l'application
de la formule:
PF a PT + PH - PL
~~ PT est la pression mesurée en surface;
PH est la pression hydrostatique des colonnes succes-
sives de liquides dans le conduit descendant dans le
puits;
PL est la so~ne des pertes de charge dans
ces colonnes.
Il suE-Eit donc que l'organe de calcul 23 détermine,
à chaque instant, d'apres les volwnes de liquides injectés,
les niveaux des surfaces de séparation entre colonnes de
liquides différents contenus dans le conduit descendant
pour calculer PH et PL pour chaque colonne d'un même liquide
et en faire la so~ne pour l'ensemble des colonnes.
On sa~t que le debit Q d'injection dans la ligne
d'injection 9 est lie à la surpression QP que presente la
~B;
~20~
pression PF au fond 8 pa.r rapport à la pression PR dans le
gisement.3 par la rPlation.suivante:
Q = KH ~ ~p
141,2 B~ ln (Rw) + S
o~ Q est exprime en bariIs par jour, H est la puissance du
gisement exprimee en pieds, ~ est la viscosite du fluide
injecte exprimee en centipoises, X est la permeabilite du
gisement dont l'unite retenue est le millidaxcy, ~P est
exprime en livres par pouce carre, R est le rayon de drai-
nage exprime en pieds, Rw est le ra~on du puits exprimë en
pieds, S est le coefficient pariétal (skin?, et B est le
coefficient d'expansion de l'effluent.
La table traçante 25 ~ait appara~tre, selon les
ordres reçus par la lialson 29, un point représentatif tel
que le point A Ifig. 3) défini par deux coordonnées qui
/
/
- 5a -
B
~z~4~
sont le débit d'injec-tion Q et la difference de pression
~P entre la pression PF e-t la pression PR. On remarquera
qu'une erreur sur PR ou la non-utilisation de PR n'entra~ne-
rai.t qu'un decalage de la représentation.
La formule précédente montre que l'on peut connal-
tre la valeur initiale du coefficient S, par exemple S = 30
et tracer la droite caracteristique D30 representant aP en
fonction de Q pour cette valeur de S. On peut deduire de
cette valeur de S la droite caractéristique ideale Do pour
S = 0 et tracer aussi d'autres droites caractéristiques, par
exemple D20 pour S = 20 e-t C10 pour S = 10 Ces droites
caractéristiques peuvent être tracees par la ta~le tra~ante
25 sous la commande de l'organe de calcul 23.
On a trace sur la figure 3 ces divexses droites
Do~ Dlo, D20, D30 alns:i que la ligne L selon laquelle peut
se déplacer le point :rep.rés~nta~i:E depu:is sa posit:l.on :in:i--
tial~ ~ jusc~u'~ s~ posltion~ ina:l.es ~3 et C au cou:rs du
traitement d'acidification. Dans cet exemple, on voit que,
de B à C, le coefficient S reste le meme, ce qui signifie
que le traitement d'acidification n'apporte plus d'amclio-
ration. Comme on se trouve alors pres de S = 0, on arretera
le traitement. Si ce phenomene se produisait au contraire
pour une valeur de S relativement elevee, on pourrait modi-
fier le traitement pour tacher d'obtenir une nouvelle
reduction de S. Le trace de la figure 3 montre quelle
facilite l'appareil proposé apporte dans l'appreciation
continue en temps reel de l'e:EEet produit par un traitement
d'acidiEication, du fait qu'à chaque instant l'operateur
voit le point atteint, le chemin parcouru et l'évolution
des resultats procures par le traitement.
L'appareil peut, en outre, comporter une memoire,
schematiquement representee en 31 et reliee par une liaison
32 à l'organe de calcul 23, qui effectue un stockage de
màsse par un procede magnetlque ou par un procede ~ semi-
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:
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conducteurs. Les informations ainsi stockees, relatives
au debit, à la pression dans la ligne d'injec-tion, au
volume, à la perte de charge, par exemple, permettent par
un traitemen-t ulterieur, d'effec-tuer des vérifi.cations.
S L'appareil propose peut être loge dans un coffret
du genre valise, facilement transportable et très vi-te
installe sur un chantier puisqu'il suffit de le relier à
des capteurs montes sur une ligne d'injection.
De nombreuses variantes peuvent evidemment être
adoptees dans la realisation et la presentation de l'appa-
reil sans sortir du cadre de l'invention.
