5.2 Vélocité critique du gaz
Pour la définir simplement elle serait le débit
minimal de gaz à la sortie du point d'injection pour garantir un flux
ininterrompu dans le puits. Ceci implique que le volume de gaz sortant des
points d'injection ne dépend pas des variations de la pression de puits
au même point mais seulement des conditions régnants dans le
concentrique. Pour un fluide compressible (gaz), cela veut dire qu'il faut
atteindre un écoulement dit sonique, pour une vitesse du gaz
au-dessus de la vitesse du son (supersonique), on observe une stabilisation
rapide de la pression de fond ; pour un débit d'injection donné,
le débit de gaz sortant est constant, ceci est connu comme l'effet de
blocage d'un écoulement compressible (Ryhming, 2009)
Figure 5.5 : Régimes d'écoulement du gaz
à travers un orifice et effet de blocage (Ryhming, 2009).
On verra par la suite que le ratio critique pour l'azote est
égal à 0.528.
Les figures 5.1 à 5.4 ont été obtenues
avec les données d'un puits foré à Hassi-Messaoud
(ONIZ-40) avec un réajustement des paramètres pour des raisons de
temps de simulation. Une simulation réelle du cas d'ONIZ-40 est
présentée dans le chapitre 7.
Détermination de la vélocité
critique. Dans le but de déterminer le débit
critique d'injection du gaz, une simulation en régime transitoire
s'impose, les données du puits simulé sont illustrées dans
le tableau ci-contre, on a utilisés un débit d'injection de
liquide de 550 l/min et une variation d'injection de gaz entre 36.5 et 50
m3/min.
Chapitre5-Effet d'Accumulateur : définition et
expliquation
Tableau 8 : données du puits
utilisé pour
la simulation
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Profondeur
|
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Profondeur verticale
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3434.2 m
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Profondeur mesurée
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3572 m
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Inclinaison max
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89.5°
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Openhole mesuré
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60 m
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Géométrie du puits
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Tubage de production
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95/8
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Tie Back
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7»
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Tiges de forage
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31/2
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Point d'injection
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Profondeur verticale
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2439 m
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Profondeur mesurée
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2440 m
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Inclinaison
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0.8°
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Fluide d'injection
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Liquide injecté
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Brut
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Densité
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0.83
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Viscosité plastique
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4 cp
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Gaz injecté
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Nitrogène
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Densité
|
0.003 sg
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Temperature injection
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70° Celsius
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Fluide de réservoir
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GOR
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183 m3/ m3
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Temperature
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115° Celsius
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Pression
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206.8 bars
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Viscosité
|
4 cp
|
Densité
|
0.85 sg
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Equipement surface
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Diamètre Duse
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3»
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Variation des paramètres
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Injection de liquide
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550-750 lpm
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Injection de gaz
|
36.5-55 m3/min
|
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-- Régime sous-critique (36,5 m3/min).
(Figures 5.1 à 5.4) comme illustré dans la Figure-6.1,
l'intermittence est inévitable et va continuer infiniment sans
intervention de l'opérateur. La réponse de la pression du
concentrique montre qu'il se charge cycliquement. Il est aussi
intéressant de constater que la première bulle de gaz qui sort
est injectée met environ 16 minutes à arriver en surface alors
que le temps de recharge du concentrique est de l'ordre de 38 minutes, ce qui
veut dire que pendant un période, il n'y a pas de gaz dans le puits.
-- Régime critique (38 m3/min).
(Figures 5.6 à 5.8) comme illustré avant, 36.5m3/min
est en dessous de la vélocité critique nécessaire pour
assurer un écoulement continue du gaz à travers les orifices
d'injection. Des simulations en plus ont été faites, et on
observe qu'avec un débit de 38 m3/min, il y a début de
stabilisation, la BHP converge lentement et il y a continuité de gaz
malgré une oscillation importante au début, cet état est
le point où le temps de chargement du concentrique est égal ou
légerement superieure au temps que met la bulle de gaz pour arriver en
surface. Toutefois il n'y a toujours pas stabilisation de la condition
d'underbalance après 8 heures d'injection. Il est donc nécessaire
d'aller plus loin pour trouver un débit qui stabilise la pression dans
des temps raisonnables.
-- Régime sur-critique (41 m3/min).
(Figures 5.9 à 5.11) on remarque que la réponse de la
pression est plus applati et que le débit de gaz sortant tend à
être constant. Le débit d'injection de l'azote par l'annulaire
oscille autour de la valeur du débit d'injection en surface. Toutefois,
la pression de fond ne se stabilise pas totalement malgré que la
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condition d'underbalance puisse être maintenue
après 6 heures d'injection, ce qui n'est pas toujours le cas. Il est
donc nécessaire d'aller plus loin dans la simulation pour trouver un
débit qui stabilise la pression dans un temps raisonnable
-- Régime idéal (47 m3/min).
(Figures 5.12 à 5.14) avec ce débit la BHP se stabilise en
une seule oscillation. Avec une période de stabilisation d'à
peine deux heures après la première bulle de gaz sortie. Le
débit d'injection du concentrique converge rapidement vers le
débit entrant dans ce dernier en surface.
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Chapitre5-Effet d'Accumulateur : définition et
expliquation
Figure 5.6 : Evolution du débit sortant de gaz,
régime critique.
Figure 5.7 : Evolution de la pression de fond,
régime critique.
Figure 5.8 : Evolution du débit d'injection de
gaz, régime critique.
Chapitre5-Effet d'Accumulateur : définition et
expliquation
Figure 5.9 : Evolution du débit sortant de gaz,
régime sur-critique.
Figure 5.10 : Evolution pression de fond,
régime sur-critique.
Figure 5.11 : Evolution du débit d'injection de
gaz, régime sur-critique.
66
67
Chapitre5-Effet d'Accumulateur : définition et
expliquation
Figure 5.12 : Evolution du débit de gaz
sortant, régime idéal.
Figure 5.13 : Evolution de la pression de fond,
régime idéal.
Figure 5.14 : Evolution débit d'injection de
gaz, régime idéal.
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Chapitre6-Facteurs Influençants la stabilité de la
BHP
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