Modélisation et optimisation du système de production du champ de Zarzaitine par le gaz lift

Chapitre III : Présentation du gaz lift

Introduction

Le gaz lift est une technique de production par injection de grande quantité de gaz au niveau des puits producteurs d'huile la pression de fond en écoulement du réservoir, pour produire le maximum de perte de charge le long de la colonne de production.

III.1 Principe du gaz-lift

Le gaz-lift est une technologie d'activation, permettant la mise en production d'un puits non ou insuffisamment éruptif par diminution de la contre pression hydrostatique entre le fond et la surface.

Comment diminuer cette contre pression ?

Pour cela on a la possibilité d'agir sur la densité ou la hauteur statique puisque :

(III.1)

Dans le Gaz-lift, on agit sur la densité, le poids volumique d'un gaz est faible par rapport à celui d'un liquide. Si on mélange du liquide avec du gaz, on obtient un poids volumique entre le gaz et le liquide d'autant plus faible que la proportion du gaz dans le mélange sera plus élevée. Donc l'injection du gaz va agir sur la densité du fluide du puits de façon à rétablir la condition :

(III.2)

En maintenant l'injection du gaz (en continu) le puits se met à produire comme s'il était éruptif.

La quantité de gaz à injecter ne doit pas dépasser une limite au-delà de laquelle son efficacité diminue. On parle de GLR optimum.

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Chapitre III : Présentation du gaz lift

Figure III 1: optimisation de débit d'injection de gaz-lift.

Durant le parcours de fluide depuis le réservoir jusqu'à la tête de puits qui atteint en général plusieurs kilomètres, son énergie initial présenté par une grande valeur de pression sera perdue sous forme de pertes de charge. Ces pertes de charge sont la somme de deux facteurs :

? des pertes par friction de l'effluent sur les parois du tubing.

? le poids hydrostatique de l'effluent (gaz, eau et huile) dans le tubing.

Le gaz-lift permet d'augmenter la production d'un puits en réduisant les pertes de charge en injectant du gaz dans le tubing à travers le point le plus profond possible. Ceci aura deux effets opposés :

? L'augmentation des pertes par friction (effet négatif). ? La diminution du poids de la colonne (effet positif)

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Chapitre III : Présentation du gaz lift

Figure III 2:Evolution des pertes de charge en fonction du débit de gaz injecté

La figure ci -dessus donne l'évolution des pertes de charge en fonction de GLR, Le minimum des pertes de charge totale correspond à un GLR optimum.

L'injection de gros volumes de gaz est un problème pour les lignes et les installations de surface. Ce gaz doit être transporté vers la station et doit être séparé. Il ajoute donc des pertes de charges dans les pipelines qui peuvent perturber des producteurs voisins. De plus, quand le volume de gaz disponible sur un champ est limité, il faut le manager entre tous les puits afin de produire le maximum d'huile. Tous les puits ne seront pas à leur « GLR optimum » mais à leur « GLR économique ».

Pour cela il faut bien déterminer la quantité de gaz à injecter pour obtenir la production optimale.

III.2 Types de gaz lift

III. 2.1 Classification suivant le mode d'injection III.2.1.1 Gaz lift continu

Le gaz lift est réalisé par une injection de gaz d'une manière continue, à pression et débit biens déterminés, à la base de colonne de production, ce gaz allège le poids volumique

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Chapitre III : Présentation du gaz lift

du fluide dans celle-ci et permet au mélange ainsi constitué de remonter en surface, le puits redevenu éruptif . Voir la figure(III.3).

III.2.1.2 Gaz lift intermittent

Il se fait par une injection intermittente et à forte débit d'un volume déterminé de gaz

sous pression dans la partie basse de la colonne de production, de façon à chasser vers le haut le fluide qu'elle contient.la pression sur la couche se diminue, celle-ci se met à redébiter et le liquide qui s'accumule au-dessus du point d'injection sera chassé de la même façon et ainsi de suite. Voir la figure III 3.

Figure III 3:Gaz lift continu et intermittent

III.2.1.3.Comparaison d'utilisation de gaz lift continu et l'intermittent

En général, le gaz lift continu convient aux puits à bon indice de productivité (IP = 1

m3/ j / bar), par contre le gaz lift intermittent c'est plus adapté aux puits à faible indice de

productivité (IP = 1 m3 / j /bar).

D'une façon pratique, on constate que :

? Le gaz lift continu et bien adapté pour les débits liquides de 30 à 3000 m3/j.

? Le gaz lift intermittent est utilisé pour des débits inférieurs à 80 m3/j.

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? Dans la phase de recouvrement 30 à 80 m3/j, on préfère faire produire un puits à faible IP en diminuant le diamètre de la colonne de production au profit de l'augmentation de la vitesse de remontée du fluide.

? Le gaz lift intermittent est la seule technique de gaz lift possible dans les puits bons producteur mais à faible pression de fond pour cause de pression de gisement faible au départ ou puits fortement dépités.

? En résumé, dans le domaine de gaz lift 95% des puits produisent par gaz lift continu.