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Glossaire des principaux termes utilisés dans l’industrie pétrolière et gazière, avec un accent particulier sur les applications multiphasiques

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Gravité de l'API

 

Une échelle de gravité spécifique développée par l’American Petroleum Institute (API) pour mesurer la densité relative de divers liquides pétroliers, exprimée en degrés. Avec l’augmentation de la gravité, la viscosité des fluides diminue.

Les pompes multiphasiques peuvent être utilisées avantageusement dans les champs de pétrole et de gaz produisant du pétrole ou des condensats de pratiquement n’importe quelle qualité API. Plus le grade API est bas, mieux c’est pour les pompes multiphasiques à double vis, car leurs performances augmentent avec la viscosité.

Levage artificiel

 

Différentes méthodes visant à donner de l’énergie aux fluides d’un puits, dans le but d’améliorer sa production. La surpression multiphasique oblige les fluides du puits à surmonter la contre-pression du système. Les pompes multiphasiques sont généralement installées à proximité de la tête de puits, en surface, ce qui est différent de la plupart des autres technologies de levage. Cependant, cela en fait l’une des technologies de levage artificiel les plus efficaces, grâce à un temps de fonctionnement très élevé pouvant atteindre 98 % (et plus), à une maintenance aisée et à une grande efficacité de la pompe.

 

Darcy

 

Nommé en l’honneur de Henry Darcy. Il mesure la perméabilité, c’est-à-dire la capacité des fluides à s’écouler à travers des pierres rugueuses, du sable ou des roches, etc. Il comporte un certain nombre de facteurs d’entrée qui en font un bon indicateur pour les solutions de levage artificiel et les considérations relatives à la pression de tête de puits.

 

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Pression en fond de puits

La pression à la profondeur de la perforation ou à proximité de celle-ci. La pression au fond du puit est généralement mesurée en psi et est déterminée dans différentes conditions de puits, par exemple à l’arrêt ou en cours d’exploitation. Dans ce cas, on parle de pression de fond de puits fermée (SIBP) ou de pression de fond de puits en cours d’écoulement (FBHP).

Le FBHP est la valeur essentielle pour déterminer l’efficacité d’une technologie de levage artificiel!

La surpression multiphasique réduit la pression d’écoulement au fond du trou en réduisant la pression d’écoulement de la tête de puits, généralement de 250 psi ou plus.

Friches industrielles

Réservoir de pétrole ou de gaz parvenu à maturité. Elle produit à un plateau de production ou a même progressé vers un stade de production en déclin.

La fin du plateau naturel de production est le bon moment pour installer un équipement de surpression multiphasique à la surface.

La surpression multiphasique est l’une des technologies les plus efficaces pour prolonger la durée de vie des friches industrielles. Il peut être facilement et très économiquement combiné avec d’autres technologies de levage artificiel. Ainsi, lorsque le réservoir s’épuise davantage, les pompes multiphasiques favorisent l’utilisation d’autres technologies installées en fond de puits, telles que les pompes électriques submersibles, les pompes à tige aspirante, les pompes à jet ou les chaînes de vélocité.

Point de bulle

Le point de bulle définit les conditions de pression et de température auxquelles la première bulle de gaz entrant sort de l’huile. Dans tout réservoir d’hydrocarbures, le pétrole contient une certaine quantité de gaz naturel. Lorsque la pression diminue, ce gaz évolue à partir du liquide.

La surpression multiphasique réduit la pression à la tête du puits et, par la suite, la pression au fond du trou. Dans le cadre d’une production normale, les liquides qui s’écoulent vers la surface passent le point de bulle quelque part dans la complétion. L’utilisation de pompes multiphasiques déplace ce point à un niveau plus bas et le gaz évolue à un point plus bas dans le puits, générant un volume de gaz supplémentaire et réduisant la densité moyenne d’une colonne de fluide dans le tubage. Cela améliore la production et crée une poussée supplémentaire de liquides vers la surface, comme dans le cas d’une remontée de gaz.

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Rotors d'ingénierie

Les pompes multiphasiques basées sur la technologie des pompes à double vis sont disponibles avec deux types de rotors différents: les rotors à structure et les rotors à structure pleine. Ce dernier terme signifie “usiné d’une seule pièce”.

Les rotors d’ingénierie sont constitués d’un arbre avec deux vis et des écrous de blocage. Les vis sont fixées à l’arbre à l’aide des écrous de blocage et sont tendues en conséquence. L’avantage est d’avoir des matériaux différents pour l’arbre et les vis, ainsi que de réduire les coûts de remplacement car les arbres peuvent être réutilisés et seules les vis doivent être remplacées.

Récupération assistée du pétrole (EOR)

La récupération assistée du pétrole, également appelée troisième étape de la récupération du pétrole ou récupération tertiaire, consiste en des méthodes qui modifient les propriétés du pétrole dans le réservoir. Il existe différentes techniques et celle utilisée dépend des conditions actuelles du réservoir.

La surpression multiphasique permet d’extraire les hydrocarbures du puits, une fois qu’ils y sont parvenus, grâce à l’amélioration de la mobilité provoquée par la RAH.

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G – L

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Rapport gaz/liquide (GLR)

Le GLR est le rapport entre le volume de gaz et le volume de liquides produits, mesuré en SCFD/bbl. Les liquides produits sont la somme de l’eau et du pétrole produits. Cette valeur peut varier en fonction de la température et de la pression.

Il s’agit d’une valeur sensible indiquant le comportement d’un puits. It can be used to plan and control artificial lifting solutions like water injection.

Rapport gaz/pétrole (GOR)

Le rapport entre le volume de gaz et le volume d’huile produite dans des conditions normales. Cette valeur varie avec le temps mais pas avec la pression, ce qui est différent du FVG.

Cette valeur est utilisée pour la conception des installations multiphasiques sur la base des premières données sur une période plus longue, c’est-à-dire pendant le développement du champ ajouté multiphasique (MAFD – Multiphases Aided Field Development).

Fraction du volume de gaz (FVG)

La fraction volumétrique du gaz est le rapport entre le débit volumétrique du gaz et le débit volumétrique total de tous les fluides dans les conditions réelles.

Il s’agit de la valeur la plus importante pour la surpression multiphasique, car elle varie considérablement avec la pression, en raison du fait que le volume de gaz change alors que le volume de liquide peut être considéré comme constant. Il détermine l’adéquation des différentes technologies de pompes multiphasiques ainsi que leur performance et leur efficacité. Il s’agit donc d’un chiffre essentiel pour chaque application multiphasique, car il détermine le type, la taille et l’exécution de la pompe. En outre, elle a une grande influence sur l’efficacité du système polyphasique et sur les détails de conception tels que les garnitures mécaniques et la recirculation du liquide.

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Pétrole lourd

L’American Petroleum Institute désigne les huiles dont la densité est inférieure à 22,3° API comme des huiles lourdes. En général, ces huiles ont également une viscosité élevée. En raison de leur viscosité élevée, les huiles lourdes ont des caractéristiques d’écoulement relativement mauvaises, ce qui nécessite souvent des solutions de levage artificiel en fond de trou, telles que des pompes à tige, pour faire remonter le brut à la surface.

Les pompes multiphasiques réduisent simultanément la contre-pression des pompes de fond de trou et la pression de fond de trou.

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M – R

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Pompes multiphasiques

Les pompes multiphasiques sont conçues pour traiter le flux non traité provenant des puits sans qu’aucune séparation ne soit nécessaire. Ils traitent le gaz, les liquides (comme le pétrole et l’eau) et les solides (comme le sable) provenant d’un seul ou de plusieurs puits. Les conditions d’exploitation sont imprévisibles en raison de l’écoulement de boues provenant de tubes, de colonnes montantes ou de conduites d’écoulement, ce qui entraîne des variations rapides du débit maximal, de la pression et de la température, et constitue donc un défi pour la conception de la pompe.

Les pompes multiphasiques sont situées à proximité des puits et réduisent la pression d’écoulement à la tête du puits à des valeurs définies, idéalement proches des conditions atmosphériques.

Les installations de surpression multiphasique améliorent la productivité des réservoirs dès le début et augmentent la valeur actuelle nette de ces actifs:

  • Déconnexion des puits de la contre-pression des systèmes en aval
  • Abaissement de la pression d’écoulement de la tête de puits et, par la suite, de la pression d’écoulement du fond du trou
  • Fournir des conditions d’exploitation définies pour un levage artificiel secondaire à un stade ultérieur de la vie du puits, en réduisant les coûts et les risques pour la direction.

Les pompes multiphasiques sont utilisées pour:

  • Renforcement des puits de pétrole et de gaz
  • Encouragement de la production de têtes de bétail, par exemple dans le cadre de groupements d’entreprises
  • Augmentation de la production de l’ensemble du champ
  • Développement des friches industrielles
  • Développement de champs marginaux
  • Connexion des champs éloignés

Ils conviennent aussi bien aux installations onshore qu’offshore.

Les pompes multiphasiques comprennent principalement les pompes volumétriques car leurs performances ne dépendent pas de la densité des fluides. Dans les pompes hélicoïdales, le principe de conception des roues rotatives et des diffuseurs fixes est adapté de manière à ce que ces pompes aient une plus grande tolérance aux fluides de faible densité.

Les pompes multiphasiques sont généralement basées sur ces types de pompes:

  • Pompes à vis jumelles
  • Pompes à cavité progressive
  • Pompes à piston
  • Helicoaxial Pumps
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Récupération primaire

La récupération primaire est la première étape de la production d’hydrocarbures à partir d’un réservoir, sous l’effet de la pression initiale du réservoir. Au début de la vie d’un puits, la pression du réservoir peut être suffisante pour faire remonter les fluides à la surface. Cependant, avec la baisse de la pression des réservoirs due à la diminution des volumes, des technologies de levage artificiel sont nécessaires pour élever les fluides du puits de forage à la surface à des taux raisonnables.

La surpression multiphasique est la première technologie de levage artificiel à être mise en œuvre lorsque les puits à écoulement naturel ne produisent plus à des taux suffisants. Il réduit considérablement la pression au fond du trou et déconnecte fondamentalement ces puits du système en amont, du point de vue de la pression.

Plus tard, lorsque les puits s’assèchent davantage, des mesures supplémentaires de levage artificiel peuvent s’avérer nécessaires. Dans ce cas, les pompes d’appoint multiphasiques créent des conditions de production définies, optimisant l’utilisation de ces technologies. Les solutions secondaires de levage artificiel sont les suivantes

  • Pompes à tige aspirante
  • Pompes submersibles électriques
  • Pompes à jet
  • Ascenseur à gaz
Indice de productivité (IP)

L’indice de productivité décrit le gain de production lors de la réduction de la pression d’écoulement au fond du trou, exprimée en barils par pouce carré.

Pour les applications multiphasiques, l’indice de productivité est un très bon indicateur pour évaluer la rentabilité des pompes multiphasiques installées. L’IP est utilisé par les gestionnaires d’actifs pour déterminer la production supplémentaire ainsi que la récupération globale supplémentaire et les avantages commerciaux connexes pour la valeur actuelle nette.

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Recirculation

La recirculation des fluides est une procédure standard pour les pompes multiphasiques afin d’assurer une quantité suffisante de liquide à l’entrée de la pompe pour un bon fonctionnement des pompes multiphasiques. Les pompes multiphasiques ont besoin de liquide pour réguler le GVF aux conditions d’entrée, pour différentes raisons. Ceci peut être réalisé à l’intérieur ou à l’extérieur de la pompe. Le principal défi consiste à ne faire recirculer que du liquide, c’est-à-dire pas de gaz ou de solides libres. German Legacy y parvient grâce à un système de gestion de la recirculation des liquides.

Facteur de récupération

Le facteur de récupération décrit la quantité d’hydrocarbures récupérables par rapport à la quantité initialement en place. L’augmentation du facteur de récupération est une étape importante pour surmonter la pénurie mondiale de ressources naturelles.

La surpression multiphasique augmente le facteur de récupération en abaissant la pression au fond du trou tout en permettant à une quantité nettement plus importante d’hydrocarbures de s’écouler dans le puits.

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Récupération secondaire

La récupération secondaire combine des méthodes où les fluides sont réinjectés dans le réservoir dans le but de maintenir la pression du réservoir. En outre, les fluides injectés doivent entraîner les fluides du réservoir vers les puits de production. Les technologies courantes sont l’injection de gaz et l’inondation d’eau.

Les pompes multiphasiques soutiennent les méthodes de récupération secondaire en diminuant la pression d’écoulement au fond du trou et en augmentant la pression différentielle entre le réservoir et le puits, qui est la force motrice des fluides du réservoir.

Drainage par gravité au moyen de vapeur (DGMV)

Le drainage par gravité assisté par la vapeur est une méthode de production thermique pour le pétrole brut lourd. Elle utilise la vapeur pour chauffer le réservoir et réduire la viscosité du pétrole, de sorte que les fluides s’écoulent dans un puits de moindre production. Ces puits sont généralement entretenus par des pompes à tige aspirante (SRP).

Les pompes multiphasiques (MPP – Multi Phase Pumps) sont souvent utilisées dans ces applications, c’est une technologie courante, en particulier au Canada. Les puits de production sont généralement conçus comme une complétion ouverte avec l’aspiration MPP connectée à l’anneau de ces puits, appelés unités de récupération des vapeurs (URV). Le MPP abaisse la pression du fond du trou d’écoulement afin d’obtenir une meilleure performance de l’écoulement.

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Coupe d'eau

La coupure d’eau est le rapport entre l’eau produite et le volume produit de tous les liquides:

Les pompes multiphasiques sont conçues pour être très tolérantes aux variations des valeurs de coupure d’eau. Normalement, aucun équipement supplémentaire n’est nécessaire.

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