Méthode de production de pétrole par élévation de gaz : description et caractéristiques

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-17 10:27

Le groupe de méthodes de transport aérien pour la production d'hydrocarbures dans les champs de pétrole et de gaz est depuis longtemps utilisé par l'industrie nationale comme alternative au développement de puits fluides. Cette technologie, sous certaines conditions d'application, apporte des avantages économiques et techniques importants, mais nécessite également la connexion de ressources supplémentaires. La solution optimale dans la plupart des cas est la méthode de production de pétrole par injection de gaz, dans laquelle un mélange gazeux est utilisé comme moyen de levage actif. Une telle solution se justifie par des performances élevées, mais impose également des exigences organisationnelles supplémentaires en termes de sécurité. Pour cette raison, la méthode est principalement utilisée par les grandes organisations disposant d'une base de ressources suffisante.

Caractéristiques générales de la méthode gas-lift de production de pétrole

Les principes du transport aérien, c'est-à-dire la technologie de levage des ressources du puits d'un gisement souterrain, ont été utilisés pour la première fois à la fin du XVIIIe siècle. L'émergence de l'idée de cette méthode était due au développement rapide des technologies minières, mais pendant longtemps, sa pleine utilisation a été limitée par le manque d'équipements de compression suffisamment développés. L'auteur de la méthode de production de pétrole par injection de gaz est l'ingénieur allemand Karl Loscher, qui a proposé un schéma général de collecte de ressources utilisant l'énergie des mélanges d'air. À l'avenir, la technique a été optimisée, modernisée et améliorée à plusieurs reprises dans certains aspects du fonctionnement. L'utilisation pratique d'un pont aérien à l'échelle industrielle avec la création d'une base théorique pour sa mise en œuvre technique n'a commencé qu'au XXe siècle. Dans les champs pétrolifères, la première expérience d'utilisation du gas lift remonte à 1985.

A notre époque, l'utilisation de la technologie gas lift se justifie principalement dans les puits à fort débit. De plus, dans des conditions de forte teneur en impuretés, le gas lift est la solution la plus économique pour remonter la ressource à la surface. Cela s'applique principalement aux mélanges d'huiles qui contiennent des sels, des résines et des paraffines, ce qui rend difficile le levage de masses. En ce qui concerne la comparaison avec le pont aérien en tant que tel, on peut dire que la méthode de production de pétrole par gaz lift est une continuation de la technologie générale de levage artificiel des liquides. Ce n'est que si un mélange d'air est utilisé comme milieu actif dans un pont aérien classique qu'un gaz lift utilise des substances contenant du carbone. Pour cette raison, l'un des éléments opérationnels clésles caractéristiques de la technologie tiennent compte de la consommation spécifique de gaz. Dans le calcul du coût d'utilisation d'un ascenseur à gaz, les coûts énergétiques pour l'entretien et la fourniture de mélanges gazeux représentent environ 30 % du coût total des projets.

Champ d'application de la méthode de gas-lift de la production de pétrole

Un puits à haut rendement avec une pression de fond élevée est un endroit cible pour l'introduction du gas lift. De tels gisements constituent en principe un environnement favorable à l'organisation du pont aérien. Mais la pratique consistant à limiter les méthodes de production de pétrole en écoulement détermine également un certain nombre de conditions dans lesquelles le gas lift devient la seule méthode possible de travail sur un puits. Au moins, la caractéristique générale de la méthode de production de pétrole par gas-lift comme la plus adaptée aux environnements hydrauliques dynamiquement déséquilibrés lui permet d'être utilisée dans des fonds de puits à faible pression de saturation et dans des puits de sable avec des conditions d'installation difficiles à atteindre pour le support technique. Par exemple, un système de levage à gaz peut être utilisé dans des conditions d'inondation, dans des zones marécageuses ou lorsqu'il existe un risque d'inondation. Les indicateurs de pression, en passant, peuvent être égalisés artificiellement au moyen d'un équipement de compresseur - bien que la hausse dépende des indicateurs d'énergie du gaz de puits, elle peut être tout à fait ajustée aux besoins actuels.

D'autre part, s'il n'y a pas d'approvisionnement centralisé en matériaux techniques et gaziers avec un haut niveau de mécanisation du processus de production, il est préférable d'utiliser le schéma de fontaine traditionnelexploitation minière. Comme dans le cas du pont aérien, la méthode de production de pétrole par gas lift est une continuation de la technologie de la méthode d'écoulement, mais dans une version augmentée. C'est l'expansion technologique de l'infrastructure de production qui ne permet pas d'appliquer cette méthode à de petits puits dont le fonctionnement est calculé sur de courtes périodes.

Processus technologique de production

Après le développement du puits, la base structurelle de la pointe se forme à la surface, qui sert ensuite de plate-forme pour organiser les principaux processus de travail. Dans la niche du puits de forage, un tunnel fermé est organisé avec des chambres et des vannes de transition qui agissent comme un régulateur de flux de ressources. Le mouvement du fluide produit vers le haut du canal est le processus opérationnel principal, qui est soutenu par le milieu gazéifié dans le trou inférieur. Pour assurer la gazéification, une chambre avec une buse d'amenée du mélange actif est descendue parallèlement au canal le long d'un circuit isolé. En fait, le principe de la méthode de production de pétrole par élévation de gaz est réduit à la direction du gaz dans le milieu liquide de la ressource cible, après quoi le processus d'élévation doit avoir lieu. Il est important de noter que l'enrichissement en mélanges gaz-air n'assure pas à lui seul la remontée du liquide. Pour cette opération, des pompes spéciales sont utilisées. La force de levage dépend à la fois du degré de gazéification et de la puissance de la pompe, tous deux réglables. Pour le contrôle complexe des indicateurs de pression dans le circuit, une unité de compresseur située en surface est utilisée.

Intensité de productionLa ressource peut être contrôlée par des mécanismes manuels ou des systèmes automatiques avec des capteurs électroniques. Les paramètres de fonctionnement sont définis en fonction des capacités de l'équipement de réception. Une caractéristique de la méthode de production de pétrole par injection de gaz est un traitement spécial après l'extraction de la ressource. Étant donné que le liquide monte avec le mélange gazeux, une séparation spéciale est nécessaire, après quoi l'huile déjà purifiée est envoyée dans un puisard spécial. De plus, étant donné que l'ascenseur à gaz est souvent utilisé dans des environnements à forte contamination par le lisier, une filtration grossière à plusieurs étages peut être nécessaire avant que la ressource n'entre dans le réservoir de stockage temporaire.

Équipement appliqué

L'ensemble de l'infrastructure technique est formé de deux groupes d'équipements - les dispositifs universels et les dispositifs d'organisation des processus de maintenance des puits et les installations spéciales utilisées dans le fonctionnement de l'ascenseur à gaz. Le premier groupe peut comprendre des équipements de circulation de pompage, des équipements de tubage, du matériel de montage, des tuyaux métalliques pour le pompage, etc. En règle générale, les méthodes de production de pétrole à flux et à gaz sont construites sur cet équipement avec des différences structurelles mineures.

Quant aux éléments techniques spéciaux pour réaliser le relevage de l'énergie fioul sur gaz, ils comprennent ce qui suit:

• Compresseur. Installation de maintien de pression optimale par injection d'air comprimé. La plupart des unités industrielles de grande puissance sont utilisées,capable d'ajuster les paramètres de la valeur de travail dans une large plage.
• Chambre d'ascenseur à gaz. On peut dire qu'il s'agit du cœur de l'infrastructure de production de pétrole par injection de gaz, dans laquelle se déroulent les principaux processus de direction du flux, de distribution et d'approvisionnement en mélanges gaz-air. Il s'agit d'une structure métallique avec des tuyaux de dérivation et des canaux de sortie, dont le fonctionnement est régulé par des vannes d'arrêt.
• Vannes. Dans ce système, la vanne remplit non seulement la fonction de blocage de la circulation du milieu liquide, mais agit également comme régulateur de débit. Des vannes de levage au gaz sont utilisées à différents niveaux du puits de forage, ce qui permet un contrôle plus précis du taux de production. La principale caractéristique de conception de ces vannes peut être appelée la présence d'éléments sensibles qui enregistrent les indicateurs de pression avec une grande précision et changent leur état en fonction de la force d'impact dans la zone de contrôle.

Gas lift

Dans ce cas, le concept d'ascenseur reflète l'infrastructure complexe d'un ascenseur à gaz immergé dans un puits. Son concept contient deux canaux - pour l'injection de gaz et pour le levage de la ressource liquide cible. Les deux canaux sont organisés à l'aide de tuyaux métalliques, mais ils ne doivent pas être reliés l'un à l'autre en parallèle. De plus, une direction angulaire du tuyau d'alimentation en gaz est parfois fournie, qui est déterminée par les spécificités de connexion de l'unité de pompage. La configuration du placement des conduites dépend des conditions dans lesquelles la méthode de production de pétrole par gas-lift est organisée. La photo ci-dessous illustre la technologie moderne.l'utilisation d'une chaîne combinée d'injection et de récupération dans un circuit d'un diamètre de 90 à 140 mm. Dans ce cas, quelle que soit la configuration de la direction des canaux, aussi bien de la partie supérieure au niveau de la tête que dans la zone inférieure de la chaussure, si possible, une fixation rigide de la structure est prévue. Les tuyaux peuvent également avoir des trous technologiques (perforation) pour la libération de sable et d'autres particules étrangères.

Fonctionnement gas lift sans compresseur

L'alimentation en gaz et la régulation des indicateurs de pression, en principe, ne doivent pas être effectuées avec l'aide d'un équipement de compression. Si les gisements de gaz et de pétrole sont situés sur le même site d'exploitation, le gas lift de fond de trou peut être organisé sur son propre support énergétique sans compresseur. Mais même dans ce cas, les technologies de production de pétrole coulant et gas-lift divergeront, car l'exclusion de la régulation par air comprimé de l'extérieur n'exclut pas le contrôle des indicateurs de pression du gaz naturel. De plus, dans de telles conditions, il est possible d'effectuer un séchage en fond de trou et un nettoyage préliminaire de la ressource, ce qui réduit le coût du processus technologique.

Commandes de processus de levage de gaz

Tout d'abord, il convient de souligner que l'ascenseur à gaz nécessite l'utilisation d'une large gamme d'appareils de mesure qui vous permettent de garder sous contrôle des indicateurs de performance importants. Ceux-ci incluent la pression, la température, l'humidité et le débit de gaz. Le contrôle direct de la production de pétrole dans la méthode d'extraction au gaz est effectué à l'aide des vannes etvannes d'arrêt avec systèmes d'entraînement alimentés par des générateurs en surface. Les usines plus avancées fonctionnent sous le contrôle de commandes automatiques, sans la participation des opérateurs, en ajustant les paramètres de gazéification et le taux de récupération des ressources.

Avantages de la technologie

En termes de mise en œuvre technique, la méthode est plutôt laborieuse et coûteuse, mais elle possède un certain nombre de propriétés positives qui justifient son utilisation:

• Haute performance.
• Large possibilité d'ajustement structurel aux conditions d'exploitation externes et aux paramètres du puits.
• Fiabilité et sécurité du processus minier.
• Flexibilité. Cette propriété reflète à la fois les avantages et les inconvénients de la méthode de production de pétrole par injection de gaz, qui se manifestent dans divers aspects de son application. Par exemple, du point de vue d'un opérateur qualifié, le processus de contrôle lui-même est assez simple et ne nécessite pratiquement aucun effort physique. Mais, le personnel de maintenance a affaire à des machines complexes qui nécessitent beaucoup de main-d'œuvre et de coûts d'entretien.
• La plupart des équipements critiques sont situés en surface.
• Universalité de la méthode.

Défauts de la technologie

Cependant, cette méthode ne peut pas être qualifiée de optimale pour tous les domaines, si l'on prend en compte la totalité des facteurs opérationnels, ainsi que les aspects environnementaux et économiques. Aux aspects négatifs de l'utilisation de la méthode du gas liftla production de pétrole comprend:

• Coût élevé des ressources énergétiques. Nous parlons de l'injection de gaz dans des volumes industriels et du coût du carburant pour les générateurs qui assurent les fonctions d'équipement de pompage avec des compresseurs.
• L'investissement peut ne pas correspondre à la valeur des matériaux pétroliers et gaziers récupérés, en particulier compte tenu du coût des processus de nettoyage et de séparation supplémentaires.
• A mesure que d'importants gisements sont exploités, les volumes de production diminuent, tandis que le niveau de soutien organisationnel et technique devrait rester le même.

Conclusion

L'expérience des sociétés productrices de pétrole et de gaz montre qu'environ la moitié des coûts des projets de développement et d'exploitation des champs incombent à l'organisation de l'infrastructure technique avec prise en charge de flux de travail supplémentaires. Il semblerait que les tendances de développement de l'industrie devraient aller vers l'optimisation structurelle de tels événements, mais la méthode du gas lift prouve le contraire. Comme l'a suggéré Karl Locher, l'auteur de la méthode de production de pétrole par élévation de gaz, la connexion de sources d'énergie auxiliaires pendant le levage réduit la consommation d'énergie de l'opération de travail, mais pas l'organisation de l'événement dans son ensemble. Dans tous les cas, l'équipement de la chaîne de levage n'offre pas tant d'avantages sous la forme de connexion d'un canal de gazéification, mais ouvre davantage de possibilités de contrôle des paramètres du processus de production. Et cet avantage est précisément la perspective de développer le gas lift comme moyen depeut étendre les possibilités de combiner plusieurs réservoirs de développement en une seule installation de production de grande capacité.