Chapitre 2
Généralités et définitions:
2.1 Introduction:
Avant d'entamer notre étude, il est nécessaire
de commencer par analyser l'environnement du problème, afin de mieux
maltriser le domaine de notre travail. Pour cela, nous commencerons d'abord par
faire connaissance des termes essentiels utilisés dans ce
mémoire, ainsi que des généralités sur le
procédé Gaz lift .
2.2 Hydrocarbures[3]:
Les hydrocarbures sont des produits naturels composés
uniquement d'atomes de carbone et d'hydrogène. Ils sont, selon les
conditions de température et de pression, solides (paraffine), liquides
(essences, pétrole, etc.) ou gazeux (méthane, butane, etc.). Ils
possèdent une formule brute de type : CmHm, on n et m sont deux entiers
naturels, la presque totalité des hydrocarbures sert a produire de
l'énergie sous forme de chaleur. Cependant, une part toujours croissante
de produits issus du pétrole constitue la matière première
de l'industrie pétrochimique et des matières plastiques.
2.3. Le gaz naturel[1]:
2.3 Le gaz naturel[1] :
On appelle gaz naturel un mélange d'hydrocarbures
saturés gazeux (méthane, éthane, propane, butane),
contenant aussi des hydrocarbures liquides (pentane, hexane et homologues
supérieures) et d'autre composants tels que l'oxyde de carbone, le
dioxyde de carbone, l'azote, l'hydrogène sulfuré. Il peut
contenir aussi de l'hydrogène et de l'oxygène mais en faible
quantité. Il est produit a partir de couches souterraines poreuses.
En règle générale, le méthane est
le principal constituant. Il représente environ 80% a 90% du volume
total du mélange, et c'est pourquoi on emploie souvent le mot
"méthane" pour désigner le gaz naturel lui-même. Les autres
hydrocarbures gazeux sont beaucoup moins abondants ensemble, ils
dépassent rarement 15 a 20 % du mélange. Lorsque la teneur en
éthane est élevée, le gaz naturel devient très
intéressant comme source d'éthylène pour l'industrie
pétrochimique, le propane et les butanes sont couramment extraits du gaz
et constituent ce qu'on appelle les "gaz du pétrole
liquéfié" (GPL). Les hydrocarbures plus lourds, qui se trouvent
dans le gaz a l'état de vapeur, mais qui sont liquides aux conditions
normales de pression et de température, constituent l'essence naturelle
ou "gazoline"qui, après traitement, est apte aux mêmes usages que
l'essence tirée du pétrole.
2.4 Description des installations de surface[6]:
2.4.1 Les puits:
Un puits peut être representé par un trou obtenu
par une opération de forage. Cependant, il existe deux sortes de puits a
savoir:
1- le puits d'injection qui sert a acheminer le gaz
destiné a l'injection vers le réservoir a la pression minimum de
miscibilité. La tête de chaque puits comporte des
vannes(1) nécessaires au controle de l'injection ainsi que
les prises de manomètre et de débimètre.
2- le puits de production qui sert a acheminer les effluents
sortants du reservoir vers les manifolds.
(1)Gaz Naturel Liquéfié.
2.4.2 Reservoir:
Un réservoir pétrolier est une formation
rocheuse perméable dont l'espace poreux est partiellement saturé
par des hydrocarbures. Au terme d'un mouvement ascendant depuis la zone de
formation des hydrocarbures, appelée roche mère, ceux-ci viennent
se piéger dans le réservoir en raison de
l'imperméabilité des couches limitant supérieurement ce
dernier. L'accumulation progressive d'hydrocarbures conduit a l'existence d'une
pression dans le réservoir.
2.4.3 Les manifolds:
C'est un équipement constitué d'un jeu de vannes
qui permet de diriger les fluides vers des points déterminés. Il
contient plusieurs entrées et une seule sortie, il sert
généralement au regroupement et a l'acheminement de la production
de différents puits.
Figure 2.4.1 : Manifolds
2.4.4 Les pipes:
Le terme anglo-saxon pipeline s'applique spécifiquement
aux systèmes de canalisations a haute pression (jusqu'a 100 bars)
utilisés pour le transport a moyennes et grandes distances des
hydrocarbures liquides (oléoducs) notamment du pétrole brut, et
gazeux (gazoducs). On utilise pour la construction d'un pipeline des aciers
spéciaux a haute résistance.
Le pipeline est avant tout constitué d'un tube, la
plupart du temps enterré dans le sol, a l'intérieur duquel
circule le produit a transporter. Le transport par pipeline présente
certains avantages :
· Parfaite adaptation au transport des produits
liquides.
· Perte d'énergie minimale.
· Faible sensibilité au relief et aux conditions
géographiques et climatiques.
Figure 2.4.2 : Les pipes
Chaque pipeline a sa particularité, c'est pour cela qu'il
faut affecter a chaque conduite ses propres caractéristiques tels
que:
· Les longueur en km.
· Le diamètre en pouce (1" = 2, 54 cm).
· Le produit qu'il transporte.
2.4.5 Réseau de desserte:
Ce terme désigne l'ensemble des conduites et des
accessoires affectés pour dissiper le fluide entre la source d'injection
et les puits injecteurs. On utilise le terme ligne de deseerte si on
désire parler d'une de ces conduites prise individuellement.
2.5 Gaz lift[5]:
2.5.1 Définition:
Le gaz lift est l'un des procédés le plus
utilisé pour récupérer plus de pétrole des puits on
la pression du réservoir de celui-ci est insufli sante pour le
réaliser.
Le procédé consiste a injecter le gaz dans le
tubing(2). Celui -ci rend le fluide plus léger en
réduisant sa densité ainsi, la pression est favorable a la
remontée du pétrole. Ce gaz peut être injecté d'une
manière continue ou discontinue. Ceci dépend des
caractéristiques du puits et de l'équipement utilisé.
Figure 2.5.3 : Le procédé du gaz lift
(2)colonne hydrostatique dans le quel le gaz sera
injecté
Figure 2.5.4 : Schéma représentant le gaz
lift
2.5.2 Les méthodes du gaz lift:
Le gaz lift occupe une place très importante dans la
production des puits. C'est un moyen d'activation qui est utilisé sur
beaucoup de champs et qui se répand de plus en plus par l'une des deux
méthodes :
1-Gaz lift continu:
D'une maniere générale le gaz lift continu
s'adresse aux puits bons producteurs, il consiste en une injection
controlée du gaz, à haute pression dans la colonne du liquide.
Le mélange ainsi formé aura une densité
inférieure à celle de l'huile, ce qui lui permet de se
déplacer du fond du puits jusqu'à la surface.
2-Gaz lift intermittent :
Il est pratiqué sur des puits à faible
productivité. Il consiste à une injection de gaz sous un bouchon
de liquide pendant une période de temps relativement courte pour
déplacer le bouchon du liquide vers la surface.
Le gaz lift intemittent s'adresse aussi aux puits dont les
pressions de fond sont faibles.
2.5.3 Application de gaz lift:
Le gas lift offre de nombreuses appliquations et environ 20% des
puits en production dans le monde sont concernés par ce mode
d'activation .
1-les puits a huile :
L'application principale du gaz lift dans ces puits est
d'augmenter la production des champs déplétés. Le plus
souvent, il est utilisé dans des puits encore éruptifs et
même des puits neufs.
2-les puits a eau:
Ces puits produisent des aquiféres pour divers usages
tels que la réinjection dans un réservoir a huile ou a l'usage
domestique. Il arrive aussi que le gaz lift soit utilisé pour produire
de l'eau a partir de l'eau de mer. Il n'y a pas de différence entre un
design de gaz lift pour puits a huile et pour puits a eau. Les puits peu
profonds utilisent souvent de l'air plutôt que du gaz (air lift).
2.5.4 Caractéristiques et avantages de Gaz lift
1-Caractéristiques :
Le gaz lift est un moyen effi cace d'activer un puits. Il
peut être mis en ceuvre dans toute sorte de puits y compris ceux a
très faible ou très grands débits, ceux qui produisent des
solides, off-shore(3) ou on-shore(4)
La conception d'une installation gaz lift n'est pas diffi
cile et les ordinateurs disponibles de nos jours facilitent grandement ce
travail. Les puits en gaz lift sont faciles a réparer a
l'éxception des puits dont les vannes ne sont pas
récupérables mais le diagnostic des pannes est diffi cile .
(3)Puits situés en haute mer.
(4)Puits forés sur terre.
Le principal problème du gaz lift est la
disponibilité en gaz car de grandes quantités de gaz
comprimé sont nécessaires. Si le gaz est rare, il doit être
recyclé ce qui nécessite de puissants compresseurs.
Les investissements et les coüts opératoires
peuvent être faibles lorsque le gaz de haute pression est disponible sur
le site (ce qui le cas de Hassi Messaoud). Néanmoins, ce gaz devra
être recomprimé pour être exporté.
2-Avantages :
-Grace au gaz lift, de gros volumes de fluide peuvent être
produits: les pertes de charge sont la seule limite.
-Le gaz lift est tout a fait compatible avec de hauts GLR: le
gaz formé aidera a remonter le contenu du tubing.
-Le gaz lift est compatible avec la production de solides ou
de grands volumes d'eau. -Le gaz lift est très fléxible: le
débit de gaz est facilement ajustable depuis la surface. -Il est
possible de commander le puits a distance par
télémétrie.
-Le gaz lift s'adapte a tous les profils de puits: grand
déviation au puits en hélice. La seule limitation est d'avoir la
possibilité de descendre un train d'outils au cable pour la pose des
vannes nécessaire.
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