M-Activation Des Puits

8/18/2019 M-Activation Des Puits

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FORMATION

TECHNICIENS DE PRODUCTION

T.P.S

2006

Module M

Cours N°1 Act!"to# des Puts

R$"ls$ %"r c"&#et Al 'ouc("(ou"

ACTIVATION DES PUITS

Cabinet Ali Bouchahoua / Formation des techniciens de production TPS / Cession 206 1


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I/Introduction 01

II/ Les Puits en pompage 0

III/ Le !as Li"t #1

VI/ C$oi% d&un mode d&acti'ation #(

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I) INT*ODUCTION+

Lorsque l’énergie d’un réservoir n’est plus sufsante pour aire débiter les puits ilexiste quatre méthodes pour extraire une partie des hydrocarbures restant. Cesquatre méthodes ont parties des méthodes dites de récupération secondaire.

LES ,UAT*E P*INCIPALES -ET.IODES SONT+

- Pompage par tiges- Pompage hydraulique- Pompage par pompe submersible- a! - lit- Pompage par vibration

II) LES PUITS EN PO-PA!E+

"uand les puits # huile ne sont pas éruptis ou quand leur débit érupti estinsufsant on peut décider une mise en pompage.



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Le principe du pompage est de ournir de l’énergie pour monter une certainehauteur de $uide contenu dans le puits % la couche soulagée peut alors débiter. &lexiste plusieurs modes de pompage '

- Pompage par pompe # piston et tiges actionnées depuis la surace %- Pompage hydraulique o( la pompe de ond # piston est entra)née par une

autre pompe* cette derni+re étant actionnée depuis la surace parcirculation d’huile %

- Pompage par pompe centriuge électrique noyée %- Pompage vibration* par vibrations longitudinales du tubings.

1) Pompage par pompe piston et tiges actionnes depuis asur"ace +

C’est le type de pompage le plus ancien et actuellement le plus répandu. &lpeut ,tre utilisé usqu’# pr+s de /// m.

L’huile est remontée # la surace par un piston se dépla0ant dans un cylindre*ces deux organes étant munis de clapets 1il existe aussi des pompes de ond# piston 2xe et cylindre mobile3.

Lors de la montée du piston* le clapet mobile est ermé et les tiges supportentle poids du $uide situé au - dessus du piston % la pression de la couche peutalors soulever le clapet 2xe et cylindre se remplit.

Lors de la descente du piston* le clapet 2xe est ermé et le clapet mobile estouvert. Le tubing supporte le poids du $uide.

La partie mobile est actionnée depuis la surace au moyen de tiges reliées soit #un balancier 1cas le plus courant3 soit un élévateur hydraulique.



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LE TU2IN!+

Les tubings utilisés pour le pompage sont les m,mes que ceux utilisésdans les puits éruptis* mais leurs propriétés mécaniques doivent ,treparticuli+rement considérées* en cas de non ancrage de leur base* car auxcharges statiques asse! élevées aux queues ils sont soumis s’aoutent dese4orts dynamiques et des phénom+nes vibratoires.

LA TETE DE PUITS+

5u - dessus de la t,te de tubing l’on trouve un corps muni d’une sortielatérale et d’un presse étoupe aisant étanchéité sur la tige supérieure* quiest polie.

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AUT*ES E,UIPE-ENTS DU PUITS+

Le tubing n’est généralement pas muni d’un pac6er. &l peut ,tre équipé #sa base d’un ancrage en tension a2n d’éviter le $ambage et la atigue dueaux e4orts alternés en cas de non ancrage 1la charge supportée par letubing non ancré lors du mouvement ascendant du piston est égale # sonpropre poids* alors qu’# la descente il s’y aoute le poids du $uide3. Lavariation d’allongement résultant de ces e4orts alternés a en outre poure4et de réduire la course utile du piston.

La présence de ga! diminuant le rendement de la pompe* il est utile demettre au pied du tubing un pi+ge # ga!* le plus simple consiste enquelques m+tres de tubing dont l’extrémité supérieure perorée est reliéeau corps de la pompe* l’extrémité inérieure étant ermée* un tubeconcentrique de diam+tre plus aible permet # l’huile* prise au bas duprécédant de pénétrer dans la pompe alors que le ga! s’échappe par lesperorations.



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LES PO-PES+

Le type le plus ancien est la pompe # piston # coupelles de cuir. 7llecomporte un corps vissé au tubing* analogue # un élément de tubing etdont le diam+tre peut varier de 89 # : ;:* qui poss+de # sa partieinérieure un si+ge pouvant recevoir le clapet 2xe.

Celui - ci constitué d’un corps terminé # sa partie supérieur par une cagequi contient une bille pouvant reposer sur si+ge du m,me métal 1bron!e*acier* ou acier chrome3. Le clapet 2xe est descendu* relié au piston.

Le piston comprend des coupelles de cuir 1# concavité tournée vers lehaut3 entre lesquelles se trouvent des bagues d’acier* le serrage ayant lieugr # 9 mm 1= ;9// de pouce3 cequi diminue les risques d’usure par le sable et ceux inhérents # la dilatation

des pi+ces métalliques. Le piston est compose de deux cylindres coaxiauxde # :*>/ m+tres de longueur* réunis # leur partie supérieure et situés depart et d’autre du cylindre 2xe % l’étanchéité est donc réalisée par la

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longueur du traet que l’huile aurait # parcourir Les pompes qui sontmontées tout enti+res sur le train de tiges et qui s’embo)tent dans la partieinérieure du tubing. Ce syst+me évite les pertes de temps dues # laremontée du tubing pour les réparations. Les pompes doivent* bienentendu* ,tre situées a une c@te inérieure au niveau du $uide dansl’annulaire en pompage.

LES TI!ES+

Les tiges de pompage classique sont pleines* # section circulaire avec unren$ement aux extrémités. Celles - ci comportent un pro2l permettant le

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serrage par des clés appropriées et portent soit deux 2letages males1accouplement par manchons # 2letage emelle3 soit* moins couramment*un 2letage male et un 2letage emelle 1accouplement direct3 d’unelongueur de ?* A ou B* 9 m+tres 1=> ou / pieds3* d’un diam+tre de 9;= *>; * ;: * ?; * 9 ou 9; pouce * les tiges sont aites d’un acier au carbone1résistance bonne # la traction *1 mauvaise au choc et # la corrosion3 oubien d’aciers spéciaux au mangan+se* au nic6el* au chrome ou au

molybd+ne 1bonne résistance au choc et # la corrosion3. 7n choisissant destiges de pompage* il aut tenir compte quelles subissent une atigueimportante du ait de la corrosion des vibrations et des e4orts alternésauxquels elles sont soumises 1les charges n’étant pas les m,mes # lamontée et # la descente3. Le train de tiges peut ,tre composé de tiges dediam+tre constant* ou bien de plusieurs parties* dont les diam+tresdécroissent de haut en has et dont les longueurs sont telles que les tigessupérieures de chaque partie subissent la m,me contrainte. Cette derni+resolution permet d’avoir une charge plus aible.

5 la partie supérieure du train de tiges se trouve la tige polie. D’undiam+tre de 9E 9;* 9E 9;:* ou 9’ 9;=* elle peut avoir une longueur de =*:> -*> - :*B - ou A*? m+tres 1 % 99 % 9A ou == pieds3.

La course de la tige polie ne représente pas la course utile du piston % parsuite des allongements statiques et dynamiques et des tiges et du tubing*variable au cours d’un cycle% on a'

Course utie du piston 4 course de a tige ) e 5 6

e+ étant la diminution de course due aux charges statiques. Le tubing

s’allongeant lors de la descente du piston s’il n’est pas ancré sousl’e4et du poids des $uides * les tiges s’allongent lors de la montéesous l’e4et du poids des $uides * cela provoque un plus aiblebalayage du cylindre.

6 ' étant l’augmentation de course due au ait qu’au extrémités de lacourse du balancier le piston continue # se déplacer par inertie.

NOTE+ &l existe aussi des tiges creuses de pompage permettantd’inecter un produit évitant le dép@t de parafne.



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L&unit de pompage+

Les tiges de pompage sont mues gr//m+tres.



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5 - &nstallation de déga!age M décantation - stoc6age de l’eNuent produit -prél+vement du $uide moteur apr+s traitement.K et C- 7nsemble pompe triplex OP de surace et moteur électrique ou diesel

d’entra)nement.D- aniold de répartition du $uide moteur.7 - Q,te de puits avec vanne : voies.



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R- Complétion - 2g.9. tubings concentriques avec pompe de ond 2xé # untubing 12xed instant3 - 2g. = ' tubings parall+les avec pompe libre descendue parcirculation 1ree parallel3.- Pompe de ond.



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9) Pompage centri"uge+

La pompe centriuge est suspendue # la base du tubing. 7lle comporte'

5 la partie inérence 'Gn moteur # induction* # cage d’écureuil enermé dans une enceinte d’aciercontenant l’huile lubri2ante et de reroidissement La gamme varie de 9; # =:/ch pour un moteur simple % en tandem on peut avoir des puissances supérieures.

5 la partie supérieure '

Gne pompe constituée d’un certain nombre d’étages avec aubages et di4useurs1usqu’# plus de :// étages3.5u milieu '



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Gne chambre de protection qui a pour but d’emp,cher l’entrée du $uide pompédans le moteur et de permettre les variations de volume de l’huile du moteur1démarrages et arr,ts3.

5u dessus de la pompe' Ie trouve un clapet anti - retour emp,chant lors des arr,ts la descente du $uidepompé.

Le moteur est alimenté par un c


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PO-PA!E VI2*ATION+

Le tubing est soumis # des vibrations verticales de aible amplitude 1> # =/ m3 etde réquence asse! élevée 19/ # =/ O!3 telle qu’il y ait résonance. La descentedu $uide dans le tubing est évité gr


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III) LE !A:)LI.T+

Comme la pompage* il a pour but de soulager la couche et de lui permettre parcela m,me un plus ort débit.

Deux méthodes sont possibles '

!a; ) i"t continu +

Du ga! comprimé* envoyé par l’annulaire tubing - tubage* se mélange en continu# l’huile dans le tubing et avorise donc sa montée.La pression sur la couche est allégée par suite de la densité moyenne diminuéedu $uide. Cette méthode est appliquée principalement aux puits # ort index deproductivité.

!a; ) i"t intermittent +

5 intervalles réguliers* du ga! est envoyé dans le tubing. &l pousse un bouchond’huile vers la surace lors de sa détente. La couche soulagée peut alors débiter.Cette méthode est surtout utilisée pour les puits # aible index de productivité.7n réalité la pression de gisement intervient aussi pour le choix de la méthode.

9)1 ) .ONCTIONE-ENT DU !A: ) LI.T DANS SA .O*-E LA PLUS SI-PLE +

Le puits est équipé de sa t,te d’éruption et d’un tubing nu* sans pac6er. Le ga!sera inecté dans l’espace.

9)#) DE-A**A!E+

Iupposons qu’initialement le puits soit en équilibre % la pression due # la hauteurd’huile dans le puits équilibre la pression de couche.Le ga! inecté repoussera l’huile de l’annulaire dans le tubing sa pression devradonc cro)tre. "uand il commencera # pénétrer dans le tubing* sa pression devracontinuer # augmenter si l’huile n’arrive pas auour. 5u début de la production*un volume d’huile produit sera remplacé par le m,me volume de ga!.



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La pression d’inection pourra donc baisser. &l arrive un moment o( la pressiondue aux $uides du puits sera égale* puis inérieure # la pression initiale. Lacouche débitera alors son débit sera tout d’abord aible et ne compensera pascelui de l’huile en surace. La pression continuera donc # baisser mais moinsrapidement. Le débit de la couche augmentera alors. La pression remontera etse stabilisera quand il y aura égalité entre les masses entrant dans le tubing ensortant 1pression de onctionnement3* le premier bouchon d’huile étant sorti du

puits.



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Cette analyse montre qu’on peut avoir besoin* pour le démarrage du ga! - litdans ces conditions* d’une pression de ga! bien supérieure # celle nécessairepour son entretien.9)9) E,I7PE-ENT POU* LE !A: ) LI.T+

a' Continu

L’équipement spécial se réduit # une duse variable placée sur la conduited’arrivée du ga! en amont de la vanne tubage et permettant le réglage du débitde ga!.

b ' &ntermittent

L’équipement spécial en surace doit permettre de régler la durée et lapériodicité des inections* et ceci automatiquement.&l comporte en général une vanne automatique dont un clapet permetl’alimentation intermittente en ga! du servo - moteur ainsi que la mise encommunication de celui - ci avec l’atmosph+re. Ce clapet est actionné par unlevier portant une came dont un barillet* muni de barreaux et entra)né par unehorloge* permet le mouvement.Le ga! alimentant ce dispositi provient de la conduite principale* d’o( il passedans un syst+me détente et purge.

9)) LES VANNES DE !A: )LI.T+

Hous avons vu que l’on # besoin* pour le démarrage du ga! lit d’une pressionsupérieure # celle nécessaire en onctionnement.Gn dispositi mobile pourrait résoudre ce probl+me* mais la méthode la plus

couramment utilisée consiste # équiper le tubing de vanne permettant unedécharge par étage de l’huile initialement dans le sondage. Ces vannes* d’abordouvertes* se reerment des qu’elles ont oué leur [email protected] trois types les plus réquents de vannes sont représentés sur la 2gure. Leurréglage est ait par le choix de la pression dans le souNet chargé d’a!ote* quel’on voit # la partie supérieure des vannes* et sur lequel est 2xée la tige declapet. Ces vannes peuvent aussi ,tre équipées d’un ressort dont l’actions’aoute # celle du souNet.

La premi+re est une vanne # débit intermittent. 7lle s’ouvre quand la orcetendant # soulever le clapet dépasse lég+rement celle tendant # maintenir celui -

ci sur son si+ge '

PTAV 5PV


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dans l’annulaire reste pratiquement constante. La ermeture d’une telle vanne nedépend pratiquement que de la pression tubing.

Jn trouve'- Des vannes standard* telles que celles représentées* vissées

extérieurement ou intérieurement sur des manchons spéciaux insérésdans le train de tubing.

- Des vannes retirables qui peuvent* gr


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Dans le cas simple d’inection par le pieds de tubing.Jn a '

, 4 I


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IV)C7OI@ D&UN -ODE D&ACTIVATION+

1 / .acteurs considrer pour a section d&un mo3en d&acti'ation +

a - Caractéristiques de production

- &n$oT perormance 1présente ou uture3- Débit de production d’eNuant- Percentage d’ eau 1ater cut3- JU

b M Proprieties du $uide

- Viscosité- Racteur volumétrique de ormation

C M Caractéristiques du puits

- Proondeur- Diam+tre ca!ing- type de complétion- Déviation

d W Caractéristiques du réservoir

e W Plan de récupération # long terme

W &nstallation de surace

- RloT lines- Pression de séparation

g M 7mplacement

- 7n mer- Xone urbaine- Considération d’espacement 1puits isolés ou groupés3

h M Iources d’énergie disponible

i M Probl+me d’exploitation

- Iable- Parafne- Dép@t- Corrosion- 7mulsion- Qempérature de ond- Climat de surace

M Complétion multiples

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6 M 5utomation

l M Personnel d’exploitation

m M Iervice disponible ; oyen d’intervention

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