[0001] La présente invention concerne une méthode et une installation adaptées à l'exploitation
de petits gisements pétroliers.
[0002] La présente invention permet notamment d'exploiter à moindres frais des champs d'hydrocarbures
jusqu'à présent économiquement inaccessibles. Ceci est possible du fait de l'utilisation
d'une méthode souple qui met en oeuvre des matériels légers et standardisés, et qui
engage de faibles investissements comparativement aux structures habituellement employées.
[0003] Les plate-formes flottantes installées sur le fond de la mer, les systèmes de production
flottants constitués d'une plate-forme de type semi-submersible ou les navires portant
les installations habituelles de séparation et de traitement des effluents pétroliers
sont extrêmement onéreux à réaliser et à entretenir. La découverte ces dernières années
de gisements pétroliers dont les réserves récupérables sont limitées, a conduit à
envisager une méthode et un système de production qui peuvent être amortis dans des
conditions économiques acceptables sur la quantité totale d'effluents extraits des
petits gisements. C'est ce système et cette méthode qui font l'objet de la présente
invention.
[0004] De plus, l'invention évite des opérations de retrait coûteuses de plate-formes déjà
existantes lorsque des gisements principaux sont devenus inexploitables, en réutilisant
ces plate-formes pour l'exploitation d'un ou de plusieurs petits gisements situés
à proximité de cette dernière.
[0005] On met à profit les installations se trouvant sur une plate-forme principale déjà
existante située à proximité de petits gisements à exploiter pour augmenter la rentabilité
de la production de ces petits gisements.
[0006] Ceci est possible du fait de la surcapacité de traitement des isntallations de la
plate-forme principale lorsque le débit de la production du gisement principal exploité
commence à diminuer. A l'aide d'une canalisation sous-marine, on utilise la capacité
non employée de la plate-forme principale pour traiter la production des champs secondaires
voisins. Ainsi, on prévoit une capacité de production journalière pour le système
de 5 à 30.10³ bbl (0,78 à 4,77 10³ m3), alors que la plate-forme principale est équipée
pour une production de l'ordre de 50 à 150.10³ bbl par jour (7.85 à 23.85 10³ m3).
[0007] Tous les traitements des effluents en provenance des gisements marginaux sont effectués
au niveau de la plate-forme principale.
[0008] Toutefois ce procédé économique d'exploitation des petits gisements reste d'une application
limitée par la contrainte de distance entre le gisement et la plate-forme principale.
Les pertes de charge dans les canalisations imposent aux gisements secondaires d'être
situés à des distances comprises entre 10 et 15 kilomètres de la plate-forme principale.
[0009] Ainsi, la zone d'exploitation de puits secondaire à partir d'une plate-forme principale
est relativement faible. De ce fait, le nombre de puits secondaires exploitables est
également faible et la rentabilité économique précaire.
[0010] De plus, la plupart des appareils composant de tels systèmes ne sont pas standardisés
ce qui entraîne d'avoir un nombre plus important de dispositifs, chacun étant dédié
à l'exploitation d'un type de puits et de ne pouvoir faire tourner les appareils dans
leur utilisation sans discrimination du type de gisement exploité.
[0011] Le but de la présente invention est de proposer une nouvelle méthode d'exploitation
d'au moins un gisement pétrolier immergé (ou offshore) secondaire éloigné d'une plate-forme
principale d'exploitation et ne justifiant pas la construction d'une plate-forme d'exploitation
conventionnelle, ainsi qu'une installation pour sa mise en oeuvre.
[0012] La méthode d'exploitation est contrôlée de façon automatique à partir de la plate-forme
principale. Ainsi au moins une fonction essentielle à la mise en oeuvre de la méthode
proposée est commandé par des moyens de télécommande.
[0013] Le but de la présente invention est aussi de proposer une installation dont la structure
permet la récupération possible des éléments utilisés, une fois l'opération d'exploitation
terminée et, d'autre part, qui permet une rotation d'utilisation sur tous les petits
gisements composant le champ pétrolier ou d'autres domaines pétroliers du fait de
la standardisation de ses équipements.
[0014] Pour atteindre cet objectif de diminution maximale des coûts d'exploitation de tels
gisements, la méthode d'exploitation de gisements marginaux selon l'invention comporte
les étapes suivantes:
1) On ancre au moins un système composé d'une structure flottante et de ses équipements,
à l'aide de moyens d'ancrage, au-dessus ou au voisinage de puits de production communiquant
avec un desdits gisements situés à proximité d'une installation principale,
2) On remonte les effluents dudit gisement vers ladite structure flottante à travers
des premiers moyens de transfert,
3) On transfère lesdits effluents vers la plate-forme principale à l'aide de moyens
de pompage situés sur ladite structure flottante, et de seconds moyens de transfert,
sans séparation de leurs constituants, et
4) en fin d'exploitation du gisement, on retire ledit système et on le transfère sur
un autre gisement pour son exploitation.
[0015] Suivant un mode de réalisation de la méthode d'exploitation, on contrôle de préférence
au moins une fonction essentielle à l'exploitation du gisement par une liaison matérielle
de transmission immergée reliant la plate-forme principale et la structure flottante.
[0016] De cette façon le bon fonctionnement minimal de l'exploitation est assuré de façon
fiable et en toute circonstance.
[0017] La liaison matérielle peut être multifonction assurant l'amenée de l'énergie électrique
et les signaux de télécommande nécessaires au fonctionnement des divers équipements
de la structure flottante, d'installations de contrôle et de moyens nécessaires à
l'exploitation du puits.
[0018] On peut immerger entre deux eaux à faible profondeur la structure flottante.
[0019] On peut utiliser comme structure flottante une bouée.
[0020] On peut équiper la structure flottante d'un élément poreux jouant le rôle d'amortisseur,
ou d'un dispositif d'anti-pilonnement, comme il est décrit dans la demande de brevet
FR 90/15.749.
[0021] Les moyens d'ancrage sont de préférence de type funiculaire ou caténaire, plus appropriés
que les ancrages à lignes tendues dans la cadre de la méthode d'exploitation selon
l'invention.
[0022] En effet, le matériel utilisé lors de la mise en place des systèmes à lignes verticales
tendues fait appel dans la plupart des cas à des conduites rigides en acier difficilement
récupérables une fois installées et plus coûteuses. Les systèmes funiculaires par
contre font appel à des flexibles tels ceux fabriqués par la société Coflexip, par
exemple, dont la récupération est aisée.
[0023] Dans le cadre des applications selon l'invention, les systèmes funiculaires présentent
des qualités de fiabilité et de souplesse suffisantes. Ils offrent de plus l'avantage
de faire appel à des matériels classiques standardisés.
[0024] Un autre avantage qui ressort de l'utilisation des systèmes funiculaires ou de type
caténaire est la possibilité de récupérer les éléments qui permettent d'ancrer la
structure flottante au fond de la mer, ce qui n'est pas possible lorsque l'on utilise
une plate-forme à lignes verticales tendues, cette opération étant beaucoup plus lourde
à effectuer. En effet, les points d'ancrage mis en place avec cette dernière sont
beaucoup plus complexes que ceux utilisés dans les structures de type caténaire qui
font appel principalement à des ancres, et de fait, les éléments d'ancrage peuvent
être facilement récupérés. Cette structure permet donc une utilisation tournante de
l'installation décrite dans la présente invention, c'est-à-dire la possibilité de
la déplacer sur différents gisements et sites en supprimant ou minimisant au maximum
les risques d'incompatibilité par rapport aux différents gisements à exploiter.
[0025] Dans le cadre des applications selon l'invention, l'ancrage de type caténaire ou
funiculaire est moins cher, plus mobile et beaucoup moins complexe que l'ancrage vertical
à lignes tendues.
[0026] Ainsi, les moyens d'ancrage peuvent, par exemple, comprendre des chaînes, câbles
ou tout autre moyen présentant les qualités requises pour un ancrage habituellement
utilisé dans les systèmes funiculaires ou de type caténaire. Dans tous les cas, ces
moyens seront, de préférence, standardisés. De cette façon, on peut utiliser de manière
"universelle" le système pour différents types de gisements au moins les gisements
situés dans un même bassin.
[0027] On peut employer comme moyens de pompage une ou plusieurs pompes associées chacune
à un dispositif d'entraînement, au moins une de ces pompes est une pompe polyphasique
notamment dans le cas d'effluents pétroliers, cette pompe étant associée à un réservoir
tampon destiné à régulariser les débits respectifs des phases gazeuses et liquides
de l'effluent.
[0028] On peut utiliser comme dispositif d'entraînement un moteur électrique ou un moteur
diesel muni de son réservoir de carburant, ou une turbine à gaz avec ses équipements
annexes pour utiliser le gaz produit par les puits.
[0029] La méthode permet de transférer les effluents de la structure flottante à la plate-forme
principale sur des distances de préférence comprises entre 10 et 80 km. La récupération
des effluents étant plus facile et plus rapide, on peut exploiter de façon économiquement
rentable des gisements relativement proches, entre 10 et 30 km par exemple.
[0030] La méthode selon l'invention permettant de transférer les effluents du puits jusqu'à
la plate-forme principale sans séparation de leurs constituants et sur de grandes
distances, on peut injecter un composé servant à réduire la formation des hydrates
ou à les disperser.
[0031] Le transfert de tous les effluents vers la plate-forme principale sans séparation
de leurs phases, s'avère avantageux. La phase gazeuse peut servir à produire de l'énergie
sur la plate-forme principale. Il peut être réinjecté dans un gisement en voie d'épuisement
pour maintenir sa pression. Il peut encore être transférer à terre et distribuer si
la plate-forme principale est reliée à un réseau de distribution.
[0032] On peut aussi envoyer des outils racleurs de nettoyage ou de mesure dans les seconds
moyens de transfert des effluents de la structure flottante vers la plate-forme principale.
[0033] La présente invention concerne également une installation ou dispositif permettant
de mettre en oeuvre la méthode et de mener à bien les diverses opérations qui la composent.
[0034] Le dispositif ou installation selon l'invention comporte en combinaison une plate-forme
principale d'exploitation équipée de moyens de production adaptés à l'exploitation
de gisements sous-marins, au moins un système composé d'une structure flottante et
de ses équipements, des moyens d'ancrage, connectant la structure flottante au fond
de la mer de façon à ce qu'elle soit au voisinage de puits de production communiquant
avec un desdits gisements, des premiers moyens de transfert des effluents permettant
le transfert des effluents du gisement à la structure flottante, des moyens de pompage
installés sur ladite structure flottante, ces moyens permettant le transfert d'effluents
pétroliers, issus desdits gisements sans séparation entre ses différents constituants
ou phases, de la structure flottante à la plate-forme principale, et des seconds moyens
de transfert assurant le transfert des effluents de la structure flottante à la plate-forme
principale.
[0035] L'installation comporte au moins une liaison matérielle de transmission immergée
entre la plate-forme principale et la structure flottante.
[0036] La liaison matérielle peut être immergée entre deux eaux.
[0037] La liaison matérielle peut être posée au fond de l'eau.
[0038] La liaison matérielle peut être une liaison multifonction accolée à la ligne de production.
[0039] Les moyens d'ancrage sont de préférence de type funiculaire ou caténaire.
[0040] Les moyens d'ancrage peuvent comporter des chaînes ou câbles ou tout autre moyen
d'ancrage présentant des caractéristiques qui permettent l'ancrage des systèmes de
type funiculaire ou caténaire.
[0041] Les moyens d'ancrage peuvent comporter des ancres qui présentent, entre autre, l'avantage
d'effectuer les opérations de mise en place et de retrait avec une certaine facilité.
[0042] Les premiers moyens de transfert comportent par exemple des conduites flexibles qui
peuvent aller directement de la structure flottante au fond de la mer ou être soutenus
par un élément intermédiaire, leur conférant ainsi une forme de "S" qui leur permet
notamment d'éviter les dommages dûs au pilonnement provenant des mouvements de la
houle.
[0043] Les moyens de pompage peuvent être constitués d'une ou plusieurs pompes associées
chacune à un dispositif d'entraînement, au moins une de ces pompes étant pompe polyphasique,
cette pompe étant associée à un réservoir tampon destiné à régulariser les débits
respectifs des phases gazeuses et liquides.
[0044] Le dispositif d'entraînement de la pompe peut être un moteur électrique ou un moteur
diesel muni de son réservoir de carburant ou une turbine à gaz avec ses équipements
annexes pour utiliser une phase gazeuse produite par les puits.
[0045] Les moyens de pompage possèdent une puissance suffisante pour permettre le transfert
des effluents sans séparation de leurs constituants de la structure flottante à la
plate-forme principale sur une distance de préférence comprise entre 10 et 80 km.
[0046] Les seconds moyens de transfert peuvent comporter une canalisation reliant la structure
flottante à la plate-forme principale.
[0047] La canalisation peut être une conduite flexible ou rigide, ou partiellement rigide
ou flexible reposant sur le fond marin.
[0048] La structure flottante peut notamment comporter des moyens de contrôle et des moyens
nécessaires à l'exploitation du puits.
[0049] Ladite structure flottante peut être munie d'équipement permettant l'injection d'un
composé permettant de réduire la production d'hydrates ou de les disperser.
[0050] Ladite structure flottante peut être équipée d'un dispositif permettant d'envoyer
des outils racleurs de nettoyage et/ou de mesure dans les seconds moyens de transfert
des effluents vers la plate-forme principale.
[0051] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus
clairement à la lecture de la description ci-après d'un exemple non limitatif de réalisation
de l'invention, faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une vue montrant une application de l'invention pour l'équipement
et l'exploitation d'un champ de production comprenant plusieurs gisements,
- la figure 2 est un mode de réalisation possible de l'invention dans le cas où l'on
utilise une plate-forme principale équipée d'une source d'énergie électrique.
- les figures 3A et 3B montrent un système d'ancrage de mise en place et de retrait
relativement aisé, ainsi qu'une ancre,
- la figure 4 décrit un mode de mise en oeuvre de l'installation pour l'exploitation
d'un champ pétrolier comportant différents gisements secondaires, et
- la figure 5 montre une variante du mode de réalisation de l'invention dans le cas
où la structure flottante est équipée de moyens de contrôle et de moyens nécessaires
à l'exploitation de gisements pétroliers.
[0052] La figure 1 montre une des mises en oeuvre de l'invention pour l'exploitation d'un
champ de production comprenant plusieurs unités de production 1.
[0053] Des moyens d'ancrage 2 de préférence de type caténaire ou funiculaire et comportant
par exemple des câbles ou lignes flexibles F et des ancres A (Fig. 2), maintiennent
ancrée chaque unité de production 1 au-dessus ou à proximité du ou des puits de mise
en production du gisement. Chaque unité de production 1 comporte une structure flottante
3 telle qu'une bouée, supportant des moyens de pompage 4, 5 qui sont reliés à la tête
de chaque puits par des premiers moyens de transfert 6. Par des seconds moyens de
transfert 7 comportant au moins une conduite, les moyens de pompage 4, 5 acheminent
les effluents depuis la structure flottante jusqu'à une plate-forme principale 8.
On utilise au cours de l'exploitation des petits gisements les équipements habituels
de traitement et d'exploitation équipant la plate-forme principale 8 schématiquement
représentés sur la figure 2 par le bloc fonctionnel 9. Habituellement, la conduite
de remontée de la production longe une des jambes de la plate-forme, la figure 2 la
représentant au centre, pour des raisons de clarté de la figure.
[0054] La distance entre les unités de production et la plate-forme principale est quelconque,
mais de préférence située dans l'intervalle 10, 80 km.
[0055] Une des possibilités de mise en exploitation selon l'invention d'un gisement multiple
comporte, par exemple (Fig. 2), les étapes suivantes :
1) A l'aide de moyens d'ancrage 2, par exemple un câble ou ligne flexible F et une
ancre A, on ancre la structure flottante 3, au-dessus ou à proximité du ou des puits
de production du gisement. Cette structure flottante étant considérée comme un satellite
vis à vis de la plate-forme principale, pourra être désignée dans le texte en tant
que satellite de traitement.
2) on remonte les effluents pétroliers jusqu'à la bouée à travers des premiers moyens
de transfert 6, par exemple des risers flexibles,
3) on transfère lesdits effluents, sans séparation de leurs constituants en utilisant
les moyens de pompage 4, 5 situés sur la bouée, vers la plate-forme principale 8 à
travers des seconds moyens de transfert 7, par exemple une canalisation, et
4) on déplace la bouée en exerçant simplement une traction verticale sur le flexible
F, vers un autre gisement à exploiter si on considère que l'exploitation du gisement
cesse d'être rentable ou si, par exemple, on a besoin ponctuellement du système d'exploitation
sur un autre gisement.
[0056] Au cours de l'exploitation du gisement, on effectue différents contrôles du fonctionnement
de la pompe et des puits de production.
[0057] Ainsi les opérations de contrôle de l'exploitation et de mesures sont effectuées
de façon automatique et fournissent à la plate-forme une indication permettant à cette
dernière de réagir à l'aide de moyens de télécommande sur les équipements situés sur
la structure flottante.
[0058] Les signaux de télécommande sont envoyés, par exemple, de la plate-forme principale
8 vers la structure flottante 3 par une liaison matérielle 10.
[0059] La liaison matérielle 10 peut être à multifonctions et assurer le transfert des signaux
de télécommande ainsi que l'énergie électrique nécessaire au fonctionnement des diverses
structures satellites.
[0060] On utilise une bouée dont les caractéristiques de flottaison sont telles qu'une partie
de son corps est immergée, l'autre émergeant suffisamment au-dessus de la surface
de la mer 11, de façon à y installer les équipements d'exploitation. La bouée peut
être équipée d'une élément poreux jouant le rôle d'amortisseur tel que celui décrit
dans la demande FR 90/15749, ceci dans le but de minimiser tous les mouvements de
pilonnement dûs en partie à la houle.
[0061] Les données techniques nécessaires à la détermination des caractéristiques de flottaison
de la bouée et de la pompe convenant pour l'application décrite peuvent être calculées
par des méthodes connues.
[0062] On peut utiliser comme bouée, une grosse bouée du type de celles utilisées pour amarrer
en mer les navires pétroliers. Les dimensions typiques de celle-ci en diamètre pouvant
être comprises entre 20 et 30 mètres, en hauteur entre 5 et 15 mètres. On peut aussi
envisager l'utilisation d'une bouée de type crayon.
[0063] Les moyens d'ancrage peuvent avantageusement comporter au moins un câble ou ligne
flexible F et une ancre A ou tout autre moyen disponible qui permettent d'ancrer solidement
l'unité de production 1, tel les systèmes de type caténaire ou funiculaire.
[0064] La conduite 6 étant flexible, elle peut suivre la dérive locale de la bouée. On détermine
la position des points d'ancrage 12 et la longueur des chaînes d'ancrage ou lignes
flexibles F de façon à ce que la conduite 6 soit toujours en tension.
[0065] On peut éventuellement faire supporter la conduite flexible par un élément intermédiaire
SI (Fig. 1), cette dernière prenant alors la forme d'un S. Cette disposition permet,
par exemple, de diminuer les répercussions des mouvements de pilonnement sur le flexible.
[0066] Les moyens de pompage 4, 5 situés sur la structure flottante 3 peuvent comporter
au moins une pompe polyphasique 4 et son dispositif d'entraînement 5 comprenant, par
exemple, un moteur électrique.
[0067] Ainsi, on utilise, par exemple, une pompe polyphasique de type de celles décrites
dans les brevets FR-2.333.139 et FR2.471.501, équipée de son réservoir tampon destiné
à régulariser les débits respectifs des phases gazeuses et liquides.
[0068] La position de la bouée à une distance comprise, par exemple, entre 15 et 80 km d'une
plate-forme déjà existante, permet d'équiper la bouée avec un moteur électrique si
la plate-forme principale dispose d'énergie électrique, l'énergie étant alors amenée
par le câble 10. Dans le cas où la plate-forme ne dispose pas d'énergie électrique,
on fait appel à un moteur diesel, la bouée comportant alors un moyen de stockage de
combustibles.
[0069] On peut injecter un additif chimique dans la canalisation 7 de façon à éviter la
formation d'hydrates ou de les disperser. Cette canalisation 7 est connectée à l'une
des extrémités de l'unité de production 1, l'autre étant accrochée à la plate-forme
principale 8. La canalisation 7 est partiellement rigide et flexible. Elle comprend,
par exemple, une conduite descendante prolongée par un tronçon horizontal reposant
sur le fond marin et finissant par une conduite verticale montante, cette dernière
étant accrochée à la plate-forme principale 8. Le frottement de la canalisation avec
le fond marin limite son éventuelle dérive. Les conduites peuvent avoir une forme
de J.
[0070] La canalisation 7 et le câble 10 peuvent être englobés dans une même gaine.
[0071] Les figures 3A et 3B décrivent plus précisément une méthode d'ancrage mettant en
oeuvre des lignes d'ancrage utilisées dans les systèmes de type funiculaire ou caténaire
et une ancre susceptible d'être utilisée. La présente méthode offre l'avantage d'une
mise en place et d'un relevage aisés et donc de rendre le système plus mobile que
ceux comportant des plates-formes à lignes tendues.
[0072] La figure 3A montre une façon de positionner un tel type de ligne d'ancrage F. La
tension dans la ligne F est choisie suffisamment faible pour que la ligne repose sur
le fond marin sur une longueur L nécessaire à l'arrimage de l'ancre dans le fond marin
13 au voisinage du point d'ancrage 12 et pour qu'elle présente ainsi une configuration
en chaînette.
[0073] On peut utiliser une ancre telle celle décrite dans le brevet FR-2.519.310.
[0074] La figure 3B décrit une possibilité pour mettre en place une ancre A qui comporte
au moins une plaque 21 à laquelle est attachée au moins une ligne d'ancrage F en au
moins un point par une liaison souple n'introduisant sensiblement aucun moment de
rotation au point d'attache P. Le point d'application de la force de traction sur
la plaque est fixé et situé en avant du barycentre G de la surface portante de cette
plaque, si l'on considère le sens du mouvement de celle-ci dans le fond marin au cours
de sa mise en place. On rend plus aisé le processus de pénétration de la plaque dans
le sol en combinant un poids suffisant pour l'ancre à des organes agencés de façon
à maintenir inclinée vers le fond marin l'extrémité de l'ancre par rapport au fond
marin, ou angle i n'excédant pas 30°. Il suffit alors d'une simple traction sur la
ligne pour que la plaque pénètre dans le fond marin.
[0075] L'ancrage est obtenu par l'enfoncement progressif de l'ancre A qui glisse dans le
sol sous l'effet de la force appliquée par la chaîne ou ligne tendue F.
[0076] Pour retirer l'ancre, il suffit d'exercer une traction sur la ligne d'ancrage F de
façon verticale ou en arrière, éventuellement avec un autre câble fixé à l'arrière
de l'ancre de façon à la faire glisser en sens inverse.
[0077] Cet exemple n'est nullement limitatif. Tout autre moyen ou méthode d'ancrage présentant
des caractéristiques similaires de facilité d'ancrage ou de retrait peuvent être utilisés,
notamment le dispositif d'ancrage décrit dans le brevet FR-2.519.310.
[0078] La figure 4 représente un des modes possibles de mise en oeuvre de la méthode précédemment
décrite pour l'exploitation des gisements marginaux.
[0079] Dans la configuration représentée, le champ pétrolier qu'il s'agit d'exploiter comporte
plusieurs gisements P1 à P7 répartis au voisinage, par exemple à moins de 100 km d'une
plate-forme 8. Sur la figure 4 par exemple :
- P est le gisement principal,
- P1, P3 sont des gisements anciennement exploités,
- P2 est un gisement qui se situe à une distance de 10 km de la plate-forme principale
et donc suffisamment proche pour être exploité sans avoir recours à une bouée satellite,
- P4, P5, P6 sont des gisements secondaires situés respectivement à des distances de
50 km, 30 km, 70 km de la plate-forme principale. Dans ce type de configuration, ils
sont équipés de bouées satellites de traitement. Les distances citées sont données
à titre indicatif pour montrer une des possibilités de positionnement des gisements
par rapport à la plate-forme principale, et
- P7 est un puits découvert et non encore exploité.
[0080] Le schéma d'exploitation peut être le suivant.
[0081] A l'instant T0, seul le gisement principal est exploité, les capacités de traitement
C de la plate-forme principale sont entièrement utilisées.
[0082] Quand la production du puits principal commence à diminuer, une partie d de la capacité
de traitement C de la plate-forme devient inemployée. La capacité de traitement utilisée
sur la plate-forme est donc : C - d.
[0083] On met alors en exploitation les puits P1 à P4. La capacité de traitement de la plate-forme
utilisée est alors égale à :

où les CPi (i = 1 à 4) correspondent aux capacités de production de la plate-forme
nécessaires pour l'exploitation des puits Pi (i = 1 à 4).
[0084] A T0 + t2, la production du puits P3 est voisine de zéro. On déconnecte alors la
bouée satellite équipant ce gisement et on la déplace vers le puits P5.
[0085] A T0 + t3, la production du puits P1 chute à zéro et de la même façon, on déplace
la bouée satellite équipant ce puits vers P6, permettant ainsi la mise en exploitation
du puits.
[0086] Ce mode de mise en oeuvre du dispositif n'est qu'un exemple particulier des possibilités
qu'offre le dispositif selon l'invention pour l'exploitation d'au moins un gisement
situé à proximité d'une plate-forme principale équipée. Il est bien entendu que les
déplacements des bouées satellites d'un puits à un autre se font en tenant compte
de la longueur des canalisations et de façon à déplacer le moins possible les canalisations
déjà mises en place.
[0087] L'emploi de flexibles tels que ceux fabriqués par la firme Coflexip, permet d'adapter
facilement la longueur de la conduite soit en coupant ou en aboutant différents tronçons
pour obtenir la longueur nécessaire.
[0088] La figure 5 illustre de façon schématique un système d'acheminement et de contrôle
de la production qui met en oeuvre l'utilisation de plusieurs pompes polyphasiques.
En référence à la figure 5, quatre puits sont exploités, le fluide polyphasique ou
effluent à transférer arrivant des différentes têtes de puits, par des conduites 61,
62, 63, 64.
[0089] Les systèmes d'arrivée de l'effluent du puits à la structure flottante sont identiques
pour tous les puits. La conduite 61, par exemple, est connectée par une vanne de sécurité
V11 commandée de façon automatique ou manuelle. Deux vannes V21 et V21′ télécommandées
permettent d'acheminer l'effluent, soit vers un collecteur de production COP, soit
vers un collecteur de test COT.
[0090] On désigne respectivement par V12, V13, V14 les vannes de sécurité associées aux
conduites 62 à 64. De même, on désigne par V22, V22′ ; V23, V23′ ; V24, V24′ les couples
de vannes pour les conduites 62 à 64, anlogues au couple V21, V21′ précédent.
[0091] On collecte l'ensemble des effluents, en provenance des différents puits dans le
collecteur de production COP, les vannes V21, V22, V23, V24 étant ouvertes, les vannes
V21′, V22′, V23′, V24′ étant fermées.
[0092] L'ensemble des effluents est ensuite envoyé dans un réservoir tampon T par l'intermédiaire
d'une conduite L1. Le fluide polyphasique régulé par son passage dans le réservoir
tampon T, est transmis par une conduite L2 à un premier étage de pompage. Dans notre
exemple, ce premier étage de pompage comporte deux pompes MP1 et MP1′ et le fluide
arrive jusqu'à elles à travers des conduites L3 et L4. Le premier étage de pompage
peut être constitué par plusieurs pompes mises en parallèle. Le montage en parallèle
est un cas particulier convenant lorsque le débit de l'ensemble de la production est
trop important pour arriver sur une pompe unique.
[0093] Le nombre d'étages de pompage et le nombre de pompes par étage dépendent de chaque
cas d'application particulier, et plus précisément de l'augmentation de pression à
réaliser, des débits massiques et volumiques des différentes phases à pomper.
[0094] Par passage dans ce premier étage, on augmente la pression de chacune des parties
du fluide polyphasique.
[0095] Les sorties des pompes MP1, MP1′ du premier étage communiquent par des vannes V31,
V31′ avec une canalisation L5, laquelle est reliée par l'intermédiaire d'une vanne
V32 avec l'entrée d'un second étage de compression constitué, par exemple, d'une pompe
MP2. La sortie de celle-ci communique par une vanne V33 avec une canalisation L6.
Une dérivation D1 comportant une vanne VD1, permet de faire communiquer directement
les conduites L5 et L6. Les vannes V31 et V31′ sont munies d'un clapet anti-retour
pour éviter un éventuel passage du fluide polyphasique de la pompe MP1 à la pompe
MP1′, et de la pompe MP1′, à la pompe MP1.
[0096] La conduite L6 communique par l'intermédiaire de deux vannes V4 et V5 avec le conduit
7 reliant la structure flottante à la plate-forme principale.
[0097] Au cours de l'opération illustrée par la figure 5, il est nécessaire d'avoir des
fonctions de contrôle et de sécurité adaptées. Dans le cas présent, chaque conduite
61, 62, 63, 64 en provenance des puits, est équipée d'une vanne de sécurité V11, V12,
V13, V14 par exemple une vanne électro-pneumatique, qui permet leur fermeture en cas
de problèmes.
[0098] Le réservoir tampon T est équipé d'un capteur de pression CP1 et d'un moyen pour
détecter le niveau de liquide NL1. En fonction des valeurs de pression et de niveau
de liquide, on agit par l'intermédiaire de moyens de télécommande T1 sur le débit
des puits, ceci par une ligne TP1, qui peut être une ligne électrique ou électro-pneumatique
ou toute autre ligne permettant de transmettre l'information à la tête de puits.
[0099] Les moyens de télécommande T1 permettent aussi par des lignes CM1, CM1′ et CM2 d'agir
au niveau de la commande des moteurs M1, M1′ et M2, actionnant respectivement les
pompes MP1, MP1′ et MP2 par exemple pour commander leur démarrage ou leur arrêt.
[0100] Dans le cas d'une détérioration du fonctionnement de l'une des pompes, par exemple
la pompe MP1, on ferme la vanne V3 de façon à continuer à exploiter les puits en mode
dégradé avec uniquement la pompe MP1′.
[0101] Si le problème se situe au niveau du deuxième étage, dans notre exemple sur la pompe
MP2, on ferme la vanne V32, on ouvre la vanne VD1 de la conduite de dérivation D1.
De cette façon, on permet la dérivation du fluide, ayant subi l'augmentation de pression
dans le premier étage, dans la conduite L6.
[0102] Les capteurs CP situés après les pompes permettent un contrôle de la pression du
fluide après passage dans la pompe et donc donnent une information sur le fonctionnement
de chacune des pompes.
[0103] La méthode décrite précédemment permet aussi d'effectuer un contrôle occasionnel
des différentes caractéristiques des fluides provenant des puits, par exemple, la
mesure du débit total de l'effluent produit par le puits, et des différentes phases
constituant l'effluent. On peut, par exemple, effectuer un comptage pour chaque puits
de débit du gaz, de l'eau et de l'huile constituant l'effluent, tracer la courbe de
pression en fonction du débit et grâce à cette indication, réguler la production par
l'intermédiaire des duses équipant les têtes de puits.
[0104] Pour effectuer ces contrôles, on utilise, par exemple, un bateau équipé d'un séparateur
de test du type de celui utilisé sur les systèmes de forage et d'un flexible grâce
auquel on se connecte sur le collecteur de test COT. Au cours de cette opération,
les vannes V21, V22, V23 et V24 sont fermées, les vannes V21′, V22′, V23′ et V24′
sont ouvertes sur ordre de l'opérateur par l'intermédiaire de lignes TV1 et T01.
[0105] La méthode permet aussi d'injecter un composé, tel un additif chimique pour éviter
la formation d'hydrates au cours d'un transfert des effluents ou les réduire sous
leur forme dispersée afin de faciliter le transfert de l'effluent du satellite à la
plate-forme principale.
[0106] Une autre possibilité offerte par la méthode est de permettre le nettoyage de la
canalisation 7 par laquelle on convoie le fluide de la structure flottante à la plate-forme
principale 8, ce qui permet d'éliminer tout dépôt gênant la circulation du fluide
dans la conduite telle les paraffines etc.
[0107] Au cours de cette opération, on introduit par l'entrée E1 d'un sas S, un moyen qui
permet de racler la conduite, par exemple, un racleur habituellement utilisé sur les
champs de production, on ferme la vanne V4, et on ouvre les vannes V6 et V7. Le fluide
pousse alors le racleur dans la canalisation 7.
[0108] Il est bien entendu que l'on ne sortirait pas du cadre de l'invention si l'on apportait
certaines modifications dans l'équipement du système, par exemple de façon non exhaustive,
si la bouée était remplacée par une grosse barge équipée.
[0109] L'une au moins des pompes polyphasiques précédemment décritent peut être de type
hélicoïdal. Ce type de pompe est particulièrement bien adapté pour ce genre d'application.
En effet, la pompe peut être utilisée sur une assez large étendue de variation du
rapport de la quantité de liquide GLR (en anglais Gas Liquid Ratio), ce qui entraîne
une diminution des installations à disposer sur la bouée. En particulier, une telle
pompe permet d'éviter la séparation de l'effluent en plusieurs phases et de ce fait,
une canalisation unique est utilisée pour le transfert des constituants entre la bouée
et la plate-forme.
[0110] Dans le cas d'exploitation de gisements de gaz, le système de pompage peut faire
appel à une pompe simple ou compresseur, et à son dispositif d'entraînement.
[0111] Le dispositif d'entraînement peut être un moteur diesel muni de son réservoir de
carburant, une turbine à gaz avec ses équipements annexes ou autres.
[0112] l'effluent pétrolier peut être envoyé directement vers la plate-forme dans le cas
où le gisement possède une pression naturelle suffisante.
[0113] On ne sortirait pas non plus du cadre de l'invention si l'on raccordait la structure
flottante et ses équipements de pompage aux puits situés à une distance relativement
courte d'une installation principale lorsque la pression naturelle de ce puits devient
insuffisante. De cette façon, on prolonge la durée d'exploitation d'un gisement pétrolier.
On accélère et on augmente aussi la récupération de brut.
[0114] La méthode peut aussi être employée temporairement pour tester les capacités de production
d'un gisement encore mal connu. Dans ce cas, un test est effectué au moyen de la méthode
précédemment décrite et la structure flottante est remplacée, si le test est positif,
par un dispositif d'exploitation mieux adapté à la capacité du gisement. Elle évite
ainsi d'investir dans une plate-forme fixe et coûteuse alors que les capacités de
production de ce gisement sont incertaines.
[0115] La structure flottante peut comprendre un moyen d'injection d'additifs chimiques,
servant à protéger les canalisations de la corrosion.
[0116] La structure flottante servant à l'exploitation de gisement peut être équipée de
tous les moyens nécessaires à l'exploitation ou au test de puits sans modification
sur le fond du système proposé. On peut y placer en outre les équipements habituels
des unités flottantes à savoir un manifold permettant de regrouper les productions
de différents puits.
[0117] La structure flottante peut comporter une habitation sommaire de secours et éventuellement
un pont léger pour hélicoptères.
[0118] Ainsi, il apparaît que la présente invention évite l'utilisation de moyens de pompage
amphibies ("sous-marinisés" ou immergés) et donc coûteux.
[0119] On ne sortira pas non plus du cadre de la présente invention si au lieu d'envisager
d'utiliser une plate-forme principale sous-marine, on envoie directement la production
des gisements vers une installation côtière.
[0120] On préfère stabiliser chaque structure flottante par des moyens d'ancrage du type
funiculaire pour leur facilité d'utilisation. Dans certains cas, on pourra néanmoins
utiliser des lignes tendues si les circonstances s'y prêtent.
[0121] On préfère aussi pour des raisons de sécurité, employer une liaison matérielle entre
la plate-forme principale et chaque structure flottante. Ceci ne saurait exclure cependant
l'utilisation de tout autre moyen de liaison suffisamment sûr dans le cadre de l'exploitation
envisagée.
[0122] L'invention englobe naturellement tout autre modification à la portée de l'homme
de métier.
1) Méthode pour l'exploitation des gisements pétroliers sous une couche d'eau situés
à proximité d'une plate-forme d'exploitation dont les capacités individuelles de production
ne justifient pas la construction pour chacun d'une plate-forme d'exploitation, caractérisée
en ce qu'elle comporte les étapes suivantes :
- on ancre au moins un système composé d'une structure flottante (3) et de ses équipements,
à l'aide de moyens d'ancrages (2) au-dessus de petits gisements ou au voisinage de
puits de production communiquant avec un desdits gisements situés à proximité d'une
installation principale (8),
- on remonte les effluents dudit gisement vers ladite structure flottante (3) à travers
des premiers moyens de transfert (6),
- on transfère lesdits effluents vers la plate-forme principale (8) à l'aide de moyens
de pompage (4, 5) situés sur ladite structure flottante (3) et à l'aide de seconds
moyens de transfert (7) sans séparation des constituants,
- en fin d'exploitation du gisement, on retire le système et on le transfère sur un
autre gisement pour son exploitation.
2) Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'au moins une fonction essentielle
de commande de l'exploitation du gisement est contrôlé par une liaison matérielle
de transmission immergée courant entre la plate-forme principale et la structure flottante.
3) Méthode selon la revendication 2, caractérisée en ce que la liaison matérielle est
une liaison multifonction pouvant assurer le transfert de l'énergie électrique et
les signaux de télécommande.
4) Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'on immerge entre deux
eaux ladite structure flottante.
5) Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'on utilise une bouée comme
structure flottante.
6) Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'on équipe ladite structure
flottante d'un élément poreux jouant le rôle d'amortisseur.
7) Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'on utilise des moyens d'ancrage
de type funiculaire ou caténaire comportant des chaînes ou câbles et des ancres appropriées.
8) Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'on utilise comme moyens
de pompage une ou plusieurs pompes et leur dispositif d'entraînement associé, l'une
au moins étant une pompe polyphasique (MP) associée à un réservoir tampon (T) destiné
à régulariser les débits respectifs des phases gazeuses et liquides.
9) Méthode selon la revendication 8, caractérisée en ce que l'on transfert la production
de la structure flottante à la plate-forme principale sur des distances de préférence
comprises entre 35 et 80 km.
10) Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'on injecte un composé
évitant la formation d'hydrates ou les dispersant.
11) Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'on emploie des moyens
qui permettent d'envoyer des outils racleurs de nettoyage et/ou de mesure dans les
seconds moyens de transfert.
12) Installation destinée à l'exploitation de gisements pétroliers sous une couche d'eau
(ou offshore) et communiquant avec le fond de la couche d'eau par des puits de production,
caractérisée en ce qu'elle comporte en combinaison : une plate-forme principale d'exploitation
(8) équipée des moyens de production (9) adaptés à l'exploitation de gisements sous-marins,
au moins une structure flottante (3), des moyens d'ancrage (2) pour connecter la structure
flottante au fond de la mer de façon à ce qu'elle soit au voisinage de puits de production
communiquant avec un desdits gisements, des premiers moyens de transfert (6) des effluents,
ces premiers moyens permettant le transfert d'au moins un puits de production à la
structure flottante, des moyens de pompage (4, 5) installés sur ladite structure flottante,
lesdits moyens de pompage permettant le transfert d'effluents pétroliers issus desdits
gisements sans séparation de leurs différents constituants ou phases, et des seconds
moyens de transfert (7) assurant le transfert des effluents de la structure flottante
(3) à la plate-forme principale (8).
13) Installation selon la revendication 12, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins
une liaison matérielle de transmission immergée entre la plate-forme principale et
la structure flottante.
14) Installation selon la revendication 13, caractérisée en ce que la liaison matérielle
est immergée entre deux eaux.
15) Installation selon la revendication 13, caractérisée en ce que la liaison matérielle
est posée au fond de la mer.
16) Installation selon la revendication 13, caractérisée en en ce que la liaison matérielle
est une liaison multifonction accolée à la ligne de production.
17) Installation selon la revendication 12, caractérisée en ce que les moyens d'ancrage
sont de type funiculaire ou caténaire.
18) Installation selon la revendication 12, caractérisée en ce que les premiers moyens
de transfert sont des conduites flexibles.
19) Installation selon la revendication 18, caractérisée en ce que les conduites flexibles
relient directement la structure flottante au fond de la mer.
20) Installation selon la revendication 18, caractérisé en ce que les conduites flexibles
sont soutenues par un élément support intermédiaire (SI) entre lesdits puits de production
et la structure flottante.
21) Installation selon la revendication 12, caractérisée en ce que les moyens de pompage
comprennent une ou plusieurs pompes et leurs dispositifs d'entraînement respectifs,
l'une au moins étant une pompe polyphasique associée à un réservoir tampon destiné
à régulariser les débits respectifs des phases gazeuses et liquides.
22) Installation selon la revendication 21, caractérisée en ce que le dispositif d'entraînement
est un moteur électrique ou un moteur diesel muni de son réservoir de carburant ou
une turbine à gaz avec ses équipements annexes pour utiliser une phase gazeuse produite
par les puits.
23) Installation selon la revendication 21, caractérisée en ce que les moyens de pompage
possèdent une puissance suffisante pour transférer la production de la structure flottante
à la plate-forme principale sans séparation de ses constituants de préférence sur
une distance comprise de préférence entre 35 et 80 km.
24) Installation selon la revendication 12, caractérisée en ce que les seconds moyens
de transfert (7) comportent une canalisation reliant ladite structure flottante à
la plate-forme principale (8).
25) Installation selon la revendication 24, caractérisée en ce que la canalisation est
une conduite flexible ou rigide ou partiellement rigide ou flexible.
26) Installation selon la revendication 12, caractérisée en ce que la structure flottante
comporte des moyens de contrôle et des moyens nécessaires à l'exploitation du puits.
27) Installation selon la revendication 12, caractérisée en ce que la structure flottante
(3) est équipée de moyens d'injection d'un composé destiné à éviter la formation d'hydrates
ou à les disperser.
28) Installation selon la revendication 12, caractérisée en ce que la structure flottante
est équipée d'un dispositif permettant d'envoyer des outils racleurs pour nettoyer
les seconds moyens de transfert.